Temat: bialka, cukry, tluszcze, kwasy nukleinowe i cos jeszcze WEGLOWODANY (CUKROWCE, SACHARYDY) to zwiazki organiczne zlozone z wegla, wodoru i tlenu w stosunku 1C:2H:1O. Mozna to okreslic wzorem (CH2O)n. Weglowodany pelnia funkcje: - sa paliwem komrkowym, spelniaja funkcje energetyczne, sa zrdlem energii - magazynuja energie, sa materialem zapasowym - sa skladnikiem scian komrkowych u roslin, sa elementem budulcowym - wchodza w sklad innych zwiazkw, takich jak kwasy nukleinowe czy glikoproteiny Cukrowce dzielimy na: PROSTE - monosacharydy Wsrd monosacharydw wyrzniamy triozy, tetrozy, pentozy, heksozy i heptozy. Najpopularniejsze pentozy to ryboza i deoksyryboza, wchodzace w sklad kwasw nukleinowych. Wsrd heksoz najbardziej znane to glukoza, fruktoza i galaktoza. Glukoza podczas oddychania komrkowego ulega rozpadowi na dwutlenek wegla i wode. Zrywaja sie wiazania miedzy czasteczkami glukozy, co powoduje uwalnianie sie zmagazynowanej w nich energii, ktra zostaje zuzyta w energochlonnych procesach zyciowych. ZLOZONE - disacharydy i polisacharydy. Sa to polaczenia dwch (di- ) lub wiecej ( poli- ) monosacharydw. Wsrd monosacharydw znamy m. in. : sacharoze - polaczenie glukozy i fruktozy maltoze - 2 czasteczki glukozy laktoze - czasteczka glukozy i galaktozy Wsrd disacharydw najwazniejsze to: Skrobia - jest substancja zapasowa roslin, zbudowana z jednostek a - glukozy. Skrobia magazynowana jest u roslin w postaci ziaren w organellach zwanych plastydami. Hydroliza skrobi i uwalnianie glukozy zaspokaja zapotrzebowanie komrki na energie niezbedna do aktywnosci metabolicznej. Glikogen - nazywany jest niekiedy skrobia zwierzeca. Jest materialem zapasowym tkanek zwierzecych. Gromadzi sie glwnie w komrkach watroby i miesni. Rozpuszcza sie w wodzie latwiej niz skrobia. Celuloza - jest elementem strukturalnym scian komrkowych, otaczajacych komrke roslinna. Nie rozpuszcza sie w wodzie i zbudowana jest z czasteczek glukozy, ale polaczonych innym typem wiazan niz skrobia. Celuloze tworza czasteczki ß - glukozy. Ludzie nie maja enzymw umozliwiajacych trawienie celulozy, jest ona jednak niezbednym elementem pozywienia, jako tzw. skladnik wlkna w diecie, ulatwiajacego wlasciwe funkcjonowanie przewodu pokarmowego. -chityna: pochodna weglowodanw; glwny skladnik zewnetrznych szkieletw stawonogw, wystepuje w scianach komrkowych grzybw -glikoproteiny: polaczenia z bialkami. Wystepuja na powierzchni wielu komrek eukariotycznych. Wiekszosc bialek wydzielanych przez komrke to glikoproteiny -glikolipidy: polaczenia weglowodanw z tluszczami. Obecne na powierzchni komrek zwierzecych, uczestnicza w oddzialywaniach miedzykomrkowych. Wykrywanie plynem Lugola. Zabarwienie fioletowe. LIPIDY zbudowane sa z wodoru, tlenu i wegla, lecz wzgledna zawartosc tlenu w porwnaniu z zawartoscia wegla i wodoru jest w lipidach znacznie mniejsza niz w weglowodanach. Atomy tlenu biora udzial w tworzeniu hydrofilowych grup funkcyjnych, czyli wykazujacych powinowactwo do wody. Poniewaz ilosc tlenu w tluszczach jest stosunkowo niewielka