Budowa chemiczna Ŝywych organizmów
1. Skład
chemiczny
Wyst
ę
powanie pierwiastków w
Ŝ
ywych organizmach
Tlen; 65%
W
ę
giel; 18%
Wodór; 10%
Azot; 3%
Wap
ń
; 2%
Fosfor; 1%
Potas; 0,90%
Siarka; 0,90%
Chlor; 0,90%
Sód; 0,90%
Magnez; 0,90%
ś
elazo; 0,90%
Tlen
W
ę
giel
Wodór
Azot
Wap
ń
Fosfor
Potas
Siarka
Chlor
Sód
Magnez
ś
elazo
2. Makroelementy:
Występują w duŜych ilościach w organizmie (99% suchej masy)
•
C, H, O – budują związki organiczne
•
N – azot - grupa aminowa w aminokwasach
•
S – siarka – mostki siarczkowe (utrwalają strukturę białka)
•
P- fosfor- kwas fosforowy w fosfolipidach, DNA i RNA
•
Ca – wapń – buduje szkielet, pancerz, składnik krzepnięcia krwi
•
Mg – magnez - składnik kości, chlorofilu, aktywator wielu enzymów
•
Na, K – sód i potas – przewodzenie impulsów nerwowych, regulacja ciśnienia
osmotycznego
3. Mikroelementy:
Występują w organizmie w małych ilościach (poniŜej 0,01%)
•
Fe – Ŝelazo – składnik hemoglobiny i mioglobiny
•
Co – kobalt – składnik witaminy B12
•
Cu – miedź – składnik enzymów oksydoredukcyjnych, udział w syntezie hemoglobiny
i chlorofilu
•
Zn – cynk – składnik insuliny i enzymów
•
I – jod – składnik hormonu tarczycy
•
F – fluor – wchodzi w skład kości i szkliwa
•
Mn – mangan – aktywator enzymów cyklu kwasu cytrynowego
•
Si – krzem – składnik ściany komórkowej (u okrzemek i skrzypów)
4. Wiązania chemiczne:
Silne:
•
Kowalencyjne (obojętne i spolaryzowane) np.
CH
4
lub H
2
O
•
Jonowe np. NaCl
Słabe:
•
Wodorowe – pomiędzy atomami wodoru a polarnym atomem tlenu, azotu
•
Van der Waalsa – oddziaływania pomiędzy grupami chemicznymi
5. Białka zbudowane są z aminokwasów o wzorze
Tworzenie wiązania peptydowego pomiędzy grupą aminową a karboksylową
Struktura białek:
•
Pierwszorzędowa – kolejność aminokwasów
•
Drugorzędowa – helisa α i β kartka
•
Trzeciorzędowa – struktura przestrzenna utrwalona wiązaniami (białka globularne i
włókienkowe)
•
Czwartorzędowa – metaloproteiny, złoŜone z kilku podjednostek
Znaczenie białek:
•
Funkcja budulcowa (organella)
•
Funkcja transportowa ( hemoglobina)
•
Funkcja regulatorowa ( hormony, enzymy)
•
Rola odpornościowa (immunoglobuliny)
•
Funkcja lokomotoryczna ( białka kurczliwe: aktyna, miozyna)
6. Cukry czyli glikany
a) cukry proste:
grupa aminowa
grupa
karboksylowa
pentozy (5 at. węgla)
heksozy ( 6 atomów węgla)
b) dwucukry – powstają w wyniku połączenia się dwóch cukrów prostych wiązaniem
glikozydowym:
np.: sacharoza, maltoza, laktoza
c) cukry złoŜone: np. celuloza, skrobia, chityna, glikogen
grupa aldehydowa
(aldozy)
grupa ketonowa (ketozy)
liczne grupy
wodorotlenowe
Znaczenie cukrów
•
Funkcja energetyczna
•
Materiał budulcowy ( ściana komórkowa - celuloza, pancerzyk stawonogów - chityna)
•
Funkcje zapasowe ( skrobia u roślin, glikogen u zwierząt)
•
Oddziaływania komórkowe (glikolipidy)
7. Tłuszcze są związkami zbudowanymi z glicerolu i reszty wyŜszych kwasów tłuszczowych
Glicerol + kwas palmitynowy → tripalmitynian gliceryny
(tłuszcz nasycony)
wiązanie estrowe
fosfolipid
właściwości cząsteczek tłuszczów
Znaczenie tłuszczów:
