571

Lemur zaprasza

Związki organiczne

Sacharydy (węglowodany, cukrowce)

Cukry i skrobia służą jako źródło energii, celuloza
jest elementem strukturalnym ścian komórkowych, otaczających komórkę roślinną.
Zbudowane są z C, O, H, występujących najczęściej w stosunku: 1 atom C :
2 atomy H : 1 atom O (CH2O)n. Węglowodany,
czyli ilościowy stosunek H i O taki sam, jak w wodzie (2:1), zatem są
"wodzianami węgla". Węglowodany mogą być zbudowane z:

l1 jednostki cukrowej - monosacharydyl
l2 jednostek cukrowych - disacharydyl
lwielu jednostek cukrowych- polisacharydy.l

Monosacharydy - cukry
proste, których cząstki zawierają najczęściej od 3 do 7 atomów C. Na przykład:

triozy - aldehyd glicerynowy, dihydroksyacetonl

pentozy - ryboza, deoksyryboza (składniki kwasów nukleinowych)l

heksozy - glukoza, fruktoza, galaktoza.l

Glukoza (C6H12O6)
- najpowszechniejszy w metabolizmie istot żywych. Glony i rośliny wytwarzają
ją z CO2 i H2O, wykorzystując, jako źródło energii światło
słoneczne. W trakcie oddychania komórkowego wiązania w jej cząstce zostają rozerwane
i uwalnia się energia potrzebna w energochłonnych procesach życiowych. Służy
też jako materiał do syntezy innych związków organicznych. Glukoza jest również
bardzo istotna w procesach metabolicznych, a jej stężenie we krwi ludzi zwierząt
wyższych jest utrzymywana na stałym poziomie dzięki mechanizmom homeostatycznym.

W cząstce glukozy każdy atom C, oprócz jednego, ma dołączoną
grupą wodorotlenową; ten "samotny" łączy się podwójnym wiązaniem z tlenem, tworząc
grupę karbonylową. Znajduje się ona na końcu 6-węglowego łańcucha, czyli
glukoza jest aldehydem, a jeżeli znajdziemy ją w środku, to monosacharyd jest
ketonem.

Glukoza i fruktoza są izomerami strukturalnymi (
te same wzory cząsteczkowe, a inny układ atomów w cząstce). I to powoduje, że
mają odmienne właściwości chemiczne (np. fruktoza jest słodsza).

Glukoza i galaktoza są zarazem heksozami i aldehydami. Mają
odmiennie ułożone podstawniki wokół atomu C-4.

Cząsteczki są trójwymiarowe, co nie pozostaje bez związku
z ich właściwościami. Dlatego wzory przestrzenne ułatwiają zrozumienie zależności
między strukturą a funkcją cząsteczek. W a -glukozie grupa wodorotlenowa leży
pod płaszczyzną pierścienia, a w b -glukozie - nad płaszczyzną.

Disacharydy - zbudowane
są z 2 połączonych kowalencyjnie monosacharydów. Wiązanie pomiędzy dwoma jednostkami
nazywa się wiązaniem glikozydowym. Powstaje między atomem C-1 jednej
cząstki a C-4 drugiej. Maltoza składa się z 2 jednostek a -glukozy. Sacharoza
(cukier do słodzenia) - jedna glukoza + jedna fruktoza. Laktoza (cukier
obecny w mleku) to glukoza + galaktoza.

Disacharydy mogą ulegać hydrolizie, czyli rozszczepieniu
na dwie jednostki monosacharydowe z przyłączeniem cząstki H2O, np.:

maltoza + H2O - - - - - - - -
- - (R) glukoza + glukoza

sacharoza + H2O - - - - - - -
- - - (R) glukoza + fruktoza.

Polisacharydy - zalicza
się do nich skrobię, glikogen i celulozę (błonnik). Makrocząsteczki polisacharydów
składają się z wielu powtarzających się jednostek monosacharydowych, najczęściej
glukozy. Ich liczba może dochodzić do kilku tysięcy. Łańcuchy polisacharydowe
mogą być utworzone przez różne izomery glukozy, których cząsteczki połączone
są w różny sposób (rozgałęzione lub proste). Wszystkie różnice decydują o odmiennych
właściwościach poszczególnych cukrów.

Skrobia - substancja zapasowa
roślin, budulec - a -glukozy (monomery połączone wiązaniami a , czyli 1(R) 4).
Ma 2 formy: amyloza (cząstki nierozgałęzione) i amylopektyna (powszechna,
około 1000 jednostek glukozy, łańcuchy rozgałęzione co 20-25 jednostek, a w
miejscach rozgałęzień wiązania między C-1 jednej a C-6 drugiej). Rośliny magazynują
skrobię w plastydach.

Glikogen - materiał zapasowy
tkanek zwierzęcych. Jego cząsteczki są silnie rozgałęzione i łatwiej rozpuszczalne
w wodzie, aniżeli skrobi. Glikogen gromadzi się głównie w wątrobie i mięśniach.

