ÿþC H E M I C Z N E P O D S T A W Y
W B I O C H E M I I
K U R S B I O C H E M I I D L A K I E R U N K U L E K A R S K I E G O
W Y K AA D 1
2 . 1 0 . 2 0 1 3
W s t p
C z y m j e s t o r g a n i z m ?
¨ð {y w y o r g a n i z m j e s t u k Ba d e m f i z y k o c h e m i c z n y m , d z i a Ba j c y m
z g o d n i e z z a s a d a m i t e o r i i e w o l u c j i D a r w i n a :
¨ð M e t a b o l i z m o r g a n i z m p o b i e r a , p r z e t w a r z a i z u |y w a e n e r g i ®ð
w y k o r z y s t u j e c z s t e c z k i m a g a z y n u j c e e n e r g i .
¨ð W z r o s t i r o z m n a |a n i e ( p r z e k a z a n i e i n f o r m a c j i g e n e t y c z n e j ) ®ð w y m a g a
n o [n i k ó w i n f o r m a c j i .
¨ð P r z y s t o s o w a n i e d o z m i a n z a c h o d z c y c h w [r o d o w i s k u ®ð w y m a g a
s p r a w n i e d z i a Ba j c y c h m e c h a n i z m ó w p o z w a l a j c y c h n a o d b i ó r i p r z e k a z a n i e
b o d zc ó w .
W s t p
P r z e p By w e n e r g i i
¨ð E n e r g i a j e s t k l u c z o w y m e l e m e n t e m p r o c e s ó w |y c i o w y c h .
¨ð O r g a n i z m y |y w e w y m a g a j c i g Be g o d o p By w u e n e r g i i , c h o - c o
w y n i k a z p r a w t e r m o d y n a m i k i n a t u r a d |y d o o s i g n i c i a s t a n u
o n a j n i |s z e j e n e r g i i .
¨ð B e z d o p By w u e n e r g i i u k Ba d s t a j e s i c h a o t y c z n y i
b e z w a r t o [c i o w y .
¨ð W w y n i k u d o p By w u e n e r g i i o r g a n i z m y |y w e m o g b u d o w a
s k o m p l i k o w a n e u k Ba d y i u n i e z a l e |n i a s i s t r u k t u r a l n i e i
f u n k c j o n a l n i e o d o t a c z a j c e g o [r o d o w i s k a ( n p . r y b a w w o d z i e ) .
W s t p
P r z e p By w e n e r g i i
¨ð Zw i a t Bo s Bo n e c z n e j e s t p o d s t a w o w y m zr ó d Be m e n e r g i i d l a
w i k s z o [c i o r g a n i z m ó w .
¨ð O r g a n i z m y f o t o s y n t e t y z u j c e :
a b s o r p c j a [w i a t Ba p r z e k a z a n i e e l e k t r o n ó w z w o d y n a d w u t l e n e k w g l a
p r o d u k c j a w y s o k o e n e r g e t y c z n y c h c z s t e c z e k
¨ð P o z o s t a Be o r g a n i z m y :
u t l e n i a n i e w y s o k o e n e r g e t y c z n y c h c z s t e c z e k p r z e k a z a n i e e l e k t r o n ó w n a t l e n
w y t w o r z e n i e w o d y , d w u t l e n k u w g l a
W s t p
P r z e p By w e n e r g i i
¨ð D l a p r a w i d Bo w e g o f u n k c j o n o w a n i a o r g a n i z m u w y m a g a n e j e s t
s p r z |e n i e p r o c e s ó w p r o d u k u j c y c h e n e r g i i z u |y w a j c y c h j .
¨ð W t r a k c i e p r z e b i e g u w i e l u r e a k c j i b i o c h e m i c z n y c h e n e r g i a
p o t r z e b n a j e s t t y l k o d o u z y s k a n i a s t a n u r ó w n o w a g i .
¨ð G Bó w n y m p o [r e d n i k i e m w r e a k c j a c h b i o c h e m i c z n y c h w
o r g a n i z m a c h |y w y c h j e s t A T P .
