WĘGLOWODANY (CUKROWCE, SACHARYDY) to zwišzki organiczne złożone z węgla, wodoru i tlenu w stosunku 1C:2H:1O. Można to okrelić wzorem (CH2O)n.
Węglowodany pełniš funkcje:
– sš paliwem komórkowym, spełniajš funkcje energetyczne, sš ródłem energii
– magazynujš energię, sš materiałem zapasowym
– sš składnikiem cian komórkowych u rolin, sš elementem budulcowym
– wchodzš w skład innych zwišzków, takich jak kwasy nukleinowe czy glikoproteiny
Cukrowce dzielimy na:
PROSTE – monosacharydy
Wród monosacharydów wyróżniamy triozy, tetrozy, pentozy, heksozy i heptozy.
Najpopularniejsze pentozy to ryboza i deoksyryboza, wchodzšce w skład kwasów nukleinowych. Wród heksoz najbardziej znane to glukoza, fruktoza i galaktoza.
Glukoza podczas oddychania komórkowego ulega rozpadowi na dwutlenek węgla i wodę. Zrywajš się wišzania między czšsteczkami glukozy, co powoduje uwalnianie się zmagazynowanej w nich energii, która zostaje zużyta w energochłonnych procesach życiowych.
ZŁOŻONE – disacharydy i polisacharydy. Sš to połšczenia dwóch (di- ) lub więcej ( poli- ) monosacharydów.
Wród monosacharydów znamy m. in. :
sacharozę – połšczenie glukozy i fruktozy
maltozę – 2 czšsteczki glukozy
laktozę – czšsteczka glukozy i galaktozy
Wród disacharydów najważniejsze to:
Skrobia – jest substancjš zapasowš rolin, zbudowana z jednostek – – glukozy. Skrobia magazynowana jest u rolin w postaci ziaren w organellach zwanych plastydami. Hydroliza skrobi i uwalnianie glukozy zaspokaja zapotrzebowanie komórki na energię niezbędnš do aktywnoci metabolicznej.
Glikogen – nazywany jest niekiedy skrobiš zwierzęcš. Jest materiałem zapasowym tkanek zwierzęcych. Gromadzi się głównie w komórkach wštroby i mięni. Rozpuszcza się w wodzie łatwiej niż skrobia.
Celuloza – jest elementem strukturalnym cian komórkowych, otaczajšcych komórkę rolinnš. Nie rozpuszcza się w wodzie i zbudowana jest z czšsteczek glukozy, ale połšczonych innym typem wišzań niż skrobia. Celulozę tworzš czšsteczki – – glukozy. Ludzie nie majš enzymów umożliwiajšcych trawienie celulozy, jest ona jednak niezbędnym elementem pożywienia, jako tzw. składnik włókna w diecie, ułatwiajšcego właciwe funkcjonowanie przewodu pokarmowego.
-chityna: pochodna węglowodanów; główny składnik zewnętrznych szkieletów stawonogów, występuje w cianach komórkowych grzybów
-glikoproteiny: połšczenia z białkami. Występujš na powierzchni wielu komórek eukariotycznych. Większoć białek wydzielanych przez komórkę to glikoproteiny
-glikolipidy: połšczenia węglowodanów z tłuszczami. Obecne na powierzchni komórek zwierzęcych, uczestniczš w oddziaływaniach międzykomórkowych.
Wykrywanie płynem Lugola. Zabarwienie fioletowe.
LIPIDY zbudowane sš z wodoru, tlenu i węgla, lecz względna zawartoć tlenu w porównaniu z zawartociš węgla i wodoru jest w lipidach znacznie mniejsza niż w węglowodanach. Atomy tlenu biorš udział w tworzeniu hydrofilowych grup funkcyjnych, czyli wykazujšcych powinowactwo do wody. Ponieważ iloć tlenu w tłuszczach jest stosunkowo niewielka sš one znacznie gorzej rozpuszczalne w wodzie niż węglowodany.
Funkcje lipidów:
– ródło energii
– sš strukturalnymi elementami błon plazmatycznych (fosfolipidy )
– niektóre z nich sš ważnymi hormonami
– strategiczne magazyny energii chemicznej
Najważniejsze biologicznie grupy lipidów to:
TŁUSZCZE OBOJĘTNE – najekonomiczniejsza forma zapasowa paliwa energetycznego.
Czšsteczka kwasu tłuszczowego zbudowana jest z czšsteczki glicerolu ( trójwęglowy alkohol z trzema grupami wodorotlenowymi ) i od jednego do trzech łańcuchów kwasu tłuszczowego. Kwas tłuszczowy majš w swoim składzie grupę karboksylowš ( -COOH). Powszechnie w tłuszczach właciwych ( obojętnych ) występuje około 30 różnych kwasów tłuszczowych.
Kwasy tłuszczowe nasycone zawierajš maksymalnš możliwš liczbę atomów wodoru.
Kwasy tłuszczowe nienasycone zawierajš pomiędzy atomami węgla przynajmniej jedno wišzanie podwójne.