Celuloza - najpospolitszy
węglowodan na Ziemi. Ponad 50% węgla drzewnego zawarte jest w celulozie. Drewno
ma jej 50%, a bawełna 90%. Komórki roślinne otoczone są ścianą z głównym składnikiem
- celulozą. jest ona nierozpuszczalnym polisacharydem utworzonym, podobnie jak
skrobia, z cząstek glukozy, połączonych innym typem wiązań. Składa się z cząstek
b -glukozy połączonych wiązaniami b (1(R) 4). nie da się go rozszczepić przez
enzymy hydrolityczne rozszczepiające wiązania a . Ludzie i zwierzęta nie mogą
jej wykorzystywać jako substancji odżywczej. Jednak jest ona niezbędna w naszym
pożywieniu, gdyż ułatwia prawidłowe funkcjonowanie układu pokarmowego. Mikroorganizmy,
które potrafią rozszczepiać jej cząsteczki żyją w układzie krów i owiec.

Pochodne węglowodanów -
wiele z nich pełni istotną rolę biologiczną. Glukozamina i galaktozamina powstały
przez zastąpienie grupy wodorotlenowej (--OH) grupą aminową (--NH2).

Węglowodany mogą łączyć się też z białkami, tworząc
glikoproteiny, które występują na powierzchni komórek eukariotycznych.
Większość białek wydzielanych przez komórkę stanowią glikoproteiny. Sacharydy
mogą łączyć się też z lipidami, tworząc glikolipidy, związki obecne na
powierzchni komórek zwierzęcych, uczestniczące w oddziaływaniach międzykomórkowych.

Lipidy (tłuszczowce)

Są bardzo zróżnicowaną grupą związków o konsystencji stałej
(łój) lub ciekłej (oliwa), w zasadzie nierozpuszczalnych w wodzie. Tak jak węglowodany
zbudowane są z C, H i O, Względna zawartość O, w porównaniu z C i H jest w lipidach
mniejsza niż w sacharydach. O uczestniczy w tworzeniu hydrofilowych (powinowactwo
do wody) grup funkcyjnych, więc lipidy o mniejszej ilości O gorzej rozpuszczają
się w wodzie. Wśród lipidów najważniejszymi grupami są:

tłuszcze obojętne (właściwe)l

fosfolipidyl

sterydyl

karotenoidy (pomarańczowe i żółte barwniki roślinne)l

woski.l

Służą jako źródło energii, stanowią strukturalne elementy
błon plazmatycznych, niektóre są ważnymi hormonami.

Tłuszcze obojętne (właściwe)
- powszechne lipidy w organizmach, są najekonomiczniejszą formą zapasową paliwa
energetycznego. Spalenie 1 g tłuszczu daje 2x więcej energii, niż ze spalenia
1 g węglowodanów. Sacharydy i białka mogą zostać przekształcone w tłuszcze i
zmagazynowane w takowej tkance.

Cząsteczka tłuszczu obojętnego zbudowana jest z cząstki
glicerolu, połączonej z 1, 2 lub 3 cząstkami kwasów tłuszczowych. Glicerol
to 3-węglowy alkohol z 3 grupami --OH. Kwasy tłuszczowe - związki zbudowane
z długich łańcuchów węglowodorowych, mających na jednym końcu grupę karboksylową
(--COOH). Około 30 kwasów występuje w różnych lipidach lub związkach lipidowych..
Kwasy zawierające parzystą liczbę atomów C to kwas masłowy (zjełczałe masło;
4 atomy C), kwas oleinowy (18 atomów C).

Nasycone kwasy tłuszczowe
zawierają maksymalną możliwą liczbę atomów H, a w kwasach nienasyconych
pomiędzy atomami C występuje przynajmniej 1 wiązanie podwójne. Kwasy wielonienasycone
- więcej niż 1 wiązanie podwójne. Olej to NNKT (w temperaturze pokojowej - ciecz),
a NKT w takiej to ciało stałe.

Jeżeli z glicerolem połączy się 1 cząstka kwasu tłuszczowego
-monoacyloglicerol, 2 to diacyglicerol, a 3 - triacyloglicerol.
Połączone są one z glicerolem wiązaniem estrowym.

Fosfolipidy - uczestniczą
w budowie błon cytoplazmatycznych. Cząsteczki ich mają charakter amfipatyczny;
jeden z końców ma właściwości hydrofilowe, a drugi hydrofobowe.
Ogólnie cząstka fosfolipidu składa się z cząstki glicerolu + 2 cząstki kwasów
tłuszczowych + grupa fosforanowa + cząstka organiczna (zwykle z atomem azotu
-choliną).

Charakter hydrofobowy ma część z kwasami tłuszczowymi
- nierozpuszczalny w wodzie. Natomiast hydrofilowy mają glicerol, fosforan
i zasad azotowa (wszystko zjonizowane i rozpuszczalne w wodzie). Amfipatyczne
właściwości wymuszają to, że hydrofilowe głowy cząstek ustawione są w kierunku
otaczającej ich wody, a hydrofobowe ogony w kierunku przeciwnym. Błony plazmatyczne
zbudowane są z podwójnej warstwy fosfolipidowej (ogony w środku, a głowy na
zewnątrz).

