BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek

1

BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek

Tkanki

Zespoły komórek (patrz. Rys. 1) pełniących wyspecjalizowane funkcje oraz wytwarzana przez nie istota

międzykomórkowa (która może być zarówno płynem, jak w przypadku krwi, lub żelem złożonym z

makrocząsteczek istoty podstawowej albo uformowanych struktur, np. włókien) noszą nazwę tkanki. Woda istoty

międzykomórkowej wraz z jonami, pierwiastkami oraz związkami drobnocząsteczkowymi, które się w niej znajdują

nazywana jest płynem tkankowym — stanowi on rusztowanie dla komórek i mikrośrodowisko, w którym

transportowane są substancje odżywcze i produkty metabolizmu.

(1)                               Ogólna budowa komórki eukariotycznej: 1 — jąderko

(odpowiedzialne za syntezę RNA); 2 — błona jądra komórkowego; 3 — rybosom

(organelle służące do produkcji białek w ramach translacji); 4 — pęcherzyk; 5 —

szorstkie retikulum endoplazmatyczne (funkcja polega na udziale w syntezie białek i

lipidów); 6 — aparat Golgiego (służące chemicznym modyfikacjom substancji

zużywanych przez komórkę, bądź wydzielanych poza nią); 7 — mikrotubule; 8 —

gładkie retikulum endoplazmatyczne (odbywają się w nim procesy metaboliczne lipidów

(synteza lipidów) lub sterydów oraz detoksykacja czyli usunięcie z organizmu trujących

substancji jak również transport wewnętrzny); 9 — mitochondrium (miejsce, w którym w

wyniku procesu oddychania komórkowego powstaje większość adenozynotrifosforanu

(ATP) komórki, które jest jej źródłem energii; zaangażowane są również w inne procesy,

takie jak sygnalizacja komórkowa, specjalizacja, wzrost i śmierć komórki, czy też

kontrola cyklu komórkowego); 10 — wakuole (utrzymanie komórki w stanie napięcia;

magazynowanie wody w komórce; magazynowanie substancji, które mogłyby działać

szkodliwie np. na cytoplazmę; utrzymywanie niskiego stężenia jonów sodowych w

cytozolu; trawienie wewnątrzkomórkowe — wakuole mogą zawierać enzymy

hydrolityczne biorące udział w procesie trawienia); 11 — cytoplazma (znajdują się w niej

pozostałe plazmatyczne składniki komórki; zachodzi tu większość procesów

metabolicznych); 12 — lizosom (bierze udział w procesie trawienia

wewnątrzkomórkowego materiału egzogennego oraz endogennego); 13 — centriola

(pełnią rolę w organizacji wrzeciona podziałowego i w przebiegu cytokinezy podczas

podziałów komórkowych oraz w organizacji szkielektu mikrotubulowego i kształtu

komórek). Pełen wykład dotyczący budowy i funkcjonowania komórki znajdziecie tutaj

Skład tkanek

• Wody (70%) — spełnia ona rolę

zarówno środowiska, w którym

przebiegają różnego rodzaju reakcje

chemiczne, choć równie często

pełni rolę substratu lub produktu.

• Związków chemicznych

(organicznych i nieorganicznych

jonów i pierwiastków, które

zazwyczaj są rozpuszczalne w

wodzie).

Związki chemiczne mogą
występować w postaci

• Roztworów, czyli

nierozdzielających się przez długi

czas mieszanin dwóch lub więcej

związków chemicznych (ich skład

określa się podając stężenie

składników — zwykle jeden ze

związków jest nazywany

rozpuszczalnikiem, a drugi

substancją rozpuszczaną).

• Koloidów, czyli mieszanin

niejednorodnych, które tworzą

układ dwóch substancji, przy czym

jedna z substancji jest rozproszona

w drugiej. Ze względu na to iż
dyspersja substancji rozproszonej

jest znaczna, mieszanina wydaje się

BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek

2

być substancją jednorodną choć nie jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząstek. Koloidy nadają

lepkość całym tkankom i komórkom. Stopień lepkości uzależniony jest od stosunku koloidów, które są w stanie

zolu (układu koloidalnego w postaci cząstek koloidalnych rozproszonych w cieczy lub gazie) i żelu (forma zoli, w

których ośrodkiem rozpraszającym jest ciecz, i których cząstki koloidalne są tak blisko siebie, że układ

zachowuje stabilność kształtu).

