|
|
|
 |
CUKRY:
Cukry nazywane są inaczej sacharydami lub węglowodanami ze względu na stosunek ilości atomów wodoru do atomów tlenu w cząsteczce, który jest taki sam jak w cząsteczce wody (2H:1O). Cukry należą do związków organicznych, więc podstawą ich struktury chemicznej jest węgiel. Sumaryczny schemat cząsteczki cukru to:
CnH2nOn
Cukry mogą być polimerami podstawowych jednostek budulcowych – monosacharydów. Ze względu na tę cechę dzieli się sacharydy na:
monosacharydy (cukry proste składające się z pojedynczych podjednostek)
dwucukry
oligosacharydy (cukry złożone składające się z kilku podjednostek – kilku monosacharydów)
polisacharydy (cukry złożone składające się z wielu podjednostek – kilkadziesiąt, kilkaset – czasem łańcuchy polisacharydów mogą się rozgałęziać).
Monosacharydy
Podstawowe jednostki strukturalne cukrów – monosacharydy – mogą zawierać od trzech do siedmiu atomów węgla:
3C – triozy
4C – tetrozy
5C – pentozy
6C – heksozy
7C – heptozy
Najczęściej spotykane w przyrodzie monosacharydy to pentozy (głównie ryboza i deoksyryboza jako składniki nukleotydów) oraz heksozy (glukoza, fruktoza, galaktoza).
Ze względu na budowę chemiczną cukry mogą tworzyć wiele różnych typów izomerów. Przede wszystkim wyróżnia się dwa typy chemiczne cukrów ze względu na występującą grupę funkcyjną: ketozy (zawierają grupę ketonową) i aldozy (zawierają grupę aldehydową)
W cukrach występują węgle asymetryczne (ilość węgli asymetrycznych zależy w znacznej mierze od ilości węgli w cząsteczce), wobec tego występują enancjomery (izomery L i D)
Dodatkowo cukry mają właściwość skręcania kąta światła spolaryzowanego. Na podstawie tej właściwości wyróżnia się izomery + (skręcają światło zgodnie z ruchem wskazówek zegara – w prawo) i izomery – (skręcają światło spolaryzowane w lewo), przy czym izomeryzacja związana ze skręcalnością światła spolaryzowanego nie jest związana poszczególnymi enancjomerami i mogą występować wszystkie kombinacje tych izomeryzacji (L+, L-, D+, D-).
W naturze pentozy, heksozy i heptozy nie występują w formie liniowej jaką reprezentują wzory Fishera lecz tworzą cząsteczki cykliczne (pięcioboczne pierścienie fauranozowe czyli furanozy, i sześcioboczne pierścienie – piranozowe (piranozy)). Atomem zamykającym pierścień jest tlen.
Kolejnym typem izomerów wśród cukrów są anomery. Są to izomery strukturalne cząsteczek cyklicznych, w których grupa –OH przy tak zwanym węglu anomerycznym (półacetalowym lub hemiacetalowym) znajduje się po jednej lub po drugiej stronie pierścienia. Jeżeli grupa hydroksylowa znajduje się nad płaszczyzną rysunku to jest to anomer β, jeżeli pod płaszczyzną rysunku - jest to anomer α. Położenia α lub β mają znaczenie przy tworzeniu wiązań glikozydowych cukrów złożonych.
-Disacharydy
Tak zwane dwucukry, powstają z połączenia dwóch monosacharydów wiązaniem glikozydowym. Typy dwucukrów wyróżnia się w zależności od tego jakie monosacharydy wchodzą w jego skład i jakie wiązanie glikozydowe (alfa czy beta) je łączy
W przypadku disacharydów wiązanie glikozydowe powstaje pomiędzy pierwszym węglem jednej cząsteczki a czwartym węglem drugiej, dlatego nosi nazwę „wiązania glikozydowego 1,4 - ”. W zależności od typu anomeru wchodzącego w skład disacharydu wyróżnia się wiązania α-1,4 i β-1,4.
Popularne disacharydy to:
Sacharoza – glukoza + fruktoza
Maltoza – glukoza + glukoza
Laktoza – glukoza + galaktoza
Procesem odwrotnym do powstawania wiązania glikozydowego jest hydroliza dwucukru do dwóch monosacharydów.