W s t p
P r z e k a z a n i e i n f o r m a c j i g e n e t y c z n e j
¨ð I n f o r m a c j a g e n e t y c z n a m u s i b y o d p o w i e d n i o p r z e c h o w y w a n a i
p o z o s t a w o l n a o d b Bd ó w , c o z a p e w n i a p r z e t r w a n i e d a n e g o
g a t u n k u .
¨ð D N A l i n i o w y p o l i m e r :
¨ð p r z e c h o w u j e i n f o r m a c j p o z w a l a j c n a z b u d o w a n i e w s z y s t k i c h
e l e m e n t ó w k o m ó r k i
¨ð m o |e b y p o w i e l a n y w t r a k c i e p o d z i a Bu k o m ó r e k
¨ð j e g o n a p r a w a j e s t s t o s u n k o w o p r o s t a
W s t p
P r z e k a z a n i e i n f o r m a c j i g e n e t y c z n e j
¨ð Z m i a n y w m a t e r i a l e g e n e t y c z n y m , k t ó r e n i e z o s t a n
n a p r a w i o n e , m o g w p By n n a b u d o w i / l u b f u n k c j k o m ó r k i .
¨ð Z m i a n y :
¨ð b e z z n a c z e n i a
¨ð n i e k o r z y s t n e , a n a w e t [m i e r t e l n e
¨ð k o r z y s t n e , p o z w a l a j c e n a l e p s z e p r z y s t o s o w a n i e d o w a r u n k ó w
[r o d o w i s k a , a n a w e t o p a n o w a n i e n o w y c h [r o d o w i s k ( m e t a b o l i z m
n o w y c h zr ó d e B e n e r g i i )
W s t p
P r z e k a z a n i e i n f o r m a c j i g e n e t y c z n e j
¨ð Z m i a n y w m a t e r i a l e g e n e t y c z n y m , k t ó r e n i e z o s t a n
n a p r a w i o n e , m o g w p By n n a b u d o w i / l u b f u n k c j k o m ó r k i .
A t o m y i c z s t e c z k i
¨ð R y n k o w a c e n a
a t o m ó w b u d u j c y c h
c i a Bo l u d z k i e w y n o s i
3 . 5 7 $ ( o k . 1 1 p l n ) .
A t o m y i c z s t e c z k i
¨ð P o n a d 9 9 % l u d z k i e g o c i a Ba
s t a n o w i H , O , N i C .
¨ð N a j m n i e j s z e i n a j l |e j s z e a t o m y
m o g c e t w o r z y 1 , 2 , 3 i 4 w i z a n i a
k o w a l e n c y j n e .
¨ðZ e w z g l d u n a m a Be r o z m i a r y m o g
z b l i |a s i d o s i e b i e n a m a B
o d l e g Bo [ ( = s i l n i e j s z e w i z a n i a ) .
A t o m y i c z s t e c z k i
W g i e l ( C ) :
¨ð J e g o a t o m y m o g s i Bc z y w d Bu g i e Ba Dc u c h y m o n o - i
p o l i m e r ó w .
¨ð T e s a m e a t o m y b u d u j s t a b i l n e z w i z k i c h e m i c z n e o
o d m i e n n y c h w Ba [c i w o [c i a c h f i z y k o c h e m i c z n y c h .
A t o m y i c z s t e c z k i
W o d ó r ( H ) :
¨ð J e g o a t o m y t w o r z s i l n e i s t a b i l n e w i z a n i a z a t o m a m i
w g l a .
¨ð D z i k i t e m u a t o m y w o d o r u p o Bc z o n e z a t o m a m i w g l a n i e
w c h o d z w r e a k c j e c h e m i c z n e , a w r e a g u j c y c h z e s o b
z w i z k a c h c h e m i c z n y c h z a c h o d z j e d y n i e z m i a n y w g r u p a c h
f u n k c y j n y c h .
A t o m y i c z s t e c z k i
T l e n ( O ) , a z o t ( N ) :
¨ð D w a n a j b a r d z i e j e l e k t r o u j e m n e a t o m y o w a l e n c y j n o [c i > 1
( m o g t w o r z y w i z a n i a w i e l o k r o t n e , p o p r z e z p o Ba c z e n i e z
a t o m e m w g l a i i n n y m i a t o m a m i j e d n o c z e [n i e ) .