(2)                               Zachowanie komórki zwierzęcej (erytrocytu) znajdującej się w

roztworze hiper-, izo- i hipotonicznym — wpływ presji osmotycznej na krwinkę

czerwoną. Komórki organizmów żywych w kontakcie z roztworem hipotonicznym

ulegają powiększeniu, natomiast rafiając do roztworu hipertonicznego, komórki kurczą

się, podlegając różnego stopnia plazmolizie.

Ciśnienie osmotyczne

Ciśnienie osmotyczne (fizyczna cecha

tkanek; różnica ciśnień wywieranych

na półprzepuszczalną membranę przez

dwie ciecze, które ta membrana

rozdziela) wynosi 280 – 320 mosm/l i

jest określane jako ciśnienie

izotoniczne (gdy roztwory pozostają w

równowadze osmotycznej).

Hipotonicznym nazywa się ciśnienie,

które jest niższe od określonego

powyżej, natomiast hipertonicznym,

gdy jest wyższe (patrz. Rys. 2).

Główne kationy nieorganiczne
tkanek

• Sód Na

+

(wewnątrz komórek około 10 mmol, w istocie międzykomórkowej 140 mmol), bierze udział w

przewodzeniu impulsów przez neuron — wpływa na ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych, utrzymuje

równowagę płynów ciała.

• Potas K

+

(wewnątrz komórek około 140 mmol, w istocie międzykomórkowej 10 mmol), bierze udział w

przewodzeniu impulsów nerwowych — podwyższa stopień uwodnienia koloidów komórkowych — aktywator

wielu enzymów, odpowiada za skurcz mięśni.

U podstaw przewodnictwa i przewodzenia komórkowego leży zmiana przewodnictwa błony komórkowej

prowadząca do przenikania Na

+

do wnętrza komórki.

Główne aniony nieorganiczne komórek

• SO

42-

— dwuujemny anion o wzorze empirycznym SO

42−

i masie cząsteczkowej 96,06 u, który składa się z

jednego centralnego atomu siarki otoczonego przez cztery atomy tlenu, ma kształt czworościanu. Jon siarczanowy

jest resztą kwasową kwasu siarkowego H

2

SO

4

.

• HPO

42-

— jon wodorofosforanowy.

• HCO

3-

— anion wodorowęglanowy.

• Niektóre białka.

• Anion chlorkowy Cl

-

(główny anion w istocie międzykomórkowej)

BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek

3

(3)                               Porównanie RNA i DNA. W odróżnieniu od DNA, cząsteczki

komórkowego RNA są zwykle jednoniciowe, jednak wiele z nich zawiera krótkie

sekwencje komplementarne do innych odcinków tej samej cząsteczki. Takie

komplementarne sekwencje mogą tworzyć wiązania wodorowe, kiedy zbliżą się do

siebie. Zamiast tyminy (t) RNA zawiera uracyl (u). Ponadto, cukier zawarty w RNA to

ryboza, a nie deoksyryboza (ryboza zawiera grupę –OH w miejscu atomu wodoru

deoksyrybozy)

Szczegółowy skład tkanek

(4)                               Wiązanie peptydowe)

• Glikoproteiny — większość białek integralnych błon

biologicznych. Na zewnątrz komórek zwierzęcych występuje

warstwa glikoprotein, białek i związanych z nim

węglowodanów. Warstwa ta jest nośnikiem właściwości

antygenowych komórki, decyduje także o jej ujemnym ładunku

elektrostatycznym, co ma duże znaczenie w transporcie

różnych substancji do wnętrza komórki. Tworzą większość

receptorów powierzchni komórek, które komunikują się z

otoczeniem odbierając sygnały zewnętrzne.

BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek

4

(5)                               Trójgliceryd

(6)                               Cholesterol

• Białka — w zakresie 40-60% suchej

masy komórki występują białka (funkcja

budulcowa, regulacyjna, katalityczna,

transportowa i in.) zbudowane z

aminokwasów. Aminokwasy budują

także związki mniejsze niż białka czyli

— peptydy i polipeptydy, które pełnią

różne funkcje (między innymi są

hormonami). Białka wytwarzane są jako

peptydy (związki organiczne powstające

przez połączenie cząsteczek

aminokwasów wiązaniem peptydowym,

patrz. Rys. 3) o określonej sekwencji

aminokwasów (Przypomnij sobie

wiadomości dotyczące aminokwasów z

wykładu Podstawy chemii i Biochemii).

Poza glicyną (najprostszym spośród 20

standardowych aminokwasów

wchodzących w skład białek; stanowi

średnio około 7,2% reszt

aminokwasowych występujących w

białkach, poza kolagenem, w którym

stanowi 30% wszystkich budujących go

aminokwasów) w skład białek wchodzą

L-aminokwasy (izomeryczna forma

aminokwasów, skręcająca płaszczyznę

światła spolaryzowanego L). W

niektórych białkach do aminokwasów

dołączone są inne związki, co nadaje im specyficzne właściwości (np. hemoglobina — składnik czerwonych

krwinek — białko zawierające barwnik — hem). W przeważającej części liczba reszt aminokwasowych w

pojedynczym łańcuchu polipeptydowym jest większa niż 100 (cała cząsteczka może być zbudowana z wielu

łańcuchów). W skład białek wchodzą głównie: węgiel (C), tlen (O), wodór (H), azot (N), siarka (S), fosfor (P) a

także kationy metali Mn

2+

, Zn

2+

, Mg

2+

, Fe

2+

, Cu

2+

, Co

2+

(i inne). Skład białek nie pokrywa się ze składem

aminokwasów, ponieważ większość białek ma dołączone do reszt aminokwasowych różne inne cząsteczki (np.

cukry) — są to tzw. białka złożone lub proteidy. Ważne: przypomnij sobie wiadomości o rzędach struktur białka

z wykładu Podstawy chemii i Biochemii.

• Węglowodany — w tkankach w postaci cukrów prostych (np. glukoza — podczas oddychania komórkowego

ulega rozpadowi na dwutlenek węgla i wodę, rywają się wiązania między cząsteczkami glukozy, co powoduje

uwalnianie się zmagazynowanej w nich energii, która zostaje zużyta w energochłonnych procesach życiowych;

także ryboza i deoksyryboza — wchodzące w skład kwasów nukleinowych), wielocukrów, glikoprotein,

kompleksów wielocukrów, białek i glikolipidów (połączenia węglowodanów z tłuszczami; obecne na

powierzchni komórek zwierzęcych, uczestniczą w oddziaływaniach międzykomórkowych). Węglowodany są

paliwem komórkowym, spełniają funkcje energetyczne, są źródłem energii, magazynują energię, są materiałem

zapasowym, są elementem budulcowym, wchodzą w skład innych związków, takich jak kwasy nukleinowe czy

BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek

5

glikoproteiny .

• DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) — wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów

nukleinowych występujący w chromosomach; zawarty jest w nim zestaw informacji genetycznych komórki

(genotyp), który odpowiada za zespół cech strukturalnych i czynnościowych komórek i tkanek (fenotyp).

Informacje genetyczne znajdują się w genach (około miliona w każdej komórce), w tym RNA (patrz. Rys. 3).

• RNA (kwasy rybonukleinowe) — występuje głównie w rybosomach, w jądrze komórkowym, na szorstkim

retikulum endoplazmatycznym i w cytoplazmie (jest go 5-10 razy więcej niż DNA). RNA przepisywane jest z

DNA i bierze udział w biosyntezie białek, transkrypcji (przepisywaniu) i translacji (tłumaczeniu) języka

sekwencji nukleotydów DNA na język sekwencji aminokwasów białka (patrz. Rys. 3).

• Lipidy — w tym tłuszcze (trójglicerydy, wraz z wolnymi kwasami tłuszczowymi są jednym z głównych

materiałów energetycznych zużywanym na bieżące potrzeby organizmu lub są też magazynowane jako materiał

zapasowy w postaci tkanki tłuszczowej, patrz. Rys. 5), cholesterol (substrat do syntezy wielu hormonów, patrz.