-Oligosacharydy
Są to kilkucukry złożone z kilkunastu podjednostek monosacharydowych. Łańcuchu polimerowe mogą się rozgałęziać. Przykładem oligosacharydów są dekstryny oraz cukry receptorowe na powierzchni komórek stanowiące o ich przynależności osobniczej.
-Polisacharydy
Wielocukry są bogatą grupą bardzo dużych polimerów. Oczywiście składają się z bardzo wielu monosacharydów (dany polimer składa się z głównie, ale nie wyłącznie takich samych monomerów – inaczej niż w przypadku białek) połączonych wiązaniami glikozydowymi. Polimery mogą się rozdzielać. Nadają bardzo dużą wytrzymałość (niekiedy twardość) tkankom lub samodzielnie stanowią warstwy ochronne lub strukturalne komórkom i tkankom. Ilość podjednostek polisacharydów jest tak duża, że łatwiej jest szacować ich ilość po wadze.
Kilka najważniejszych polisacharydów to:
Skrobia: (C6H10O5)n gdzie n=300-400; występuje w roślinach głównie jako magazyn energii; występuje w dwóch formach (jako mieszanka obu):
--amyloza – nie rozgałęzione nici złożone z α-D-glukoz połączonych wiązaniem α-1,4-glikozydowym, stanowi około jedną piątą część skrobi
amylopektyna – rozgałęziona forma, stanowi większą część skrobi bo 4/5, łańcuchy polimeru rozgałęziają się wiązaniami α-1,6-glikozydowymi, trudniej od amylozy rozpuszczalne w wodzie
-Glikogen: jest to zwierzęcy odpowiednik skrobi, polimer α-D-glukanu o wiązaniach α-1,4-glikozydowych z częstymi rozgałęzieniami wiązań α-1,6-glikozydowych; bardzo dużo rozgałęzień, stosunkowo łatwo rozpuszczalny w wodzie.
-Celuloza: (C6H10O5)n gdzie n=20 000 cukier roślinny, bardzo podobna do skrobi jednak podjednostkami są cząsteczki β-glukozy, więc występują wiązania β-1,4-glikozydowe (nie rozgałęziają się), prawie połowa węgla organicznego roślin tworzy celulozę (główny składnik ścian komórkowych); nie rozpuszczalna, bardzo trudno trawiona tylko przez niektóre bakterie.
Heteroglikany, pektyny, inolina: należą do hemiceluloz, są to cukry roślinne głównie wchodzące w skład ściany komórkowej, są heteropolimerami (zbudowane z różnych monomerów).
Istnieje wiele cząsteczek będących pochodnymi wielocukrów, np.: chityna, heparyna, glikolipidy, glikoproteiny.
Przykładowe pytania maturalne (egzamin ustny) dotyczące powyższego artykułu.
-Przedstaw ogólna charakterystykę cukrowców jako grupy związków organicznych.
-Cukry proste, dwucukry, polisacharydy – przedstaw wspólne cechy tych grup oraz podstawowe różnice.
-Przedstaw różne typy izomeryzacji na przykładzie węglowodanów.
___________________________________________________________________________________
LIPIDY:
Grupa związków organicznych zaliczanych do lipidów w ostatnich latach zmieniała się na tyle, że nadal w różnych źródłach istnieją różne definicje i często nie zbieżne podziały tłuszczowców.
