Cukrowce (sacharydy)

Są to związki zbudowane z węgla, wodoru i tlenu, bardzo rozpowszechnione w przyrodzie i spełniające ważne funkcje w organizmach.

Klasyfikacja cukrowców:

Ze względu na budowę i wielkość cząsteczki dzielimy cukry na:

• cukry proste (monosacharydy), które dzielimy ze względu na liczbę atomów węgla w cząsteczce:

  • triozy - 3 atomy węgla (3C) - rzadko występujące w stanie wolnym, ale świetnie nadające się w komórce do syntezy cukrów składających się z większej liczby węgli

  • tetrozy - 4 atomy węgla (4C) - występujące jeszcze rzadziej

  • pentozy - 5 atomów węgla (5C) - występujące w kwasach nukleinowych (RNA i DNA) i związkach będących akumulatorami i przenośnikami energii (ATP), np.: ryboza i deoksyryboza

  • heksozy - 6 atomów węgla (6C) - najczęściej występujące, np.: glukoza, fruktoza (cukier występujący w owocach, cukier winny), galaktoza (cukier występujący w mleku)

• cukry złożone składające się z dwu lub większej liczby cząsteczek cukrów prostych połączonych wiązaniem glikozydowym

  • dwucukry (disacharydy) - zbudowane z dwóch cukrów prostych

    • sacharoza (glukoza + fruktoza) - pospolicie występująca w roślinach: bulwach ziemniaka, łodydze i liściach trzciny cukrowej

    • laktoza (glukoza + galaktoza) - dużo zawiera jej mleko krowie

  • wielocukry (polisacharydy) - składające się z wielu tysięcy cząsteczek cukrów prostych

    • celuloza - podstawowy budulec ścian komórek roślinnych

    • skrobia - cukier zapasowy większości roślin

    • glikogen - cukier zapasowy większości zwierząt gromadzony w wątrobie i mięśniach szkieletowych

    • chityna - cukier budulcowy, występuje w pancerzykach stawonogów

Ponieważ polisacharydy nie rozpuszczają się w wodzie doskonale nadają się na materiał budulcowy w komórce (celuloza) lub zapasowy (skrobia i glikogen).

Funkcje cukrowców:

• budulcowa - budują ściany komórkowe

• energetyczna - znaczy to, że cukry proste, szczególnie glukoza, są paliwem biologicznym w komórce; służą do uzyskania energii w procesie biologicznego utleniania czyli oddychania komórkowego zgodnie z reakcją:
  
  substrat organiczny + O₂-> > CO₂ + H₂O + energia (zatrzymana w ATP)
  
  Dlaczego to cukry proste używane są przez organizmy żywe do uzyskiwania energii? Dlaczego nie tłuszcze, które są bardziej kaloryczne? Odpowiedź jest bardzo prosta. Cukry jest łatwiej transportować i łatwiej rozłożyć gdyż mają prostszą budowę niż tłuszcze.

• zapasowa - cukry złożone mogą być na długo odkładane w komórce, bo nie rozpuszczają się w wodzie, jeżeli zaistnieje taka potrzeba mogą być znów rozłożone do cukrów prostych, a te spalone w celu uzyskania energii.

Białka

Jest to największa i jedna z najważniejszych grup związków organicznych. Białka zaliczamy do związków polimerycznych, a polimer to związek zbudowany z powtarzających się elementów: monomerów.

Tak więc: polimer = n (monomer).

Budowa białek

Monomerem białek jest aminokwas, stąd: białko = n (aminokwas). Aminokwasy ułożone są szeregowo i połączone wiązaniami peptydowymi.

Znamy około 20 aminokwasów , które ułożone w dowolny sposób tworzą białka. Liczba kombinacji jest niewyobrażalnie wielka! Pomyśl tylko: w alfabecie łacińskim jest mniej więcej tyle znaków-liter co znanych aminokwasów; ile wyrazów i zdań możesz z tych liter ułożyć w języku polskim? ile wyrazów i zdań w innych językach opartych na tym samym alfabecie?

Białka są związkami wielkocząsteczkowymi, co znaczy, że mają bardzo dużą masę cząsteczkową. Ponieważ są bardzo duże mają też skomplikowaną budowę. Mówimy o czterech stopniach rzędowości w budowie białek.

