biochemia3.rtf

CHEMICZNE SKŁADNIKI KOMÓREK

ORGANIZMY ŻYWE MAJĄ CECHY WSPÓLNE:

WSZYSTKIE SĄ ZBUDOWANE Z NIEWIELU PIERWIASTKÓW:

           C, H, O – WIELE MAŁYCH CZĄSTECZEK I                 WĘGLOWODANY

C, H, O + N, S – AMINOKWASY  I BIAŁKA

C, H, O + N, P – NUKLEOTYDY I KWASY NUKLEINOWE (DNA I RNA)

WSZYSTKIE SĄ ZBUDOWANE Z TYCH SAMYCH „MATERIAŁÓW”

WSZYSTKIE WYTWARZAJĄ I ZUŻYWAJĄ ENERGIĘ W TAKI SAM SPOSÓB

WIELE SZLAKÓW METABOLICZNYCH  PRZEBIEGA IDENTYCZNIE W  PROSTYCH ORGANIZMACH JEDNOKOMÓRKOWYCH I W ORGANIZMACH WIELOKOMÓRKOWYCH O SKOMPLIKOWANEJ BUDOWIE

SKŁAD CHEMICZNY ORGANIZMÓW ŻYWYCH

GŁÓWNE PIERWIASTKI:

węgiel (C), wodór (H), tlen (O), azot (N),

fosfor (P), wapń (Ca), potas (K), sód (Na),

chlor (Cl), magnez (Mg), siarka (S)

PRZYBLIŻONY SKŁAD CHEMICZNY

ORGANIZMU LUDZKIEGO

(przeliczeniu na suchą masę w %

Węgiel         50                   Siarka           0,8

       Tlen             20                    Sód                0,4

       Wodór         10                    Chlor            0,4

       Azot               8,5                 Magnez         0,1

       Wapń             4                    Żelazo           0,01

       Fosfor             2,5                Mangan        0,001

       Potas              1                   Jod                 0,00005

większość ważnych biologicznie pierwiastków: C, O, N, P, S ma trwałe jądra;

skorupa ziemska: główne pierwiastki to:

krzem (Si)-26%, glin (Al)-7,5%

atmosfera ziemska: wodór, tlen, azot, dwutlenek węgla (gazy)
Pogląd, że związki wchodzące w skład żywych organizmów nie mogą powstawać poza nimi upadł w 1828 roku, kiedy WHOLER dokonał syntezy mocznika:

      NH4OCN              H2NCONH2

      cyjanian amonu           mocznik

Od tego czasu otrzymano drogą syntezy  wiele związków występujących w żywych organizmach.

Cząsteczki występujące w żywych organizmach jak również wszystkie inne związki węgla i wodoru są przedmiotem badań chemii organicznej;

Reakcje zachodzące w organizmach żywych są reakcjami znanymi chemii organicznej; są to reakcje między grupami funkcyjnymi.

KOMÓRKĘ TWORZĄ ZWIĄZKI WĘGLA (ZWIĄZKI ORGANICZNE)

Pomijając wodę, prawie wszystkie cząsteczki w komórce są związkami węgla. Mało i wielkocząsteczkowe związki węgla, wytwarzane przez komórki, nazywane są cząsteczkami organicznymi.

Cechą wyróżniającą węgiel spośród innych pierwiastków jest jego zdolność do tworzenia dużych cząsteczek. Atom węgla jest mały, w powłoce zewnętrznej zawiera cztery elektrony i cztery wolne miejsca dla innych elektronów; może, więc tworzyć cztery stabilne wiązania kowalencyjne z innymi atomami; co najważniejsze, jeden atom węgla może łączyć się z innymi atomami węgla stabilnymi wiązaniami C-C, tworząc łańcuchy i pierścienie. Prowadzi to do powstania dużych cząsteczek o złożonej strukturze, bez wyraźnego ograniczenia ich wielkości; połączenia mogą być łańcuchowe lub pierścieniowe; łańcuchy mogą być proste lub rozgałęzione; wiązania mogą być pojedyncze lub wielokrotne (podwójne, potrójne); pierścienie mogą być różnej wielkości, mogą zawierać wiązania podwójne lub inne atomy (związki heterocykliczne)

Włączenie innych atomów: tlenu, azotu siarki zwiększa różnorodność połączeń. Grupa metylowa (-CH3), hydroksylowa (-OH), karboksylowa (-COOH),  karbonylowa (-C=O), aminowa (-NH2), fosforanowa (- PO32-), powtarzają się w różnych cząsteczkach organicznych. Każda z tych grup ma odmienne właściwości chemiczne i fizyczne, a ich obecność w cząsteczce decyduje o jej właściwościach.

NAJWAŻNIEJSZE CZĄSTECZKI:

aminokwasy  

zasady purynowe i pirymidynowe,

cukry,

kwasy tłuszczowe

GŁÓWNE BIOPOLIMERY:

kwasy nukleinowe (DNA, RNA),

białka,

polisacharydy,

lipidy złożone

Chemia organizmów żywych:

opiera się na związkach węgla

zależy od reakcji przebiegających w roztworach wodnych i w stosunkowo wąskim zakresie temperatur spotykanych na ziemi

jest ogromnie złożona – najprostsza komórka  jest układem bardzo skomplikowanym pod względem chemicznym

jest zdominowana przez cząsteczki polimerów o ogromnych rozmiarach i skomplikowanej strukturze; unikatowe właściwości tych polimerów umożliwiają komórce i całym organizmom wzrost, reprodukcję i dokonywanie wszystkiego co jest charakterystyczne dla życia

PRZECIĘTNA ZAWARTOŚĆ PODSTAWOWYCH

SKŁADNIKÓW W CIELE CZŁOWIEKA

(65 kg wagi)

                                        Kg         %

Białka                             11        17

  Tłuszcze                            9        13,8

   Węglowodany                   1          1,5

   Składniki mineralne        4          6,1

   Woda                               40        61,6

PRZYBLIŻONY SKŁAD CHEMICZNY KOMÓRKI BAKTERYJNEJ

                                                      %             liczba   rodzajów

                                              masy komórki        cząsteczek

woda                                                 70                          1

jony nieorganiczne                             1                       20

cukry i ich prekursory                       1                    250

aminokwasy i ich prekursory            0,4                 100

nukleotydy i ich prekursory               0,4                 100

kwasy tłuszczowe i ich prekursory    1                      50

inne małe cząsteczki                             0,2    około   300

makrocząsteczki,                                26       około 3000

(białka kwasy nukleinowe,

polisacharydy)

WNĘTRZE KOMÓRKI BAKTERYJNEJ

(SYMULACJA KOMPUTEROWA

RNA – niebieski; rybosomy –zielony; białka -czerwony

CZTERY GŁÓWNE RODZINY ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH MAŁOCZĄSTECZKOWYCH I MAKROCZĄSTECZEK W ORGANIZMACH

SYNTEZA I HYDROLIZA MAKROCZĄSTECZEK

KONDENSACJA, OGÓLNA REAKCJA UZYSKIWANIA MAKROCZĄSTECZEK ( polisacharydów, białek i kwasów nukleinowych) polega na dołączaniu jednostek monomerycznych do rosnącego końca łańcucha z wydzieleniem cząsteczki wody:

HYDROLIZA: reakcja odwrotna, rozkład każdego z trzech typów polimerów, zachodzi przez kolejne dołączenie cząsteczek wody

ZAWARTOŚĆ CZĄSTECZEK W KOMÓRKACH