Niektórzy nauczyciele wymagają od uczniów podziału lipidów na:
tłuszcze proste (estry glicerolu i kwasów tłuszczowych)
tłuszcze właściwe
tłuszcze płynne (nienasycone)
tłuszcze stałe (nasycone)
woski
tłuszcze złożone (zawierają grupy nie lipidowe, zazwyczaj hydrofilowe)
fosfolipidy
glikolipidy
terpeny (czyli lipidy izoprenowe)
Obecnie do grupy lipidów zalicza się więcej związków chemicznych a estry glicerolu i kwasów tłuszczowych są jedynie podgrupą całej rodziny. Według obecnej definicji lipidy to wszystkie związki chemiczne zawierające kwasy tłuszczowe oraz same kwasy tłuszczowe. Kwasy tłuszczowe to kwasy karboksylowe o większej niż 4 liczbie atomów węgla w cząsteczce. Dokładniej są to kwasy monokarboksylowe, czyli zawierające tylko jedną grupę karboksylową -COOH:
R-COOH
Kwasy tłuszczowe dzieli się ze względu na obecność oraz ilość wiązań nienasyconych w łańcuchu węglowym na:
kwasy nasycone
kwas masłowy C3H7COOH
kwas kapronowy C5H11COOH
kwas kaprylowy C7H15COOH
kwas kaprynowy C9H19COOH
kwas laurynowy C11H23COOH
kwas mirystynowy C13H27COOH
kwas palmitynowy C15H31COOH
kwas margarynowy C16H33COOH
kwas stearynowy C17H35COOH
kwas arachidowy C19H39COOH
kwas behenowy C21H43COOH
kwas lignocerynowy C23H47COOH
kwasy nienasycone
jednonienasycone (zawierają jedno wiązanie nienasycone)
kwas oleinowy
kwas palmitooleinowy C15H29COOH
kwas oleinowy C17H33COOH
kwas erukowy C21H41COOH
kwas nerwonowy C23H45COOH
kwasy wielonienasycone
kwas linolowy C17H31COOH
kwas a-linolenowy C17H29COOH
kwas a-linolenowy C17H29COOH
kwas arachidonowy C19H31COOH
______________________________
Wyżej wymienione kwasy tłuszczowe nie są naturalnie wszystkimi przykładami danej grupy lecz jedynie wybranymi przedstawicielami. Stopień nasycenia kwasów tłuszczowych determinuje konsystencję zbudowanego z nich lipidu. Im więcej wiązań nienasyconych tym bardziej płynna konsystencja tłuszczowca.
Uwzględniając różne klasyfikacje ogólnie lipidy można podzielić w następujący sposób:
kwasy tłuszczowe
nasycone
nienasycone
lipidy glicerynowe (glicerydy)
tłuszcze właściwe
monoglicerydy
diglicerydy
triglicerydy
pochodne
fosfolipidy
glikolipidy
lipidy nieglicerynowe
sfingolipidy
woski
pochodne
lipoproteiny
terpeny czyli lipidy izoprenowe
sterydy (steroidy)
-Lipidy glicerynowe
Lipidy glicerynowe, czyli glicerydy są najbardziej charakterystyczną grupą lipidów i do niedawna charakterystyka tej grupy była charakterystyką całej rodziny tłuszczów. Glicerydy są estrami alkoholu trójhydroksylowego - glicerolu i kwasów karboksylowych (w zależności od ilości kwasów wyróżnia się mono, di i triglicerydy).
Do tłuszczów właściwych zalicza się miedzy innymi takie substancje jak oleje roślinne (ze względu na duży udział wiązań nienasyconych w temperaturze pokojowej mają konsystencję płynną) masło (praktycznie brak wiązań nienasyconych - stąd stała konsystencja w temperaturze pokojowej).
_______________________
Fosfolipidy są to estry glicerolu, kwasów tłuszczowych i kwasu ortofosforowego. Fosfolipidy występują głównie w formie estru z dwoma kwasami tłuszczowymi i jedną resztą fosforanową, do której jeszcze przyłączona jest inna grupa hydrofilowa. Takie fosfolipidy (fosfoglicerydy) są głównymi składnikami błon lipidowych.
Fosfolipidy ze względu na swoje właściwości amfifilowe (z jednej strony hydrofobowy, a z drugiej hydrofilowy, przy czym odległość między oba końcami jest bardzo duża) w środowisku wodnym skupiają się ze sobą częściami hydrofobowymi wystawiając do polarnej wody końcówkę hydrofilową (wyobraźmy sobie ogromną liczbę szpilek, które mają metalowe główki i plastikowe ostrza, zbliżenie magnesu do luźno rozsypanych takich szpilek wymusza na nich przyjmowanie konkretnych i zawsze takich samych układów przestrzennych). W taki sposób fosfoglicerydy w środowisku wodnym tworzą trzy typy struktur: micele, liposomy i dwuwarstwy lipidowe.