¨ð P o Bc z o n e z n i m i a t o m y w o d o r u b u d u j w i z a n i a w o d o r o w e .
A t o m y i c z s t e c z k i
¨ð T w o r z e n i e w i z a D w y n i k a p r z e d e w s z y s t k i m z o d d z i a By w a D
e l e k t r o n ó w w a l e n c y j n y c h :
¨ð n i s k a m a s a
¨ð o b d a r z o n e Ba d u n k i e m e l e k t r y c z n y m
¨ð A t o m y d | d o z a p e Bn i e n i a e l e k t r o n o w y c h p o w Bo k w a l e n c y j n y c h
z g o d n i e z r e g u B o k t e t u :
¨ð o d d a j l u b p r z y j m u j e l e k t r o n y ( w i z a n i a j o n o w e )
¨ð u w s p ó l n i a j e l e k t r o n y ( w i z a n i a k o w a l e n c y j n e )
A t o m y i c z s t e c z k i
A m i n o k w a s y i b i a Bk a
¨ð B i a Bk o :
¨ð p r o s t e - p o l i m e r z b u d o w a n y z a m i n o k w a s ó w
¨ð z Bo |o n e - p o l i m e r z b u d o w a n y z a m i n o k w a s ó w i
i n n y c h c z s t e c z e k
¨ð A m i n o k w a s :
¨ð m o n o m e r b i a Bk a , z b u d o w a n y z a t o m ó w C , N , O ,
H i i n n y c h
¨ð 2 0 a m i n o k w a s ó w n a t u r a l n y c h i n i e z l i c z o n a
l i c z b a s y n t e t y c z n y c h
A t o m y i c z s t e c z k i
A m i n o k w a s y i b i a Bk a
B u d u j e m y b i a Bk o z e 1 0 0 a m i n o k w a s ó w n a t u r a l n y c h ( c z y l i u |y j e m y
2 0 p u z z l e d o w o l n i e u Bo |o n y c h ) .
I l e m o |l i w y c h k o m b i n a c j i ? 2 0 1 0 0 1 0 1 3 0
A t o m y i c z s t e c z k i
A m i n o k w a s y i b i a Bk a
A t o m y i c z s t e c z k i
W g l o w o d a n y
¨ð W g l o w o d a n y :
¨ð m o n o - , d i - i p o l i s a c h a r y d y
¨ð w z ó r s u m a r y c z n y C x ( H 2 O ) y ( d l a c u k r ó w p r o s t y c h )
¨ð r o l a : zr ó d Bo e n e r g i i , e l e m e n t s t r u k t u r a l n y , & .
A t o m y i c z s t e c z k i
L i p i d y
¨ð L i p i d y d z i e l i m y n a t Bu s z c z e , o l e j e , w o s k i
¨ð Z b u d o w a n e z a t o m ó w C , H i O
¨ð Z w i z k i n i e p o l a r n e
A t o m y i c z s t e c z k i
S t e r o i d y
A t o m y i c z s t e c z k i
K w a s y n u k l e i n o w e
¨ð K w a s y n u k l e i n o w e :
¨ð p o l i m e r y z b u d o w a n e z n u k l e o t y d ó w
¨ð R N A , D N A
¨ð N u k l e o t y d y z b u d o w a n e z a t . C , O , H , N , P
¨ð N o [n i k i n f o r m a c j i g e n e t y c z n e j
A t o m y i c z s t e c z k i
G r u p y f u n k c y j n e
A t o m y i c z s t e c z k i
G r u p y f u n k c y j n e
A t o m y i c z s t e c z k i
G r u p y f u n k c y j n e
A t o m y i c z s t e c z k i
G r u p y f u n k c y j n e
A t o m y i c z s t e c z k i
G r u p y f u n k c y j n e
A t o m y i c z s t e c z k i
G r u p y f u n k c y j n e
A t o m y i c z s t e c z k i
W o d a
¨ð r o z p u s z c z a l n i k
¨ð s t a n o w i [r o d o w i s k o r e a k c j i
¨ð d e c y d u j e o w Ba [c i w o [c i a c h f i z y k o c h e m i c z n y c h z w i z k ó w /
r e a g e n t ó w
¨ð w p By w a n a w Ba [c i w o [c i b Bo n i [c i a n k o m ó r k o w y c h
¨ð w a |n y e l e m e n t w p r o c e s i e t e r m o r e g u l a c j i
¨ð k l u c z o w y e l e m e n t d e t o k s y k a c j i o r g a n i z m u
A t o m y i c z s t e c z k i
W o d a
¨ð R o z p u s z c z a l n o [. I l o c z y n r o z p u s z c z a l n o [c i
¨ð S Ba b e i m o c n e k w a s y i z a s a d y
¨ð S t |e n i e p r o c e n t o w e , m o l o w e
¨ð K r z y w e m i a r e c z k o w a n i a
¨ð R o z t w o r y b u f o r o w e ( s k Ba d , w Ba [c i w o [c i )
¨ð R ó w n a n i e H e n d e r s o n a - H a s s e l b a l c h a
¨ð O b l i c z e n i a p H r o z t w o r ó w
R e a k c j e c h e m i c z n e
1 . T w o r z e n i e i r o z p a d w i z a n i a C - C
¨ð R e a k c j e p o m i d z y
n u k l e o f i l o w y m k a r b o k a t i o n e m i
e l e k t r o f i l o w y m a n i o n e m .