Monoacyloglicerol – 1 czšsteczka kwasu tłuszczowego
Diacyloglicerol – 2 czšsteczki kwasu tłuszczowego
Triacyloglicerol – 3 czšsteczki kwasu tłuszczowego
Kwasy tłuszczowe łšczš się z glicerolem wišzaniem estrowym (reakcja grupy wodorotlenowej glicerolu z grupš karboksylowš kwasu tłuszczowego z uwolnieniem czšsteczki wody). W procesie trawienia tłuszcze obojętne ulegajš rozłożeniu na glicerol i kwasy tłuszczowe.
FOSFOLIPIDY uczestniczš w budowie błon plazmatycznych. Składa się z 1 czšsteczki glicerolu, 2 czšsteczek kwasów tłuszczowych, 1 grupš fosforanowš i czšsteczki organicznej zawierajšcej zwykle atom azotu (np. cholina). Czšsteczki majš charakter amfipatyczny; jeden z końców ma charakter hydrofobowy (kwasy tłuszczowe), a drugi hydrofilowy (gliceryna, grupa fosforanowa i zasada azotowa).
Wykrywanie sudanem III lub IV. Krople tłuszczu barwiš się na pomarańczowo.
BIAŁKA zbudowane sš z aminokwasów. Na każdy aminokwas składa się grupa aminowa (-NH2 ), grupa karboksylowa (-COOH ), asymetryczny atom węgla i łańcuch boczny. Aminokwasy różniš się między sobš łańcuchami bocznymi.
Glicyna – łańcuch boczny: H
Alanina – łańcuch boczny: -CH3
Histony, albuminy, gammaglobuliny, skleroproteiny, aktyna + miozyna, fibrynogen, kolagen, elastyna, kreatyna.
Wykrywanie płynem Lugola. Ziarna aleuronowe barwiš się na żółto
Znane jest 20 aminokwasów, które mogš się ze sobš łšczyć w różnorodny sposób tworzšc białka. Aminokwasy łšczš się ze sobš za pomocš wišzania peptydowego. W wišzaniu tym grupa aminowa jednego aminokwasu łšczy się z grupš karboksylowš drugiego. Łšczš się one a w wyniku połšczenia odłšcza się czšsteczka wody (H2O). Połšczenie 2 czšsteczek aminokwasów daje dipeptyd, a większej liczby – polipeptyd.
W strukturze białek można wyróżnić 4 poziomy organizacji. Konformacja, czyli przestrzenny układ czšsteczki białka, trójwymiarowy kształt warunkuje jej funkcję.
STRUKTURA PIERWSZORZĘDOWA to sekwencja, liniowe ułożenie aminokwasów. Determinowana jest ona genetycznie.
STRUKTURA DRUGORZĘDOWA to skręcenie łańcuchów tworzšcych czšsteczkę w rodzaj spirali zwanej heliksem , lub inny regularny układ przestrzenny. Występujš tu wišzania wodorowe zapewniajšce regularnoć. Występujš 2 główne rodzaje struktury drugorzędowej:
A) – – heliks powstaje na skutek spiralnego skręcenia łańcucha wokół własnej osi. Strukturę utrzymujš wišzania wodorowe pomiędzy kolejnymi skrętami spirali. Struktura ta nadaje czšsteczkom białkowym elastycznoci.
B) – – heliks to struktura harmonijkowa, fałdowa. Wišzania wodorowe występujš tu pomiędzy różnymi łańcuchami, a nie wewnštrz tego samego łańcucha. Tworzyć może się pomiędzy różnymi fragmentami tego samego łańcucha polipeptydowego. Ten rodzaj struktury nadaje czšsteczkom białkowym giętkoci.
STRUKTURA TRZECIORZĘDOWA decyduje o ostatecznym kształcie trójwymiarowym łańcucha polipeptydowego. Utrzymujš jš wišzania wodorowe, oddziaływania jonowe, hydrofobowe i kowalencyjne wišzania między atomami siarki zwane mostkami dwusiarczkowymi.
STRUKTURA CZWARTORZĘDOWA występuje wród białek złożonych z co najmniej dwóch łańcuchów polipeptydowych o okrelonej strukturze -rzędowej. Sš one dopasowywane do siebie i powstaje aktywna biologicznie czšsteczka białkowa.
Struktura białka wyznacza jego funkcję. Aktywnoć biologiczna białka może zostać zniszczona przez zmianę sekwencji aminokwasów lub zmiany konformacji łańcucha polipeptydowego (zaburzenie struktury przestrzennej białka). Zaburzenie struktury czšsteczek białek zwišzane z utratš ich aktywnoci biologicznej zwane jest denaturacjš białka. Jest w zasadzie nieodwracalna, chociaż może się zdarzyć, że białka odzyskajš swš specyficznš strukturę jeli warunki rodowiska powrócš do stanu pierwotnego.