_____________________
Glikolipidy zawierają jako składnik dodatkowy cukier, którym najczęściej jest galaktoza lub laktoza. Glikolipidy są składnikiem błon komórkowych.
Lipidy nieglicerynowe
Najobszerniejszą grupę lipidów nieglicerynowych (czyli estrów kwasów tłuszczowych i alkoholi nie będących glicerolem) stanową woski. Woski są mieszaniną wielu lipidów (w ich skład wchodzą również wolne kwasy tłuszczowe), wśród których główną część stanowią estry alkoholi o długich łańcuchach węglowych. Wśród wosków wyróżnia się:
Woski zwierzęce
wosk pszczeli - produkowany przez pszczoły
Chinese wax - produced by scale insects Coccus ceriferus
Shellac wax - from the lac insect Coccus lacca
spermacet (olbrot) - produkowany przez walenie (bardzo cenny dodatek do kosmetyków)
lanolina (wosk wełny) - produkowana przez owce do "konserwacji" wełny
Woski roślinne
Bayberry wax - from the surface of the berries of the bayberry shrub
Candelilla wax - from the Mexican shrubs Euphorbia cerifera and E. antisyphilitica
Carnauba wax - from the leaves of the Carnauba palm
Castor wax - catalytically hydrogenated castor oil
Esparto wax - a byproduct of making paper from esparto grass
Japan wax - a vegetable triglyceride (not a true wax), from the berries of Rhus and Toxicodendron species
olejek jojoba - pressed from the seeds of the jojoba bush, a replacement for spermaceti
Ouricury wax - from the Brazilian Feather palm
Rice bran wax - obtained from rice bran
Woski mineralne
Ceresin waxes
Montan wax - extracted from lignite and brown coal
Ozocerite - found in lignite beds
Peat waxes
Woski z ropy naftowej (odmiana mineralnych)
Paraffin wax - made of long-chain alkane hydrocarbons
Microcrystalline wax - with very fine crystalline structure
Woski syntetyczne
Polyethylene waxes - based on polyethylene
Fischer-Tropsch waxes
Chemically modified waxes - usually esterified or saponified
substituted amide waxes
polymerized α-olefins
Sfingolipidy są grupą bardzo podobną do glikolipidów, jednak zamiast glicerolu posiadają sfingozynę -18-węglowy alkohol nienasycony zawierający dwie grupy hydroksylowe. Podobnie jak glikolipidy, sfingolipidy są składnikami błon komórkowych. Niektóre sfingolipidy w swoim składzie zawierają cząsteczkę cukru, są wtedy glikolipidami nieglicerynowymi.
Pochodne lipidowe
Sterydy (steroidy) są pochodnymi lipidowymi zbudowanymi z czterech przylegających do siebie pierścieni aromatycznych. Wśród steroidów wyróżnia się kilka grup związków:
sterole - należy do nich cholesterol
hormony oraz prekursory hormonów
kortykosteroidy
sterydy anaboliczne
Terpeny czyli lipidy izoprenowe (izoprenoidy) zawierają łańcuchy węglowe o długości wielokrotności C5:
(C5H8)n
(C5H8) - jednostka izoprenowa.
Zaliczą się do nich między innymi światłoczułą pochodną retinolu - retinal obecną w siatkówce oka. Retinol jest to po prostu witamina A, czyli pochodna karotenu. Wszystkie te substancje są barwnikami lipidowymi zaliczanymi do karotenoidów, a karotenoidy z kolei należą do izoprenoidów.
Przykładowe pytania maturalne (egzamin ustny) dotyczące powyższego artykułu.
Przedstaw ogólną charakterystykę lipidów jako jednej z rodzin związków organicznych.
Przedstaw schemat chemicznej budowy lipidów (kwasy tłuszczowe i glicerydy) uwzględniając wersję cząsteczki amfipatycznej i wyjaśnij to pojęcie. Przedstaw w jakie struktury mogą formować się spontanicznie cząsteczki amfiatyczne w środowisku wodnym.
