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 komórkowym, spelniaja funkcje energetyczne, sa zródlem energii - magazynuja energie, sa materialem zapasowym - sa skladnikiem scian komórkowych u roslin, sa elementem budulcowym - wchodza w sklad innych zwiazków, takich jak kwasy nukleinowe czy glikoproteiny Cukrowce dzielimy na: PROSTE - monosacharydy Wsród monosacharydów wyrózniamy triozy, tetrozy, pentozy, heksozy i heptozy. Najpopularniejsze pentozy to ryboza i deoksyryboza, wchodzace w sklad kwasów nukleinowych. Wsród heksoz najbardziej znane to glukoza, fruktoza i galaktoza. Glukoza podczas oddychania komórkowego ulega rozpadowi na dwutlenek wegla i wode. Zrywaja sie wiazania miedzy czasteczkami glukozy, co powoduje uwalnianie sie zmagazynowanej w nich energii, która zostaje zuzyta w energochlonnych procesach zyciowych. ZLOZONE - disacharydy i polisacharydy. Sa to polaczenia dwóch (di- ) lub wiecej ( poli- ) monosacharydów. Wsród monosacharydów znamy m. in. : sacharoze - polaczenie glukozy i fruktozy maltoze - 2 czasteczki glukozy laktoze - czasteczka glukozy i galaktozy Wsród disacharydów 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 komórki na energie niezbedna do aktywnosci metabolicznej. Glikogen - nazywany jest niekiedy skrobia zwierzeca. Jest materialem zapasowym tkanek zwierzecych. Gromadzi sie glównie w komórkach watroby i miesni. Rozpuszcza sie w wodzie latwiej niz skrobia. Celuloza - jest elementem strukturalnym scian komórkowych, otaczajacych komórke 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 enzymów umozliwiajacych trawienie celulozy, jest ona jednak niezbednym elementem pozywienia, jako tzw. skladnik wlókna w diecie, ulatwiajacego wlasciwe funkcjonowanie przewodu pokarmowego. -chityna: pochodna weglowodanów; glówny skladnik zewnetrznych szkieletów stawonogów, wystepuje w scianach komórkowych grzybów -glikoproteiny: polaczenia z bialkami. Wystepuja na powierzchni wielu komórek eukariotycznych. Wiekszosc bialek wydzielanych przez komórke to glikoproteiny -glikolipidy: polaczenia weglowodanów z tluszczami. Obecne na powierzchni komórek zwierzecych, uczestnicza w oddzialywaniach miedzykomórkowych. Wykrywanie plynem Lugola. Zabarwienie fioletowe. LIPIDY zbudowane sa z wodoru, tlenu i wegla, lecz wzgledna zawartosc tlenu w porównaniu 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 lipidów: - zródlo energii - sa strukturalnymi elementami blon plazmatycznych (fosfolipidy ) - niektóre z nich sa waznymi hormonami - strategiczne magazyny energii chemicznej Najwazniejsze biologicznie grupy lipidów to: TLUSZCZE OBOJETNE - najekonomiczniejsza forma zapasowa paliwa energetycznego. Czasteczka kwasu tluszczowego zbudowana jest z czasteczki glicerolu ( trójweglowy alkohol z trzema grupami wodorotlenowymi ) i od jednego do trzech lancuchów kwasu tluszczowego. Kwas tluszczowy maja w swoim skladzie grupe karboksylowa ( -COOH). Powszechnie w tluszczach wlasciwych ( obojetnych ) wystepuje okolo 30 róznych kwasów tluszczowych. Kwasy tluszczowe nasycone zawieraja maksymalna mozliwa liczbe atomów wodoru. Kwasy tluszczowe nienasycone zawieraja pomiedzy atomami wegla przynajmniej jedno wiazanie podwójne. 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 kwasów tluszczowych, 1 grupa fosforanowa i czasteczki organicznej zawierajacej zwykle atom azotu (np. cholina). Czasteczki maja charakter amfipatyczny; jeden z konców 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 aminokwasów. Na kazdy aminokwas sklada sie grupa aminowa (-NH2 ), grupa karboksylowa (-COOH ), asymetryczny atom wegla i lancuch boczny. Aminokwasy róznia 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 zólto Znane jest 20 aminokwasów, które moga sie ze soba laczyc w róznorodny sposób 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 aminokwasów daje dipeptyd, a wiekszej liczby - polipeptyd. W strukturze bialek mozna wyróznic 4 poziomy