¨ð K a r b o k a t i o n y i k a r b o a n i o n y
s a n i e s t a b i l n e n i e z b d n a
s t a b i l i z a c j a p r z e z s s i e d n i e
g r u p y k a r b o n y l o w e i i n n e g r u p y
e l e k t r o n o b i o r c z e
/ e l e k t r o n o d a w c z e .
R e a k c j e c h e m i c z n e
1 . T w o r z e n i e i r o z p a d w i z a n i a C - C
¨ð P r z y k Ba d y
R e a k c j e c h e m i c z n e
2 . R e a k c j e e l i m i n a c j i , i z o m e r y z a c j i ,
p r z e g r u p o w a n i a w e w n t r z c z s t e c z k o w e
¨ð P r z y k Ba d y / M e c h a n i z m y
R e a k c j e c h e m i c z n e
2 . R e a k c j e e l i m i n a c j i , i z o m e r y z a c j i ,
p r z e g r u p o w a n i a w e w n t r z c z s t e c z k o w e
¨ð P r z y k Ba d y / M e c h a n i z m y
R e a k c j e c h e m i c z n e
2 . R e a k c j e e l i m i n a c j i , i z o m e r y z a c j i ,
p r z e g r u p o w a n i a w e w n t r z c z s t e c z k o w e
¨ð P r z y k Ba d y / M e c h a n i z m y
H y d r o l y s i s i s t h e
o p p o s i t e r e a c t i o n
C o n d e n s a t i o n
R e a k c j e c h e m i c z n e
3 . P r z e n i e s i e n i e g r u p ( f u n k c y j n y c h )
¨ð P r z y k Ba d y / M e c h a n i z m y
R e a k c j e c h e m i c z n e
4 . R e a k c j e r e d o x
R e a k c j e r e d o x :
j e d n o z g Bó w n y c h zr ó d e B A T P / e n e r g i i
S t o p i e D u t l e n i e n i a a t o m u w g l a
w z w i z k a c h o r g a n i c z n y c h
R e a k c j e c h e m i c z n e
5 . R e a k c j e w o l n o r o d n i k o w e
¨ð P r z y k Ba d y / M e c h a n i z m y :
¨ð r e d u k t a z a r y b o n u k l e o t y d o w a
¨ð f o t o l i a z a D N A
T e r m o d y n a m i k a
¨ð S z y b k o [ r e a k c j i
¨ð S t a Ba s z y b k o [c i r e a k c j i
¨ð S t a n r ó w n o w a g i
¨ð S t a Ba r ó w n o w a g i
¨ð Z m i a n y e n e r g i i r e a g e n t ó w
w t r a k c i e p r z e b i e g u r e a k c j i
¨ð E n e r g i a a k t y w a c j i
¨ð K a t a l i z a t o r
M e t a b o l i z m
¨ð M e t a b o l i z m = a n a b o l i z m + k a t a b o l i z m
¨ð K a t a b o l i z m ( d e g r a d a c j a ) :
¨ð r o z p a d z w i z k ó w
¨ð u w o l n i e n i e e n e r g i i , z m a g a z y n o w a n i e w p o s t a c i A T P i
n o [n i k ó w e l e k t r o n ó w
¨ð A n a b o l i z m ( b i o s y n t e z a ) :
¨ð s y n t e z a z w i z k ó w z w y k o r z y s t a n i e m e n e r g i i i / l u b c z y n n i k ó w
r e d u k u j c y c h
M e t a b o l i z m
¨ð M e t a b o l i z m = a n a b o l i z m + k a t a b o l i z m