___________________________________________________________________________________
BIAŁKA:
Białka, czyli peptydy są polimerami liniowymi. Oznacza to, że składają się z wielu identycznych lub podobnych elementów połączonych w jedną długą, nie rozgałęzioną nić (porównaj z polisacharydami). Poszczególnymi ogniwami, czyli monomerami polimeru tych czasem bardzo długich nici są aminokwasy.
Aminokwasy są jednymi z najważniejszych budulcowych związków organicznych organizmów żywych. Sama nazwa tej grupy związków określa najważniejsze i stałe elementy składowe każdej cząsteczki. Są to: grupa aminowa -NH2 (zasadowa) i karboksylowa –COOH (kwasowa). Centralnym elementem każdego aminokwasu jest węgiel alfa (Cα), do którego przyłączone są: grupa aminowa, grupa karboksylowa, wodór i reszta aminokwasowa:
Wyjątek od tej reguły stanowi prolina, której reszta aminokwasowa stanowi pierścień, który zaczyna się i kończy na węglu alfa.
W środowisku wodnym aminokwasy występują w postaci jonów:
w środowisku obojętnym jako jon amfoteryczny zawierający zjonizowaną grypę aminową do –NH3+ i karboksylową do –COO-
w środowisku kwasowym, gdzie jest dużo jodów wodoru przeważa forma kationowa –NH3+
w środowisku zasadowym przeważa forma anionowa –COO-
pH, w którym stężenie formy kationowej równe jest formie anionowej określa tak zwany punkt izoelektryczny aminokwasu i naturalnie również całego białka.
Reszta aminokwasowa może zawierać zwykły łańcuch węglowy (alifatyczny), siarkę (cysteina i metionina), grupę wodorotlenową (alanina), dodatkową grupę aminową (aminokwasy zasadowe) bądź karboksylową (aminokwasy kwasowe) lub pierścień aromatyczny (aminokwasy aromatyczne - hydrofobowe). Reszta aminokwasowa jest podstawą wszelkich podziałów aminokwasów (ze względu na budowę i właściwości fizykochemiczne) z wyjątkiem pochodzenia.
Centralny węgiel alfa jest węglem asymetrycznym (z wyjątkiem glicyny). Oznacza to, że aminokwasy posiadają swoje izomery optyczne, czyli cząsteczki „siostry” różniące się przestrzennym rozmieszczeniem atomów tak, iż stanowią swoje odbicie lustrzane. Takie izomery nazywa się enancjomerami.
Ze względu na pochodzenie aminokwasy dzieli się na:
Egzogenne.
Endogenne.
Aminokwasy dzieli się również ze względu na właściwości fizykochemiczne wyróżniając takie grupy jak:
Aminokwasy alifatyczne i aromatyczne.
Aminokwasy kwasowe, zasadowe i obojętne.
Aminokwasy polarne i polarne.
Aminokwasy hydrofobowe i hydrofilowe.
Procentowy udział poszczególnych aminokwasów z łańcuchu białkowym determinuje ostateczną strukturę przestrzenną białka i jego wypadkowe właściwości fizykochemiczne.
Aminokwasy łączą się ze sobą tworząc czasem bardzo długie nici białkowe zwane polipeptydowymi. Krótsze nici nazywa się czasem oligopeptydami. Połączenie poszczególnych aminokwasów jest bardzo charakterystyczne i nazywa się wiązaniem peptydowym. Niezależnie od tego jaki aminokwas łączy się z jakim wiązanie peptydowe jest zawsze takie samo. Grupa karboksylowa pierwszego aminokwasu łączy się z grupą aminową drugiego aminokwasu w ten sposób, że reszta hydroksylowa grupy karboksylowej tworzy z jednym z wodorów grupy aminowej cząsteczkę wody
Wiązanie peptydowe ma zawsze tę samą strukturę chemiczną,
ale też i konformację przestrzenną – ZAWSZE JEST PŁASKIE!
Szkielet łańcucha polipeptydowego zawiera zawszę tę
samą sekwencję atomów: N-Cα-C-N-Cα-C-N-Cα-C-… .