•
Zapasowy materiał energetyczny
•
Funkcja budulcowa ( błony komórkowe)
•
Funkcja termoizolacyjna
•
Funkcja regulatorowa ( sterydy)
•
Funkcja ochronna ( woski)
•
Wspomaganie procesu fotosyntezy (karoteny)
8. Budowa DNA
Znaczenie DNA:
•
Przechowywanie i przekazywanie informacji genetycznej
Budowa komórki
a) zwierzęcej
b) roślinnej
Organella:
-
Błona komórkowa - plazmalemma - plazmolemma stanowi kompleks lipidowo-
białkowy będący podstawowym składnikiem większości struktur w komórkach
prokariotycznych i eukariotycznych: roślinnych i zwierzęcych. Ze względu na róŜnice w
budowie i w funkcji błony biologiczne dzielimy na dwa rodzaje: komórkowe, które
oddzielają wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego, oraz błony śródkomórkowe
występujące niemal wyłącznie w komórkach eukariotycznych. Błony śródkomórkowe dzielą
wnętrze komórki na szereg przedziałów (kompartmentów), zwanych organellami. Dzięki
właściwościom półprzepuszczalnym oraz dzięki występowaniu w niej specyficznych białek
transportujących reguluje ona przemieszczanie się związków chemicznych między komórką a
jej otoczeniem; dzięki niej odbywa się wymiana substancji i produktów reakcji
metabolicznych między poszczególnymi organellami komórkowymi, a takŜe ich transport z
komórki (egzocytoza) poza jej obręb lub do komórki ze środowiska (endocytoza).
Jest to błona białkowo-lipidowa, w skład której wchodzą:
Lipidy, głównie z grupy fosfolipidów, np. lecytyna stanowi 15-22%. Cząsteczka lecytyny
posiada część polarną (hydrofilną), przyłączającą cząsteczki wody, oraz część niepolarną
(hydrofobową) nierozpuszczalną w wodzie, ale rozpuszczalną w tłuszczach; ma to wpływ na
budowę błony i jej przepuszczalność. Do lipidów budujących błonę zaliczane są równieŜ
sfingomieliny, kardiolipiny, glikolipidy, a takŜe sterole, np. cholesterol. Gdyby błona
komórkowa była zbudowana tylko z fosfolipidów i cholesterolu, byłaby nieprzepuszczalna
dla wody.
- Ściana komórkowa - Zewnętrzną powierzchnię wszystkich komórek roślinnych okrywa
sztywna osłona zwana ścianą komórkową. Jest ona martwym, nieplazmatycznym
składnikiem komórki o bardzo uporządkowanej strukturze nadającej kształt i formę oraz
chroniącej roślinę przed uszkodzeniami mechanicznymi i czynnikami zewnętrznymi. W
przeciwieństwie do błony komórkowej w większości przypadków jest całkowicie
przepuszczalna dla wody, soli mineralnych, jonów i związków wielkocząsteczkowych.
- Jądro
komórkowe - organellum znajdujące się w kaŜdej
komórce
eukariotycznej (wyjątek
to komórki tracące jądro w procesie dojrzewania, np.
erytrocyty
ssaków).
Rolą jądra komórkowego jest przechowywanie informacji zawartej w
DNA
, jej powielanie
w procesie podziału komórki a takŜe kontrolowanie całości
metabolizmu
komórki dzięki
kopiowaniu fragmentów DNA (kopiami są tu odcinki
RNA
) odpowiednich dla syntezy
potrzebnych
enzymów
czy innych cząsteczek. Jądro otoczone jest podwójną błoną
białkowo-lipidową. Poprzez pory w tejŜe błonie do
cytoplazmy
przenoszone są tylko
fragmenty RNA; DNA nie opuszcza jądra.
