Chemické složení živých systémů

• nejvíce zastoupené
• tvoří až 99% hmotnosti živých buněk
• nejčastější: C,H,N,O,P,S, dále pak: Ca,K,Na,Cl,V

• mají nižší zastoupení
• Mn,Fe,Cu,Zn,F

• nejméně zastoupené
• Co,Se,Si,Mo,J,Cr,Al,V

• tvoří velkou část buňky, kolem 70%

Funkce vody

• rozpouštědlo látek
• prostředí pro průběh chemických reakcí
• reakční složka (hydrolýza)
• regulátor teploty

• anoraganické látky jsou v buňkách většinou jako soli disociované na ionty
• <m>K^+</m>, aniontem <m>Cl^-</m> hlavní kationt a aniont intercelulárních (nitrobuněčných) tekutin
• <m>Na^+</m> hlavní kationt extracelulárních (mimobuněčných) tekutin
• <m>Ca^2+</m> kationt tělních tekutin (obsažen v tvrdých tkáních)
• <m>Mg^2+</m> kationt, který je součástí některých enzymových systémů
• fosfáty a bikarbonáty - podílejí se na stabilizaci pH v buňce
  • fosfáty <m>(H_2PO_4)^-</m>, <m>(HPO_4)^2-</m>
  • bikarbonát <m>HCO^3-</m>

• čerpá sodík z buněk do extracelulárního prostoru a zároveň draslík dovnitř
• je přítomna v membránách všech buněk
• proces spotřebovává energii ve formě ATP
• výsledkem je sodíkodraslíkový gradient na buněčné membráně a vytvoření elktrického potenciálu (-70mV u nueronů)
• v případě podnětu vznikají změy v propustosti buněčné membrány → dojde k vyplavení K iontů ven a Na iontů dovnitř → vzniká vzruch

• součást ochraných a oporných struktur
• fosforečnan a uhličitan vápenatý - kostra obratlovců
• uhličitan vápenatý - schránky bezobratlých
• oxid křemičitý - schránky jednobuněčných živočichů
• uhličitan vápenatý a oxid křemičitý - zpevnění buněčné stěny rostlin

• skládají se z řetězců C a H
• cyklické a acyklické

• relativní molekulová hmotnost do 1000
• jednoduché cukry, sacharidy, aminokyseliny, nukleotidy

• jsou to organické látky tvořené při fotosyntéze
• složení: C,H,O
• obecný vzorec: <m>(CH_2O)_n</m>
• monosacharidy - jednoduché cukry
  • aldózy (glyceraldehyd,ribosa,glukosa) (-COH)
  • ketózy (dihydroxyaceton,ribulosa,fruktosa) (C=O)
• disacharidy, trisacharidy, … polysacharidy
• význam sacharidů
  • okamžitý zdroj energie (monosacharidy, disacharidy)
  • stavební látka (celulóza)
  • energetická rezerva buněk

• karboxylové kyseliny s dlouhým uhlovodíkovým řetězcem
• dělení:
  • nasycené - bez dvojných vazeb
  • nenasycené - s dvojnou vazbou (vazbami)

• vyskózní kapaliny získané lysováním rostlinných produktů (oleje)
• lidský organismus je neumí vytvořit, ale musí je přijímat jako součást potravy

• skupina organických látek nerozpustných ve vodě, ale v nepolárních rozpouštědlech (hexan, benzen)
• dělení:
  • deriváty mastných kyselin
  • deriváty izoprenu

• označují se tak estery mastných kyselin
• složené z alkoholů (nejčastěji glycerolu) a mastných kyselin (popřípadě některých dalších látek)
• dělení:
  • jednoduché lipidy (vosky, acylglyceroli)
    • Vosky jsou jsou estery jednosytných vyšších alkoholů (cetylalkohol) s vyšší mastnou kyselinou (od 20C).
      
    • Tuky a oleje - jsou estery vyšších karboxylových kyselin
  • složené lipidy (fosfatidy,sfingolipidy, glykolipidy)
    • Fosfatidy - v molekule mají kyselinu fosforečnou a dusíkatou látku. Jsou hlavní složkou biologických membrán. (kefalin, lecitin)
    • Sfingolipidy
    • Glykolipidy - vyskytují se v biomembránách, v pochvách nervových buněk.