Stąd wyróżnia się N-koniec i C-koniec łańcucha.
Odległości pomiędzy poszczególnymi atomami są stałe,
a kąty skręcenia łańcucha na poszczególnych wiązaniach
(tak zwane kąty torsyjne) są charakterystyczne dla
poszczególnych aminokwasów i określają ostateczny
sposób skręcenia się łańcucha polipeptydowego w przestrzeni:
W przestrzennym modelowaniu i wizualizacji cząsteczek białka przyjęło się oznaczać kręgosłup białkowy tylko na podstawie ułożenia węgli alfa jako centralnego atomu każdego aminokwasu.
Wyróżnia się kilka rzędów budowy przestrzennej białek:
1.struktura pierwszorzędowa określa kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym:
>gi|160797|gb|AAA29796.1| hemoglobin MHSSIVLATVLFVAIASASKTRELCMKSLEHAKVGTSKEAKQDGIDLYKHMFEHYPAMKKYFKHRENYTP ADVQKDPFFIKQGQNILLACHVLCATYDDRETFDAYVGELMARHERDHVKVPNDVWNHFWEHFIEFLGSK TTLDEPTKHAWQEIGKEFSHEISHHGRHSVRDHCMNSLEYIAIGDKEHQKQNGIDLYKHMFEHYPHMRKA FKGRENFTKEDVQKDAFFVNKDTRFCWPFVCCDSSYDDEPTFDYFVDALMDRHIKDDIHLPQEQWHEFWK LFAEYLNEKSHQHLTEAEKHAWSTIGEDFAHEADKHAKAEKDHHEGEHKEEHH
jest to sekwencja aminokwasowa hemoglobiny
_____________
2.struktura drugorzędowa określa rodzaj zwinięcia się łańcucha polipeptydowego w określone regularne układy przestrzenne; są to:
a.helisy (głównie α-helisa), czyli spiralne zwinięcia łańcucha białkowego
b.zwinięcia typu harmonijki lub pogiętej kartki (głównie β-kartki równoległe lub antyrównoległe)
c.zwroty lub spinki (mocny skręt łańcucha o 180°)
d.nitki – nie uformowane części łańcucha określa się angielską nazwą „coil” – po prostu nitka
Struktury drugorzędowe stabilizowane są głównie przez oddziaływania wodorowe między aminokwasami oraz mostki siarczkowe (lub dwusiarczkowe), jakie tworzą się pomiędzy dwoma utlenionymi cysternami
________________________
3.struktura trzeciorzędowa określa ułożenie całego łańcucha wraz ze wszystkimi strukturami drugorzędowymi w przestrzeni (3D). Dla białek, które składają się tylko z jednego łańcucha polipeptydowego jest to ostateczna struktura przestrzenna białka.
__________________________
4.Czwartorzędowa struktura dotyczy białek złożonych z kilku łańcuchów polipeptydowych stanowiących poszczególne podjednostki całego białka i określa wzajemne położenie tych podjednostek względem siebie
________________________
Struktura przestrzenna białka determinowana jest już na poziomie pierwszego rzędu, ponieważ od kolejności aminokwasów w łańcuchu zależą interakcje poszczególnych fragmentów łańcucha między sobą. Każda struktura determinowana jest przez poprzednie i ma kluczowy wpływ na wyższe struktury.
Niemalże wszystkie funkcje białka determinowane są przez jego strukturę przestrzenną. Nawet właściwości chemiczne niektórych grup MUSZĄ znaleźć się w odpowiednim miejscu w przestrzeni białka aby mogły spełniać swoją rolę. Szczególnie jeżeli dane atomy są kluczowymi w centrum aktywnym enzymów (patrz „reakcje enzymatyczne” i „enzymy”).
Białka ze względu na budowę dzieli się na:
A) Białka proste:
Albuminy – małe, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, występują w płynach ustrojowych organizmu.
Globuliny – większe od albumin i słabiej od nich rozpuszczalne w wodzie
Protaminy – zasadowe, rozpuszczalne w wodzie, nie posiadają aminokwasów zawierających siarkę.