M e t a b o l i z m
¨ð Zc i e |k i m e t a b o l i c z n e :
¨ð l i n i o w e
¨ð n i e l i n i o w e
¨ð z b i e |n e
¨ð c y k l i c z n e
¨ð r o z b i e |n e
M e t a b o l i z m
¨ð M e t a b o l i z m
¨ð I r z d u
¨ð p r o c e s y n i e z b d n e d l a u t r z y m a n i a p o d s t a w o w y c h
p r o c e s ó w |y c i o w y c h
¨ð I I r z d u
¨ð p r o c e s y n i e n i e z b d n e d l a u t r z y m a n i a p o d s t a w o w y c h
p r o c e s ó w |y c i o w y c h
¨ð p r z y k Ba d y m e t a b o l i t ó w d r u g o r z d o w y c h - a n t y b i o t y k i ,
p i g m e n t y ( p o c h o d n e m e t a b o l i t ó w p i e r w s z o r z d o w y c h )
¨ð b r a k m e t a b o l i t ó w d r u g o r z d o w y c h n i e p r o w a d z i d o
[m i e r c i o r g a n i z m u ; m o |e ( a l e n i e m u s i ) z a k Bó c i
p o d s t a w o w e p r o c e s y |y c i o w e
M e t a b o l i z m
¨ð M e t a b o l i z m
¨ð I r z d u
¨ð p r o c e s y n i e z b d n e d l a u t r z y m a n i a p o d s t a w o w y c h
p r o c e s ó w |y c i o w y c h
¨ð I I r z d u
¨ð p r o c e s y n i e n i e z b d n e d l a u t r z y m a n i a p o d s t a w o w y c h
p r o c e s ó w |y c i o w y c h
¨ð p r z y k Ba d y m e t a b o l i t ó w d r u g o r z d o w y c h :
a n t y b i o t y k i , p i g m e n t y ( p o c h o d n e m e t a b o l i t ó w
p i e r w s z o r z d o w y c h )
¨ð b r a k m e t a b o l i t ó w d r u g o r z d o w y c h n i e p r o w a d z i d o
[m i e r c i o r g a n i z m u ; m o |e ( a l e n i e m u s i ) z a k Bó c i
p o d s t a w o w e p r o c e s y |y c i o w e
Z a d a n i a
F i n d t h e a m o u n t o f w a t e r p r o d u c e d w h e n 3 . 6 8 m o l N H 3 i s u s e d :
4 N H 3 ( g ) + 5 O 2 ( g ) ’! 4 N O ( g ) + 6 H 2 O ( g )
A n s w e r : 5 . 5 2 m o l
C a l c u l a t e t h e m a s s o f s u l f u r d i o x i d e ( S O 2 ) p r o d u c e d w h e n 3 . 8 4
m o l O 2 i s r e a c t e d w i t h F e S 2 a c c o r d i n g t o t h e e q u a t i o n :
4 F e S 2 + 1 1 O 2 ’! 2 F e 2 O 3 + 8 S O 2
A n s w e r : 1 7 9 g
E x a c t l y 2 5 . 0 m l N a O H s o l u t i o n w h o s e c o n c e n t r a t i o n i s 0 . 0 9 7 4 M
w a s d e l i v e r e d f r o m a p i p e t . ( a ) W h a t a m o u n t o f N a O H w a s
p r e s e n t ? ( b ) W h a t m a s s o f N a O H w o u l d r e m a i n i f a l l t h e
w a t e r e v a p o r a t e d ?
A n s w e r : 2 . 4 4 x 1 0 - 3 m o l , 9 . 7 6 x 1 0 - 2 g
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