1.
błona jądrowa
(kariolema)
2.
RNA
3.
pory w błonie
4.
jąderko
5.
skłębione nici
chromatynowe
(chromon)
6.
jądro
komórkowe
7.
retikulum
endoplazmatyc
zne
8.
sok jądrowy
(kariolimfa)
- mitochondrium
Mitochondrium - zaliczane jest do autonomicznych organelli, poniewaŜ zawiera w swej
budowie własne DNA i RNA. Jest to centrum energetyczne komórki, w którym ma miejsce
utlenianie biologiczne - proces oddychania wewnątrzkomórkowego. Zachodzą w nim
następujące etapy oddychania: cykl Krebsa i łańcuch oddechowy. Powstała w wyniku tych
procesów energia gromadzona jest w wiązaniach wysokoenergetycznych związku - ATP a
następnie jest wykorzystywana w procesach endoergicznych (wymagających dostarczenia
energii). Najwięcej mitochondriów znajduje się w tych narządach, w którycyh
zapotrzebowanie energetyczne jest najwększe np. komórki mięśnia sercowego. Bardzo mało
mitochondriów znajduje się w tkance tłuszczowej.
Mitochondria otoczone są podwójną błoną białkowo-lipidową. Błona wewnętrzna tworzy
liczne wpuklenia do środka (co zwiększa znacznie jej powierzchnię) zwane grzebieniami
mitochondrialnymi.
- Chloroplasty
Chloroplast z zewnątrz otoczony jest gładką lipoproteinową błoną. Wewnętrzna błona tworzy,
rozbudowujący się w czasie dojrzewania, system równoległych wypukleń. W pełni
wykształcony chloroplast posiada lammelle lub tylakoidy składające się z dwóch cienkich
błon. System lameralny jest zanurzony w jednorodnej, koloidalnej macierzy chloroplastu -
stromie. W chloroplastach zachodzi proces fotosyntezy.
- Retikulum endoplazmatyczne, siateczka śródplazmatyczna, siateczka
wewnątrzplazmatyczna, ER (reticulum endoplasmaticum, complexus reticuli
cytoplasmatici)- wewnątrzkomórkowy i międzykomórkowy system kanałów odizolowanych
od
cytoplazmy
podstawowej
błonami
(membranami) biologicznymi. Tworzy nieregularną
sieć cystern, kanalików i pęcherzyków.
RozróŜnia się dwa typy retikulum:
•
Retikulum endoplazmatyczne szorstkie
(granularne) - ER-g - charakteryzujące się
obecnością licznych
rybosomów
, osadzonych na jego zewnętrznej powierzchni,
rozbudowywana w komórkach szybko rosnących oraz w komórkach w których
zachodzi biosynteza białek (np. neurony, komórki nabłonka gruczołowego trzustki).
•
Retikulum gładkie
(agranularne) - ER-a - niezwiązane z
rybosomami
, stąd jego nazwa
- gładkie. Rozwinięta w komórkach syntezujących niebiałkowe produkty organiczne
(np. komórki jelita, komórki tkanki tłuszczowej). Jej specjalizacją jest detoksykacja
(niszczenie substancji toksycznych). Jest odpowiedzialne m.in. za syntezę tłuszczów -
tworzenie
sferosomów
.
funkcje siateczki śródplazmatycznej:
•
synteza
białek
(szorstkie) i
tłuszczów
(gładkie)
•
uczestniczy w przemianach
węglowodanów
•
przeprowadza unieczynnianie
toksyn
i leków (szczególnie w komórkach
wątroby
).
•
pozwala na szybkie transporty wewnątrzkomórkowe (
cytoplazma
jest w nim rzadsza)
•
dzieli
cytoplazmę
komórki
na przedziały (
kompartmenty
), co pozwala na
przeprowadzenie w róŜnych przedziałach reakcji, które przeszkadzałyby sobie
wzajemnie.