Karotenoidy - zaliczane
są do lipidów z racji swej nierozpuszczalności w wodzie i oleistej konsystencji.
Uczestniczą one w fotosyntezie, a zbudowane są z 5-węglowych monomerów (jednostek
izoprenowych).

Przez rozszczepienie na pół cząstki karotenu (żółty) powstają
2 cząstki witaminy A. Retinal (pochodna witaminy A) jest czuły na światło i
obecny w siatkówce. Uczestniczy w procesie widzenia u przedstawicieli 3 różnych
linii rozwojowych zwierząt: mięczaków, owadów i kręgowców. Jego obecność w 3
typach oczu świadczy o szczególnym przystosowaniu tego karotenoidu do recepcji
światła.

Sterydy - zrąb cząstki
sterydów tworzą 4 połączone ze sobą pierścienie ( 3 z nich mają po 6 atomów
C, a 4 - 5 atomów C). Łańcuchy boczne dołączone do pierścieni są różne w poszczególnych
sterydach. Synteza sterydów to złożona reakcja łączenia się jednostek izoprenowych.

Ważne funkcje biologiczne pełnią sterydy:

cholesterol - strukturalny składnik błon komórkowych
zwierzęcych; w błonach roślinnych występuje inny związek, podobny do cholesterolul

sole żółciowe - emulgują tłuszcze w jelicie, dzięki czemu
może nastąpić ich enzymatyczna hydrolizal

męskie i żeńskie hormony płciowel

hormony kory nadnerczyl

Hormony sterydowe regulują przebieg wielu
procesów metabolicznych u kręgowców.

Białka

Odgrywają kluczową rolę. Pełnią funckję podstawowych składników
stukturalnych komórek i tkanek, dlatego procesy wzrostu i odnowy oraz utrzymywania
organizmów przy życiu zależą od obecności pewnych białek. Wiele z nich to enzymy,
regulujące przebieg tysięcy różnorodnych reakcji chemicznych w układach żywych.

Zestaw białek to klucz funkcji danej komórki. Rózne są liczba,
rodzaj i rozmieszczenie. Węglowodany, niezależnie od gatunku w jakim występują,
zbudowane są jednakowo, natomiast białka cechuje specyficzność gatunkowa. Obecność
specyfycznych białek decyduje o różnicach między gatunkami. Lecz niektóre białka
wykazują specyficzność osobniczą (nieznaczne różnice u poszczególnych przedstawicieli
tego samego gatunku). Tylko organizmy identyczne genetycznie mają dokładnie
te same białka.

Aminokwasy - wskład cząstek
białkowych wchodzą: C, H, O, N i często S i to one wchodzą w skład aminokwasów,
stanowiących podjednostki, które łącząc się ze sobą tworzą cząstki białek. W
białkach występuje powszechnie około 21 rodzajów aminokwasów. U większości z
nich występują grupa aminowa (--NH2) i grupa karboksylowa,
które dołączone są do asymetrycznego atomu C (a ). Aminokwasy różnią
się właśnie tym dołączonym do C a łańcuchem bocznym (oznaczany: R). W glicynie,
nakprostszym z aminokwasów jest nim atom H, a w alaninie

Nazwa aminokwasu

Punkt izoelektryczny

Rodzaj

Właściwości

odgałęzień

Występowanie w białkach

Kwas asparaginowy

kwaśne

endogenny

kwaśny

tak

Kwas glutaminowy

kwaśne

endogenny

kwaśny

tak

Glicyna

obojętne

endogenny

niepolarny

tak

Alanina

obojętne

endogenny

niepolarny

tak

Seryna

obojętne

endogenny

polarny

tak

Prolina

obojętne

endogenny

niepolarny

tak

Tyrozyna

obojętne

endogenny

polarny

tak

Glutamina

obojętne

endogenny

polarny

tak

Asparagina

obojętne

endogenny

polarny

tak

Cysteina

obojętne

endogenny

polarny

tak

Cystyna
(2 cząst. a )

obojętne

endogenny

polarny

tak

Metionina

obojętne

egzogenny

niepolarny

tak

Treonina

obojętne

egzogenny

polarny

tak

Walina

obojętne

egzogenny

niepolarny

tak

Leucyna

obojętne

egzogenny

niepolarny

tak

Izoleucyna

obojętne

egzogenny

niepolarny

tak

Tryptofan

obojętne

egzogenny

niepolarny

tak

Fenyloalanina

obojętne

egzogenny

niepolarny

tak

Lizyna

zasadowe

egzogenny

zasadowy

tak

Histydyna

zasadowe

endogenny

zasadowy

tak

Arginina

zasadowe

endogenny

zasadowy

tak

Ornityna

zasadowe

endogenny

zasadowy

nie

Cytrulina

zasadowe

endogenny

zasadowy

nie