Klasyfikacja białek

• białka proste (proteiny) - zbudowane są tylko z aminokwasów np.:

  • białko jaja kurzego - np.albumina,

  • białka osocza krwi - np. globuliny,

  • białka odpornościowe - np. przeciwciała,

  • białko budujące włosy i paznokcie - np. keratyna;

• białka złożone (proteidy) - zbudowane z aminokwasów i elementu nie białkowego, "czegoś innego", co nie jest aminokwasem np.:

  • łańcuch aminokwasów + cząsteczka barwnika, czyli chromoproteid, np. hemoglobina, barwnik oddechowy krwi,

  • łańcuch aminokwasów + atom metalu, czyli metaloproteid, np. wiele enzymów,

  • łańcuch aminokwasów + reszta cukrowa, czyli glikoproteid, np. białka błon biologicznych.

Funkcje białek

• budulcowa - białka budują błony biologiczne, czyli tworzą komórki i organizują wnętrze komórki; budują włosy, paznokcie, kopyta, rogi; współtworzą szkielet kręgowców

• regulatorowa - białka mogą być enzymami, czyli takimi związkami, które umożliwiają zachodzenie wielu reakcji w komórce (biokatalizatorami); białka mogą też być hormonami, które odpowiadają za prawidłowy przebieg procesów w organizmie, np. adrenalina, która jest przekształconym aminokwasem

• zapasowa - złożone białko jest substancją zapasową u roślin, szczególnie w nasionach roślin strączkowych takich jak: fasola, bób, soja, groch; u zwierząt białka bardzo rzadko pełnią funkcje zapasową, wyjątkiem są komórki jajowe

• energetyczna - tę funkcję białka pełnią bardzo rzadko, najczęściej zużywane są dopiero gdy organizm zużyje zapas cukrów i tłuszczów.
  Ponieważ białka pełnią tak rozliczne role w komórce i całym organizmie żywym to właśnie ich budowa została zapisana w budowie kwasów nukleinowych.

Tłuszczowce (lipidy)

Są to związki, które powstają w reakcji alkoholi i wyższych kwasów tłuszczowych. Na przykład glicerolu z kwasem palmitynowym czy stearynowym.
Choć jest to duża i zróżnicowana grupa ich wspólną cechą jest to, iż nie rozpuszczają się w wodzie.

Klasyfikacja tłuszczowców

• tłuszcze proste (trójglicerydy, tłuszcze właściwe) - z alkoholem łączą się trzy kwasy tłuszczowe, wszystkie takie same lub każdy inny; zaliczamy tu także woski np.: wosk pszczeli.

• tłuszcze złożone - z alkoholem łączą się dwa kwasy tłuszczowe oraz coś innego, inna cząsteczka:

  • kwas fosforowy - tworzy się wtedy fosfolipid (występuje w błonach komórkowych)

  • cukier - powstaje glikolipid (też spotkamy go w błonach komórkowych)

  • pochodne tłuszczów - o dość skomplikowanej budowie np.: hormony płciowe (testosteron - hormon męski, estradiol - hormon żeński)

Tłuszcze mogą występować w postaci stałej: łój, wosk roślinny, wosk zwierzęcy (pszczeli, kaszalota tzw. olbrot, z wełny owczej tzw. lanolina) albo w postaci ciekłej: tran, oleje roślinne.

Funkcje tłuszczy

• zapasowa - magazynowane są u roślin w nasionach (słonecznika, soi, rzepaku), owocach i korzeniach a także u zwierząt np. zapadających w sen zimowy (suseł, niedźwiedź, borsuk); tłuszcze gromadzone są w cytoplazmie komórek, u zwierząt jest to tkanka podskórna;

• ochronna - tłuszcze chronią organizmy przed:

  • niskimi temperaturami u ssaków morskich jak foka, wieloryb czy mors,

  • nadmierną utratą wody jak woski pokrywające liście i owoce wielu roślin,

  • urazami mechanicznymi jak warstwa tkanki tłuszczowej chroniąca gałkę oczną, nerki i inne narządy jamy brzusznej;

• budulcowa - budują błony biologiczne;

• energetyczna - spalone służą do uzyskania w komórce energii.

Kwasy nukleinowe. Porównanie budowy DNA i RNA

Ich ilość w komórce jest niewielka, ale spełniają ogromną rolę warunkują bowiem zjawisko dziedziczności. W cząsteczkach tych kwasów jest zapisana informacja o budowie i właściwościach organizmu.

Kwasy nukleinowe są polimerami. Monomerem kwasów nukleinowych jest nukleotyd, czyli budowę kwasów nukleinowych możemy zapisać:

kwas nukleinowy = n (nukleotyd)

Każdy nukleotyd jest zbudowany z trzech elementów:

• jednej z zasad azotowych - adeniny (A), guaniny (G), cytozyny (C), tyminy (T) lub uracylu (U);

• cukru pentozy - rybozy (R) lub deoksyrybozy (D);

• reszty kwasu fosforowego (P).

Znamy dwa typy kwasów nukleinowych: kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA). Różnią się one budową i funkcją.