Rys. 6) oraz glikolipidy (wchodzące w skład błon komórkowych, wytwarzające warstwy izolacyjne w wielu

nabłonkach). Ważne: podwyższony poziom triglicerydów ma większy wpływ na podniesienie ryzyka zawału

serca lub udaru mózgu niż podwyższony poziom cholesterolu. Przypomnij sobie wiadomości o tłuszczach z

wykładu Podstawy chemii i Biochemii.

Poniższy film jest animacją różnic w budowie DNA i RNA

<videoflash>7oaoOUpMswc</videoflash> Komórki mogą wytwarzać lub zawierać także związki innych grup

pełniące różnorodne funkcje. Mogą to być witaminy, barwniki, alkaloidy, itp. Najważniejszymi pierwiastkami

budującymi związki chemiczne, które wchodzą w skład komórek/tkanek są: tlen (w cząsteczkach wody, 65%

masy człowieka), węgiel (rusztowaniem w związkach organicznych, stanowi 18% masy człowieka), wodór (10%

masy człowieka), azot (3% masy człowieka) — pierwiastki te tworzą cukry, tłuszcze i białka — podstawowe

budulce wszystkich żywych organizmów.

Inne pierwiastki wchodzące w skład organizmu,

których masa u człowieka nie przekracza 2% masy całkowitej oraz ważniejsze skutki przy niedoborze (tabela

pochodzi z polskiej wikipedii

[1]

:

Nazwa

pierwiastka

Znaczenie u zwierząt

Ważniejsze skutki przy niedoborze

Tlen, O

Pierwiastki te tworzą cukry, tłuszcze i białka

— podstawowe budulce wszystkich żywych

organizmów.

Śmierć organizmu (z głodu, odwodnienia lub uduszenia).

Węgiel, C

Wodór, H

Azot, N

Wapń, Ca

Budulec kości i zębów, bierze udział w

procesie krzepnięcia krwi (tzw. IV czynnik),

przewodnictwo impulsów nerwowych.

Niedostateczna mineralizacja kośćca, próchnica zębów, krzywica (u dzieci),

osteoporoza (u dorosłych), zaburzenia krzepnięcia krwi, zaburzenia pracy serca i

mięśni szkieletowych, skurcze mięśni, mrowienia i drętwienia kończyn.

Fosfor, P

Jest składnikiem kości; DNA i RNA oraz

przenośnikiem energii ATP.

Zaburzenia wzrostu, brak apetytu, utrata masy ciała, nerwowość.

Chlor, Cl

Wraz z jonami sodu i potasu odpowiedzialny

jest za równowagę wodno-mineralną. Tworzy

kwas solny w żołądku. Prawidłowe

rozmieszczenie płynów w organizmie.

Gwałtowne wymioty, obrzęk komórek, osłabienie fizyczne i psychiczne,

zmniejszenie łaknienia.

BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek

6

Magnez, Mg

Głównie regulacyjna (przewodnictwo nerwowe

i in.)

Wzmożona aktywność układu nerwowo-mięśniowego (drżenia mięśniowe, kurcze,

fascykulacje, drętwienie, drgawki), rzadziej: osłabienie mięśni, zaburzenia rytmu

serca, apatia, biegunka, mdłości, ubytki w zębach, dolegliwości kostne, uczucie

mrowienia w kończynach, nerwowość, niepokój, stan zagubienia, stan depresja.

Żelazo, Fe

Składnik hemoglobiny i mioglobiny.

Anemia, zmiany w śluzówce.

Fluor, F

Tworzy szkliwo zębów, występuje w kośćcu.

Większa podatność na próchnicę zębów.

Jod, I

Niezbędny do wytwarzania tyroksyny,

odpowiada za prawidłowe działanie tarczycy.

Wole tarczycy. U dzieci matołectwo, spadek wydajności fizycznej, znużenie, brak

energii życiowej, powolności w myśleniu, uczucie zagubienia, drżenie kończyn,

kołatanie serca, suchość i łamliwość włosów, marznięcie.