sa one znacznie gorzej rozpuszczalne w wodzie niz weglowodany. Funkcje lipidw: - zrdlo energii - sa strukturalnymi elementami blon plazmatycznych (fosfolipidy ) - niektre z nich sa waznymi hormonami - strategiczne magazyny energii chemicznej Najwazniejsze biologicznie grupy lipidw to: TLUSZCZE OBOJETNE - najekonomiczniejsza forma zapasowa paliwa energetycznego. Czasteczka kwasu tluszczowego zbudowana jest z czasteczki glicerolu ( trjweglowy alkohol z trzema grupami wodorotlenowymi ) i od jednego do trzech lancuchw kwasu tluszczowego. Kwas tluszczowy maja w swoim skladzie grupe karboksylowa ( -COOH). Powszechnie w tluszczach wlasciwych ( obojetnych ) wystepuje okolo 30 rznych kwasw tluszczowych. Kwasy tluszczowe nasycone zawieraja maksymalna mozliwa liczbe atomw wodoru. Kwasy tluszczowe nienasycone zawieraja pomiedzy atomami wegla przynajmniej jedno wiazanie podwjne. Monoacyloglicerol - 1 czasteczka kwasu tluszczowego Diacyloglicerol - 2 czasteczki kwasu tluszczowego Triacyloglicerol - 3 czasteczki kwasu tluszczowego Kwasy tluszczowe lacza sie z glicerolem wiazaniem estrowym (reakcja grupy wodorotlenowej glicerolu z grupa karboksylowa kwasu tluszczowego z uwolnieniem czasteczki wody). W procesie trawienia tluszcze obojetne ulegaja rozlozeniu na glicerol i kwasy tluszczowe. FOSFOLIPIDY uczestnicza w budowie blon plazmatycznych. Sklada sie z 1 czasteczki glicerolu, 2 czasteczek kwasw tluszczowych, 1 grupa fosforanowa i czasteczki organicznej zawierajacej zwykle atom azotu (np. cholina). Czasteczki maja charakter amfipatyczny; jeden z koncw ma charakter hydrofobowy (kwasy tluszczowe), a drugi hydrofilowy (gliceryna, grupa fosforanowa i zasada azotowa). Wykrywanie sudanem III lub IV. Krople tluszczu barwia sie na pomaranczowo. BIALKA zbudowane sa z aminokwasw. Na kazdy aminokwas sklada sie grupa aminowa (-NH2 ), grupa karboksylowa (-COOH ), asymetryczny atom wegla i lancuch boczny. Aminokwasy rznia sie miedzy soba lancuchami bocznymi. Glicyna - lancuch boczny: H Alanina - lancuch boczny: -CH3 Histony, albuminy, gammaglobuliny, skleroproteiny, aktyna + miozyna, fibrynogen, kolagen, elastyna, kreatyna. Wykrywanie plynem Lugola. Ziarna aleuronowe barwia sie na zlto Znane jest 20 aminokwasw, ktre moga sie ze soba laczyc w rznorodny sposb tworzac bialka. Aminokwasy lacza sie ze soba za pomoca wiazania peptydowego. W wiazaniu tym grupa aminowa jednego aminokwasu laczy sie z grupa karboksylowa drugiego. Lacza sie one a w wyniku polaczenia odlacza sie czasteczka wody (H2O). Polaczenie 2 czasteczek aminokwasw daje dipeptyd, a wiekszej liczby - polipeptyd. W strukturze bialek mozna wyrznic 4 poziomy organizacji. Konformacja, czyli przestrzenny uklad czasteczki bialka, trjwymiarowy ksztalt warunkuje jej funkcje. STRUKTURA PIERWSZORZEDOWA to sekwencja, liniowe ulozenie aminokwasw. Determinowana jest ona genetycznie. STRUKTURA DRUGORZEDOWA to skrecenie lancuchw tworzacych czasteczke w rodzaj spirali zwanej heliksem , lub inny regularny uklad przestrzenny. Wystepuja tu wiazania wodorowe zapewniajace