Histony – również zasadowe białka, składają się z kilku podjednostek, pełnią funkcje „szpuli”, na które nawijane jest DNA.
Skleroproteiny – długie białka włókniste, nie rozpuszczalne w wodzie, silnie stabilizowane drugorzędowo, tworzą tkanki łączne (kolagen), paznokcie, włosy (kreatyna).
Gluteiny – rozpuszczalne w kwasach białka roślinne.
Prolaminy – również białka roślinne, ale rozpuszczalne w stężonych alkoholach.
Białka kurczliwe – długie białka o silnych oddziaływaniach stabilizujących strukturę drugorzędową umożliwiającą kurczliwość np. miozyna, aktyna, tubulina; umożliwiają motorykę komórek (wchodząc w skład cytoszkieletu), organizmów (tworząc tkanki mięsne), rozciągają chromosomy do biegunów komórek podczas podziałów.
B) Biała złożone:
Metaloproteidy – zawierają atomy lub jony metali.
Chromoproteidy – zawierają barwnik (hemoglobina, mioglobina, fotosystemy, cytochromy).
Glikoproteidy – zawierają cząsteczkę cukru (np. niektóre białka zakotwiczone w błonie komórkowej zawierają wystające na zewnątrz receptory białkowe, mukopolisacharydy – białka śliny).
Lipoproteidy – zawierają cząsteczki tłuszczu (są np. transporterami cholesterolu).
Fosfoproteidy – zawierają około 1% reszt kwasy ortofosforowego (np. kazeina w mleku).
Nukleoproteidy – zasadowe białka zawierające kwasy nukleinowe. .
Ze względu na funkcję białek dzieli się je na:
Białka enzymatyczne (np. enzymy trawienne, enzymy szlaków metabolicznych).
Białka transportowe (np. hemoglobina, cytochrom C).
Biała hormonalne (np. insulina).
Białka regulatorowe.
Białka odpornościowe (np. immunoglobuliny).
Biała budulcowe i strukturalne (np. kolagen, kreatyna, białka cytoszkieletu).
Białka kurczliwe (np. aktyna, miozyna, tubulina).
Białka zgodności tkankowej i adhezji komórkowej (przyleganie komórek do siebie) (np. adhezyna, kadheryny).
Przykładowe pytania maturalne (egzamin ustny) dotyczące powyższego artykułu.
>Charakteryzuj ogólnie białka jako grupę związków organicznych.
>Przedstaw klasyfikacje białek.
>Omów struktury przestrzenne białek.
>Wiązania peptydowe, kąty torsyjne i znaczenie struktury przestrzennej białek dla ich funkcji.
___________________________________________________________________________________
KWASY NUKLEINOWE:
Kwasy nukleinowe są bardzo specyficzną grupą organicznych związków chemicznych ze względu na swoje znaczenie biologiczne. Poza chemizmem i fizycznością substancji przy omawianiu tych związków należy zawsze pamiętać o ich znaczeniu w zachowaniu ciągłości życia na Ziemi i ewolucyjnego rozwoju wszystkich organizmów na świecie. Stanowią niejako matrycę, nośnik danych, na którym zapisane są wszystkie informacje o budowie, metabolizmie i funkcjach życiowych organizmów, ich przynależności dodanego garnku, rodziny, a nawet królestwa. Stanowią niejako kod kreskowy każdego jednego organizmu (barcodding) a nawet określają niektóre cechy behawioralne organizmu (jego zachowanie).
Wszystkie procesy metaboliczne organizmu a nawet obecność czy brak każdej jednej substancji chemicznej w organizmie bardziej lub mniej pośrednio zależy od aktywacji lub dezaktywacji niektórych części materiału genetycznego. Jednak bardziej szczegółowo problem ten poruszany jest w dziale „Genetyka” i artykule „Jądro komórkowe”. W tej części skupmy się na chemicznej naturze kwasów nukleinowych i samych nukleotydów.