• vznikají polymerací izoprenu
• terpeny(karotenoidy,xantofyly)
• steroly - cholesterol, žlučové kyseliny
• steroidní hormony - testosteron, progesteron, kortizol

• znamé především jako stavební kameny proteinů, vyskytují se však i volně
• dusíkaté sloučeniny všech živých organismů a buněk
• jsou to substituční deriváty karboxylových kyselin
• každá AK má:
  • jednu karboxylovou skupinu COOH
  • jednu zásaditou aminoskupinu <m>NH_2</m>
  • postranní řetězec R
• AK se spojují Peptidovou vazbou (-CO-NH-) a mohou vytvářet di-,tri-,tetra-,…,polypeptidy
• Peptidová vazba vzniká kondenzační reakcí karboxylové skupiny jedné AK a aminoskupinou druhé AK za odštěpení vody

• jako meziprodukty základních metabolických drah jsou přítomny ve všech buňkách, ve větším množství v rostlinách.
• kyselina mléčná, jablečná, citronová, pyrohroznová

• jsou stavebními kameny nukleových kyselin
• složení:
  • nukleové báze (nejčastěji purinové nebo pyrimidinové)
  • pětiuhlíkatého monosacharid - pentóza (ribóza, deoxyribóza)
  • kyselina trihydrogenfosforečná <m>H_3PO_4</m>

• adenozinmonofosfát
• tvoří základ nukleotidů, častěji se vyskytují jeho deriváty

• adenozindifosfát,adenozintrifosfát
• díky makroergickým vazbám jsou mezi fosfátovými skupinami energeticky bohaté
• jejich hydrolýzou se v buňce uvolňuje velké množství energie

• vznikají kondenzací z látek nízkomolekulárních, označují se jako polymery
• relativní molekulova hmotnost vyšší než 1000

• vźynikají kondenzací monosacharidů za vzniku glykosidické vazby
• olygogklikosidy: disacharidy: sacharóza - řepný cukr (glukóza+fruktóza), laktóza - mléčný cukr (glukóza+galaktóza)
• polygklikosidy: škrob (glukóza), glykogen (glukóza), celulóza (glukóza)

• vznikají kondenzací aminokyselin při proteosyntéze
• jsou spojeny peptidovými vazbami
• proteiny všech organismů obsahují 20 základních aminokyselin
• složení:
  • N-konec tvořený aminoskupinou <m>-NH_2</m>
  • polypeptidový řetězec
  • C-konec tvořený kyselou skupinou <m>-COOH</m>
• rozdílnost je dána postranními řetězci <m>R_n</m>
• Primární struktura je tvořena posloupností aminokyselin v polypeptidovém řetězci.
• Sekundární struktura tvořena vodíkovými vazbami mezi skupinami peptidové vazby (alfa-šroubovice,skládaný list).

• jsou to heteropolymery tvořené opakujícími se jednotkami - nukleotidy
• složení nukleotidu
  • pětiuhlíkatý cukr (pentóza)
  • fosfátová skupina (<m>H_3 PO_4</m>) kyselina trihydrogenfosforečná
  • dusíkatá purinová (G - guanin, A - adenin) nebo pyrimidinová báze (C - cyozin, T-thymin, U - uracil)
• kondenzací nukleotidů vzniká polynukleotidové vlákno

• deoxyribonukleová kyselina
• tvořena dvěma antiparaleními polynukleotidovými řetězci (5'→3'; 3'→5')
• sacharidová složka je tvořena deoxyribózou
• Chargaffova pravidla
  • adenin se páruje s thyminem (tvoří 2 vodíkové vazby)
  • guanin se páruje s cytosinem (tvoří 3 vodíkové vazby)
• díky velkému množství vodíkových vazeb je relativně stabilní
• sekundární struktura většinou alfa-helix - pravotočivá šroubovice konformace B
• ssDNA single stranded DNA
• dsDNA double stranded DNA
• denaturace DNA jev, kdy vlivem okolních podmínek (teplota,pH) dojde k oddělení obou vláken DNA. Za vhodných podmínek mlže být reverzibilní (hybridizace).

• ribonukleová kyselina
• tvořena většinou jen jedním polynukleotidovým vláknem
• sacharidová složka je tvořena ribózou
• dusíkaté báze tvoří (G - guanin, A - adenin, C - cyozin a U - uracil)
• může vykonávat některé enzymatické funkce (štěpení esterové vazby, katalýza, polymerace)

mRNA - messenger RNA (5-10%) - přenáši genetickou informaci o pořadí aminokyselin eukaryot z buněčného jádra do cytoplazmy k místu proteosyntézy.
tRNA - transferová RNA (10-20%) podílí se na proteosyntéze tím, že připojuje specifickou aminokyselinu do rostoucího polypeptidového řetězce při translaci.
rRNA - ribozomální RNA (50-80%) podílí se spolu specifickými bílkovinami na tvorbě ribozomu.