Funkcje białek:
– budulcowe (strukturalna)
– wzmacniajšce (kolagen)
– regulatorowe
– biokatalizatorów; przyspieszajš zachodzšce w komórce reakcje chemiczne (enzymy)
– transportowa (hemoglobina)
– odpornociowa
– zapasowa (białka alemuronowe)
– katalityczna
– energetyczna
KWASY NUKLEINOWE przekazujš dziedzicznš informację o tym jakie białka ma syntetyzować komórka. W komórkach występujš 2 rodzaje kwasów nukleinowych: DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy). Zbudowane sš z nukleotydów. W skład 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 połšczenie nukleozydu z resztš fosforanowš, natomiast nukleozyd to 5-węglowy cukier w połšczeniu z zasadš azotowš.
DNA to kompletny zestaw genów, materiał genetyczny komórki zawierajšcy instrukcję syntezy wszystkich białek niezbędnych organizmowi do życia. Czšsteczkę DNA tworzš 2 łańcuchy polinukleotydowe i oplatajšc się wokół siebie tworzš podwójnš heliksę. Zasady w DNA łšczš się ze sobš komplementarnie. Adenina tylko z tyminš wišzaniem podwójnym, a guanina tylko z cytozynš wišzaniem potrójnym. Wišże się to ze zdolnociš do replikacji DNA, czyli kopiowania, samopowielenia czšsteczki DNA. Przy udziale enzymu endonukleazy dochodzi do rozerwania wišzań wodorowych, a dzięki polimerazie dobudowywane sš brakujšce nukleotydy łańcucha dopełniajšcego. W wyniku replikacji powstajš czšsteczki potomne dokładnie takie same jak macierzysta. Zachodzi ona w interfazie. DNA występuje w jšdrze komórkowym, a w 1% w chloroplastach i mitochondriach.
RNA uczestniczy w procesie biosyntezy białek. Wyróżniamy 3 rodzaje RNA: mRNA – matrycowy, tRNA – transportujšcy i rRNA – rybosomalny
mRNA zawiera informację okrelajšcš sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. Syntetyzowana jest w wyniku transkrypcji DNA – tzw. przepisywania.
tRNA odpowiedzialny jest za przenoszenie aminokwasów do rybosomów i włšczanie ich we właciwej pozycji do nowo zsyntetyzowanego łańcucha polipeptydowego.
rRNA wchodzi w skład rybosomów.
Funkcje kwasów nukleinowych:
Przechowujš, przekazujš i uczestniczš w realizacji informacji dotyczšcych zasadniczych cech strukturalnych i funkcjonalnych organizmu.
Metoda wskaników izotopowych.
Wiek skał kryjšcych w sobie skamieniałoci możemy okrelić na podstawie występujšcych w nich izotopom promieniotwórczym (radioizotopom). Gdy radioizotop emituje swe silne niewidoczne promieniowanie, jego jšdro zamienia się w jšdro innego pierwiastka, niepromieniotwórczego. Jest to rozpad promieniotwórczy. Np.235Uŕ 207Pb. Każdy radioizotop ma charakterystycznš dla siebie szybkoć rozpadu. Dla 132J wynosi 2,4 h, dla 235U – 704 mln lat. Czas potrzebny do przemiany połowy radioizotopu w inny pierwiastek to okres połowicznego rozpadu. Nie ma na niego wpływu temperatura, cinienie czy jakikolwiek czynnik rodowiska, jest on stały dla każdego pierwiastka. Wiek skamieniałoci okrelamy mierzšc stosunek stężeń pierwotnego radioizotopu i produktu jego rozpadu. Np. 40K: okres połowicznego rozpadu=1,25 mld lat i po tym czasie połowa promieniotwórczego potasu przekształci się w 40Ar (trwały izotop argonu). Jeli stosunek 40K do 40Ar wynosi 1:1 w badanej skale to jej wiek wynosi 1,25 mld lat. Do datowania skał używa się 40K, 235U (okr. poł. rozp.=704 mln lat) i 14C (okr. poł. rozp.=5730lat). Radioizotop węgla okrela wiek szczštków organizmów niedawno wymarłych, pozostałe – skał, w których odkryto skamieliny.
Relikty – „żywe wspomnienie” grup organizmów, które występowały kiedy na Ziemi bardzo licznie
Skamielina przewodnia – szczštki organizmów charakterystyczne tylko dla pewnych er lub okresów geologicznych, w których były one pospolite.
Filogeneza – rozwój rodowy, czyli historia rozwoju danej grupy organizmów od ich pojawienia się na Ziemi do czasów obecnych lub do wymarcia.
Ery geologiczne
Era prekambryjska: 3,5mld-570 mln lat temu (niższe bezkręgowce)
Era paleozoiczna: 570-225 mln lat temu
kambr : 570-500 mln lat temu (niższe bezkręgowce)
ordowik: 500-430 mln lat temu (niższe bezkręgowce)
sylur: 430-395 mln lat temu (ryby)
dewon : 395-350 mln lat temu (ryby)
karbon : 350-280 mln lat temu (płazy)
perm: 280-225 mln lat temu (płazy)
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 dzi
trzeciorzęd: 64 – 1,5 mln lat temu (ptaki, ssaki)
czwartorzęd: 1,5 – dzi (ptaki, ssaki)