Sód, Na

Uczestniczy w utrzymaniu ciśnienia

osmotycznego płynów ustrojowych. Bierze

udział w przewodzeniu impulsów przez

neurony.

Utrata pobudliwości komórek i zanik różnicy potencjałów.

Siarka, S

Składnik niektórych aminokwasów i białek.

Potas, K

Bierze udział w przewodzeniu impulsów

nerwowych. Podwyższa stopień uwodnienia

koloidów komórkowych.

Selen, Se

Wchodzi w skład selenocysteiny i peroksydazy

glutationowej.

Rubid, Rb

Może zastępować ubytki wapnia w kościach.

Stront, Sr

Może zastępować wapń w kościach.

Chrom, Cr

Wpływa na produkcję insuliny, składnik

czynnika tolerancji glukozy, obniża poziom

cholesterolu we krwi.

Napady nudności, bóle głowy,stany lękowe, silny pociąg do słodyczy i alkoholu,

ryzyko cukrzycy i choroby niedokrwiennej serca.

Mangan, Mn

Wpływa na wzrost kości. Składnik arginazy,

enzymu uczestniczącego w przemianach

aminokwasów.

Kobalt, Co

Składnik witaminy B

12

.

Zaburzenia procesu krzepnięcia krwi.

Miedź, Cu

Wchodzi w skład enzymów oddechowych. Ma

wpływ na metabolizm żelaza w organizmie.

Cynk, Zn

Odgrywa ważną rolę w procesie gojenia ran.

Zaburzenia erekcji.

Molibden,

Mo

Pytania do wykładu

1. Wymień i omów główne funkcje składników komórki eukariotycznej.

2. Czym jest ciśnienie: izotoniczne, hipotoniczne i hipertoniczne?

3. Jakie są główne kationy i aniony nieorganiczne występujące w tkankach?

4. Omów funkcję i budowę białek wchodzących w skład tkanek.

5. Czym są i jaką rolę w tkankach pełnią węglowodany?

6. Wymień i omów funkcje dwóch kwasów nukleinowych wchodzących w skład tkanki.

7. Jakie są trzy główne różnice w budowie RNA i DNA?

8. Jakie rodzaje lipidów występują w tkankach?

9. Wymień 4 najważniejsze pierwiastki budujące związki chemiczne, które wchodzą w skład komórek/tkanek.

BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek

7

10. Wymień pierwiastki wchodzące w skład organizmu oraz najważniejsze skutki dla organizmu przy ich

niedoborze?

Przypisy

[1] http:/

/

pl.

wikipedia.

org/

wiki/

Znaczenie_biologiczne_pierwiastk%C3%B3w#Wa.

C5.

BCniejsze_mikro-_i_makroelementy_u_ludzi_i_zwierz.

C4.

85t

Źródła i autorzy artykułu

8

Źródła i autorzy artykułu

BIOL:Ogólne cechy fizyczne i chemiczne tkanek  Źródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?oldid=17369  Autorzy: Asia, Błaszak

Źródła, licencje i autorzy grafik

Plik:KomórkaZwierzęca-budowa.png  Źródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?title=Plik:KomórkaZwierzęca-budowa.png  Licencja: nieznany  Autorzy: -

Plik:OsmozaKrew.jpg  Źródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?title=Plik:OsmozaKrew.jpg  Licencja: nieznany  Autorzy: -

Plik: Porównanie_DNA_i_RNA.png  Źródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?title=Plik:Porównanie_DNA_i_RNA.png  Licencja: nieznany  Autorzy: -

Plik: WiązaniePeptydowe.png  Źródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?title=Plik:WiązaniePeptydowe.png  Licencja: nieznany  Autorzy: -

Plik: Fat_triglyceride_shorthand_formula.PNG  Źródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?title=Plik:Fat_triglyceride_shorthand_formula.PNG  Licencja: nieznany  Autorzy: -

Plik: Kolesterol.png  Źródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?title=Plik:Kolesterol.png  Licencja: nieznany  Autorzy: -

Licencja

Attribution-Share Alike 3.0 PL
http:/

/

creativecommons.

org/

licenses/

by-sa/

3.

0/

pl