regularnosc. Wystepuja 2 glwne rodzaje struktury drugorzedowej: A) a - heliks powstaje na skutek spiralnego skrecenia lancucha wokl wlasnej osi. Strukture utrzymuja wiazania wodorowe pomiedzy kolejnymi skretami spirali. Struktura ta nadaje czasteczkom bialkowym elastycznosci. B) ß - heliks to struktura harmonijkowa, faldowa. Wiazania wodorowe wystepuja tu pomiedzy rznymi lancuchami, a nie wewnatrz tego samego lancucha. Tworzyc moze sie pomiedzy rznymi fragmentami tego samego lancucha polipeptydowego. Ten rodzaj struktury nadaje czasteczkom bialkowym gietkosci. STRUKTURA TRZECIORZEDOWA decyduje o ostatecznym ksztalcie trjwymiarowym lancucha polipeptydowego. Utrzymuja ja wiazania wodorowe, oddzialywania jonowe, hydrofobowe i kowalencyjne wiazania miedzy atomami siarki zwane mostkami dwusiarczkowymi. STRUKTURA CZWARTORZEDOWA wystepuje wsrd bialek zlozonych z co najmniej dwch lancuchw polipeptydowych o okreslonej strukturze -rzedowej. Sa one dopasowywane do siebie i powstaje aktywna biologicznie czasteczka bialkowa. Struktura bialka wyznacza jego funkcje. Aktywnosc biologiczna bialka moze zostac zniszczona przez zmiane sekwencji aminokwasw lub zmiany konformacji lancucha polipeptydowego (zaburzenie struktury przestrzennej bialka). Zaburzenie struktury czasteczek bialek zwiazane z utrata ich aktywnosci biologicznej zwane jest denaturacja bialka. Jest w zasadzie nieodwracalna, chociaz moze sie zdarzyc, ze bialka odzyskaja swa specyficzna strukture jesli warunki srodowiska powrca do stanu pierwotnego. Funkcje bialek: - budulcowe (strukturalna) - wzmacniajace (kolagen) - regulatorowe - biokatalizatorw; przyspieszaja zachodzace w komrce reakcje chemiczne (enzymy) - transportowa (hemoglobina) - odpornosciowa - zapasowa (bialka alemuronowe) - katalityczna - energetyczna KWASY NUKLEINOWE przekazuja dziedziczna informacje o tym jakie bialka ma syntetyzowac komrka. W komrkach wystepuja 2 rodzaje kwasw nukleinowych: DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy). Zbudowane sa z nukleotydw. W sklad nukleotydu wchodzi pentoza cukrowa: ryboza lub deoksyryboza, grupa fosforanowa i zasada azotowa (adenina, tymina, uracyl, cytozyna, guanina). Z zasad puryny to: adenina i guanina, a pirymidyny: cytozyna, tymina i uracyl. Nukleotyd to polaczenie nukleozydu z reszta fosforanowa, natomiast nukleozyd to 5-weglowy cukier w polaczeniu z zasada azotowa. DNA to kompletny zestaw genw, material genetyczny komrki zawierajacy instrukcje syntezy wszystkich bialek niezbednych organizmowi do zycia. Czasteczke DNA tworza 2 lancuchy polinukleotydowe i oplatajac sie wokl siebie tworza podwjna helikse. Zasady w DNA lacza sie ze soba komplementarnie. Adenina tylko z tymina wiazaniem podwjnym, a guanina tylko z cytozyna wiazaniem potrjnym. Wiaze sie to ze zdolnoscia do replikacji DNA, czyli kopiowania, samopowielenia czasteczki DNA. Przy udziale enzymu endonukleazy dochodzi do rozerwania wiazan wodorowych, a dzieki polimerazie dobudowywane sa brakujace nukleotydy lancucha dopelniajacego. W wyniku replikacji powstaja