organizacji. Konformacja, czyli przestrzenny uklad czasteczki bialka, trójwymiarowy ksztalt warunkuje jej funkcje. STRUKTURA PIERWSZORZEDOWA to sekwencja, liniowe ulozenie aminokwasów. Determinowana jest ona genetycznie. STRUKTURA DRUGORZEDOWA to skrecenie lancuchów tworzacych czasteczke w rodzaj spirali zwanej heliksem , lub inny regularny uklad przestrzenny. Wystepuja tu wiazania wodorowe zapewniajace regularnosc. Wystepuja 2 glówne rodzaje struktury drugorzedowej: A) a - heliks powstaje na skutek spiralnego skrecenia lancucha wokól 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 róznymi lancuchami, a nie wewnatrz tego samego lancucha. Tworzyc moze sie pomiedzy róznymi fragmentami tego samego lancucha polipeptydowego. Ten rodzaj struktury nadaje czasteczkom bialkowym gietkosci. STRUKTURA TRZECIORZEDOWA decyduje o ostatecznym ksztalcie trójwymiarowym lancucha polipeptydowego. Utrzymuja ja wiazania wodorowe, oddzialywania jonowe, hydrofobowe i kowalencyjne wiazania miedzy atomami siarki zwane mostkami dwusiarczkowymi. STRUKTURA CZWARTORZEDOWA wystepuje wsród bialek zlozonych z co najmniej dwóch lancuchów 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 aminokwasów 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 powróca do stanu pierwotnego. Funkcje bialek: - budulcowe (strukturalna) - wzmacniajace (kolagen) - regulatorowe - biokatalizatorów; przyspieszaja zachodzace w komórce reakcje chemiczne (enzymy) - transportowa (hemoglobina) - odpornosciowa - zapasowa (bialka alemuronowe) - katalityczna - energetyczna KWASY NUKLEINOWE przekazuja dziedziczna informacje o tym jakie bialka ma syntetyzowac komórka. W komórkach wystepuja 2 rodzaje kwasów nukleinowych: DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy). Zbudowane sa z nukleotydów. 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 genów, material genetyczny komórki zawierajacy instrukcje syntezy wszystkich bialek niezbednych organizmowi do zycia. Czasteczke DNA tworza 2 lancuchy polinukleotydowe i oplatajac sie wokól siebie tworza podwójna helikse. Zasady w DNA lacza sie ze soba komplementarnie. Adenina tylko z tymina wiazaniem podwójnym, a guanina tylko z cytozyna wiazaniem potrójnym. 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 komórkowym, a w 1% w chloroplastach i mitochondriach. RNA uczestniczy w procesie biosyntezy bialek. Wyrózniamy 3 rodzaje RNA: mRNA - matrycowy, tRNA - transportujacy i rRNA - rybosomalny mRNA zawiera informacje okreslajaca sekwencje aminokwasów w lancuchu polipeptydowym. Syntetyzowana jest w wyniku transkrypcji DNA - tzw. przepisywania. tRNA odpowiedzialny jest za przenoszenie aminokwasów do rybosomów i wlaczanie ich we wlasciwej pozycji do nowo zsyntetyzowanego lancucha polipeptydowego. rRNA wchodzi w sklad rybosomów. Funkcje kwasów nukleinowych: Przechowuja, przekazuja i uczestnicza w realizacji informacji dotyczacych zasadniczych cech strukturalnych i funkcjonalnych organizmu. Metoda wskazników izotopowych. Wiek skal kryjacych w sobie skamienialosci mozemy okreslic na podstawie wystepujacych w nich izotopom promieniotwórczym (radioizotopom). Gdy radioizotop emituje swe silne niewidoczne promieniowanie, jego jadro zamienia sie w jadro innego pierwiastka, niepromieniotwórczego. Jest to rozpad promieniotwórczy. 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 promieniotwórczego 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 szczatków organizmów niedawno wymarlych, pozostale - skal, w których odkryto skamieliny. Relikty - „zywe wspomnienie” grup organizmów, które wystepowaly kiedys na Ziemi bardzo licznie Skamielina przewodnia - szczatki organizmów charakterystyczne tylko dla pewnych er lub okresów geologicznych, w których byly one pospolite. Filogeneza - rozwój rodowy, czyli historia rozwoju danej grupy organizmów od ich pojawienia sie na Ziemi do czasów 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)