Otóż kwasy nukleinowe są polimerami (podobnie jak białka i cukry) składającymi się tylko z czterech typów monomerów (np. białka mają 20 typów monomerów). Monomery te nazywają się nukleotydami i nieco różnią się schematem budowy w zależności od typu kwasu nukleinowego, którego są monomerami. W typowej komórce (nie zależenie czy eucaryota czy procaryota) występują dwa typy kwasów nukleinowych, czyli polinukleotydów DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy lub czasem deoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy). Kwasy nukleinowe mogą występować w postaci cząsteczek jedno- lub dwuniciowych.
Monomery tych związków składają się zasadniczo z trzech elementów:
1. monocukier aldopentoza – cykliczna ryboza (w RNA) lub deoksyryboza (w DNA), cukier w kwasie nukleinowym stanowi ważną funkcję strukturalną jako kręgosłup szkieletu nici polinukleotydowej oraz zapewnia odpowiednią przestrzeń pomiędzy poszczególnymi zasadami azotowymi;
2. fosforany, czyli reszty kwasu ortofosforowego – wiążą się z piątym atomem węgla cząsteczki cukru wiązaniem estrowym, w przypadku nukleotydowych nośników energii (ATP, GTP) ta reszta fosforanowa przyłącza dwie kolejne reszty fosforanowe niestabilnym wiązaniem, którego zerwanie powoduje uwolnienie pewnej dawki energii; w przypadku nici polinukleotydowych reszty fosforanowe stanowią swoiste spoiwo dla szkieletu cukrowego wiążąc poszczególne cząsteczki cukru wiązaniami estrowymi 5’- poprzedniego cukry z 3’-kolejnego cukru; w ten sposób zaznacza się 5’ i 3’ końce nici kwasów nukleinowych;
3. zasady azotowe – są to organiczne związki aromatyczne (zawierają pierścienie z wolną chmurą elektronową (można uprościć twierdząc, że są to pierścienie nienasycone) i wieloma atomami azotu, czyli pierścienie aromatyczne); ze względu na ilość pierścieni wyróżnia się:
a. pirymidyny – pojedynczy, sześcioboczny pierścień aromatyczny (T – tymina, C – cytozyna, U - uracyl),
b. puryny – sprzężone dwa pierścienie aromatyczne, sześcio- i pięcioboczny (G – guanina, A – adenina);
zasady azotowe mogą łączyć specyficznie oddziaływaniami wodorowymi jednak zawsze i tylko adenina z tyminą (podwójne wiązanie wodorowe A=T) lub guanina z cytozyną (potrójne wiązanie wodorowe GΞC); w RNA zamiast tyminy występuje uracyl (U) lecz wszystkie zależności są analogiczne.
Zasady azotowe połączone wyłącznie z cukrem nazywa się nukleozydem. Natomiast nukleotyd to nukleozyd połączony wiązaniem estrowym z resztą fosforanową. Nukleotydy oraz nukleozydy nazywa się od nazw zasad azotowych. Podając jednak sekwencję nuci polinukleotydowej podaje się jednoliterowe skróty zasad azotowych. Długość nici kwasu nukleotydowego podaje się w parach zasad [bp] lub [kbp] od angielskiego base pair (para zasad) lub kilo base pair (tysięcy par zasad).
Ze względu na budowę chemiczną, ale również i pełnione funkcje wyróżnia się następujące typy kwasów nukleinowych:
1.DNA (zawiera oryginalną informację genetyczną)
DNA jądrowe
Chromatyna
Chromatydy
Chromosomy
DNA pozajądrowe
2.RNA
mRNA – matrycowe (informacyjne) RNA
tRNA – transportowe RNA
rRNA – RNA rybosomalne
RNA będące elementem funkcjonalnym i strukturalnym enzymów
Przykładowe pytania maturalne (egzamin ustny) dotyczące powyższego artykułu.
>Scharakteryzuj nukleotydy i kwasy nukleinowe jako grupę związków organicznych.
>Przedstaw znaczenie nukleotydów dla żywych organizmów.
>Przedstaw różnice i podobieństwa pomiędzy:
DNA i RNA
Nukleotydem i nukleozydem
Puryną i pirymidyną
Jednoniciową i dwuniciową DNA
ATP i AMP
|
| Dzisiaj stronę odwiedziło już 4 odwiedzający (5 wejścia) tutaj! |
|
 |
|
|