czasteczki potomne dokladnie takie same jak macierzysta. Zachodzi ona w interfazie. DNA wystepuje w jadrze komrkowym, a w 1% w chloroplastach i mitochondriach. RNA uczestniczy w procesie biosyntezy bialek. Wyrzniamy 3 rodzaje RNA: mRNA - matrycowy, tRNA - transportujacy i rRNA - rybosomalny mRNA zawiera informacje okreslajaca sekwencje aminokwasw w lancuchu polipeptydowym. Syntetyzowana jest w wyniku transkrypcji DNA - tzw. przepisywania. tRNA odpowiedzialny jest za przenoszenie aminokwasw do rybosomw i wlaczanie ich we wlasciwej pozycji do nowo zsyntetyzowanego lancucha polipeptydowego. rRNA wchodzi w sklad rybosomw. Funkcje kwasw nukleinowych: Przechowuja, przekazuja i uczestnicza w realizacji informacji dotyczacych zasadniczych cech strukturalnych i funkcjonalnych organizmu. Metoda wskaznikw izotopowych. Wiek skal kryjacych w sobie skamienialosci mozemy okreslic na podstawie wystepujacych w nich izotopom promieniotwrczym (radioizotopom). Gdy radioizotop emituje swe silne niewidoczne promieniowanie, jego jadro zamienia sie w jadro innego pierwiastka, niepromieniotwrczego. Jest to rozpad promieniotwrczy. Np.235Ur 207Pb. Kazdy radioizotop ma charakterystyczna dla siebie szybkosc rozpadu. Dla 132J wynosi 2,4 h, dla 235U - 704 mln lat. Czas potrzebny do przemiany polowy radioizotopu w inny pierwiastek to okres polowicznego rozpadu. Nie ma na niego wplywu temperatura, cisnienie czy jakikolwiek czynnik srodowiska, jest on staly dla kazdego pierwiastka. Wiek skamienialosci okreslamy mierzac stosunek stezen pierwotnego radioizotopu i produktu jego rozpadu. Np. 40K: okres polowicznego rozpadu=1,25 mld lat i po tym czasie polowa promieniotwrczego potasu przeksztalci sie w 40Ar (trwaly izotop argonu). Jesli stosunek 40K do 40Ar wynosi 1:1 w badanej skale to jej wiek wynosi 1,25 mld lat. Do datowania skal uzywa sie 40K, 235U (okr. pol. rozp.=704 mln lat) i 14C (okr. pol. rozp.=5730lat). Radioizotop wegla okresla wiek szczatkw organizmw niedawno wymarlych, pozostale - skal, w ktrych odkryto skamieliny. Relikty - „zywe wspomnienie” grup organizmw, ktre wystepowaly kiedys na Ziemi bardzo licznie Skamielina przewodnia - szczatki organizmw charakterystyczne tylko dla pewnych er lub okresw geologicznych, w ktrych byly one pospolite. Filogeneza - rozwj rodowy, czyli historia rozwoju danej grupy organizmw od ich pojawienia sie na Ziemi do czasw obecnych lub do wymarcia. Ery geologiczne Era prekambryjska: 3,5mld-570 mln lat temu (nizsze bezkregowce) Era paleozoiczna: 570-225 mln lat temu kambr : 570-500 mln lat temu (nizsze bezkregowce) ordowik: 500-430 mln lat temu (nizsze bezkregowce) sylur: 430-395 mln lat temu (ryby) dewon : 395-350 mln lat temu (ryby) karbon : 350-280 mln lat temu (plazy) perm: 280-225 mln lat temu (plazy) Era mezozoiczna: 225 - 64 mln lat temu trias : 225-190 mln lat temu (gady) jura :190-135 mln lat temu (gady) kreda :135-64 mln lat temu (gady, ptaki, ssaki) Era kenozoiczna: 64 mln lat temu do dzis trzeciorzed: 64 - 1,5 mln lat temu (ptaki, ssaki czwartorzed: 1,5 - dzis (ptaki, ssaki)