CHEMICKÉ ZLOŽENIE BUNKY

Z chemického hľadiska je bunka zložená z vody 60 – 90%

zvyšok tvorí sušina (bunka po odparení vody), pozostávajúca z :

a, anorganických látok 1 – 10%

b,  organických látok, ktoré tvoria väčšinu sušiny.

 

VODA

Je vďaka svojím jedinečným vlastnostiam pre život bunky a živých organizmov nevyhnutná.

Voda je prostredie ktoré umožnilo vznik života a dnes plní v bunkách a organizmoch veľa dôležitých funkcií.

  • Rozpúšťadlo voda je veľmi účinné rozpúšťadlo mnohých látok. Rozpúšťa väčšinu látok, ktoré sa nachádzajú v bunke.
  • Prostredie chemických reakcií takmer všetky chemické reakcie prebiehajú len vo vodných roztokoch.
  • Aktivátor chemických reakcií biologická aktivita molekúl bielkovín a nukleových kyselín sa môže prejaviť len za prítomnosti vody.
  • Transport látok väčšina látok, ktoré bunky prijímajú alebo vydávajú, je vo forme roztokov. Cez bunkové povrchy prenikajú najlepšie látky rozpustené vo vode.
  • Akumulátor tepla zmierňuje škodlivý účinok náhlych zmien teploty v okolitom prostredí.

Je to kvapalina v širokom rozmedzí teplôt z hľadiska existencie života si zachováva kvapalné skupenstvo od 0OC do 100OC.

Vodič tepla rýchlo odvádza teplo z miest, kde sa ho uvoľňuje príliš veľa a tak zabraňuje miestnemu prehriatiu

 

ORGANICKÉ LÁTKY

Všetky organické látky sú zlúčeniny uhlíka. Atómy uhlíka majú schopnosť navzájom sa viazať a utvárať rôzne dlhé reťazce, ktoré sú základom molekúl organických látok.

BIELKOVINY

Sú makromolekulové zlúčeniny zložené zo základných stavebných jednotiek aminokyselín. V prírode sa vyskytuje 20 základných aminokyselín ktoré sa spájajú, rôzne kombinujú a tak vytvárajú veľké množstvo bielkovín. Každá aminokyselina má karboxylovú – COOH skupinu a amino – NH2 skupinu. Všeobecný vzorec aminokyseliny: NH2 – CH – COOH      

                                  R

Aminokyseliny sa navzájom spájajú peptidovou väzbou. (– CO – NH –) Je to väzba medzi karboxylovou skupinou a amino skupinou. Pri vytvorení peptidovej väzby sa uvoľňuje H2O. Spojením veľkého množstva aminokyselín vzniká polypeptidový reťazec, ktorý tvorí základ bielkoviny.    peptidová väzba.jpg          

                                                              

Funkčné vlastnosti bielkovín sú závisle od ich štruktúry.

  • Primárna štruktúra je určená poradím aminokyselín v polypeptidovom reťazci. primárna štruktúra.jpg
  • Sekundárna štruktúra je priestorové usporiadanie polypeptidového reťazca na základe vodíkových väzieb. Polypeptidový reťazec nadobúda tvar závitnice alebo skladaného listu. sekundárna.jpg
  • Terciárna štruktúra predstavuje vyššie priestorové usporiadanie polypeptidového reťazca v dôsledku hlavne disulfidických väzieb. Dáva molekule bielkoviny definitívnu priestorovú podobu a má významnú úlohu, určujúcu jej biologickú aktivitu. sekundárna_kvartérna.jpg
  • Kvartérna štruktúra vzniká vzájomným spojením niekoľkých polypeptidových reťazcov a predstavuje funkčnú bielkovinu. typy štruktúr prot.jpg

Štruktúru bielkovín môžu narúšať rôzne činitele napr.: teplota na 60OC, pôsobenie kyselín a pod. Takéto narušenie štruktúry bielkoviny sa nazýva denaturácia. Môže byť reverzibilná (vratná), alebo ireverzibilná (nevratná). Príkladom denarutácie bielkovín je varené vajce.

 

Funkcie bielkovín

Bielkoviny plnia v bunkách a organizmoch veľa dôležitých funkcií.

  • Štruktúrnu ako stavebné prvky rôznych častí bunky.
  • Katalytickú ako biologické katalyzátory enzýmy (urýchľovače chemických reakcií). Bez tejto funkcie by život pri súčastných podmienkach nemohol existovať, lebo niektoré chemické reakcie nimi katalyzované prebiehajú až miliárdkrát rýchlejšie ako mimo živej sústavy.
  • Regulačnú niektoré gegulačné látky hormóny sú bielkoviny.
  • Transportnú ako súčasť biologických membrán, zabezpečujú procesy aktívneho príjmu látok do bunky.
  • Pohybovú ako zložka kontraktačného aparátu svalových buniek.
  • Obarnnú niektoré bielkoviny zabezpečujú obranné peocesy organizmu ako protilátky ničiace cudorodé častice.
  • Nutričnú bielkoviny môžu byť využité aj ako zdroj energie, zväčša však v stave nedostatku iných energetických zdrojov.
  • Zásobnú môžu sa ukladať ako zásobné látky napr.: v semenách rastlín

NUKLEOVÉ KYSELINY

Sú maromolekulové zlúčeniny (polyméry), na stavbe ktorých sa podieľajú nukleotidy (monoméry).

Vzájomnou fosfodiesterovou väzbou nukleotidou vznikajú polynukleotidové reťazce.

Každý nukleotid sa skladá z:

  • dusíkatej organickej bázy (purínovej alebo pyrimidínovej),
  • cukru
  •  zvyšku kyseliny trihydrogenfosforečnej.

nukleotid.jpg

Na stavbe polynukleotidového reťazca sa podieľajú vždy len štyri druhy nukleotidov v rôznych kombináciách a v závislosti od typu nukleovej kyseliny.

Nukleové kyseliny rozeľujeme podľa prítomného cukru a dusíkatej organickej bázy na:

 1. deoxyribonukleovú kyselinu – DNA                              

  • zvyšok kyseliny trihydrogenfosforečnej                                                               
  • cukor deoxyribóza                                                                                          
  • dusikaté organické bázy: purínové adenín A, guanín  G,
  •                              pyrimdínové cytozín  C, tymín T.                                                                               

      2.  ribonukleovú kyselinu – RNA.

  • zvyšok kyseliny trihydrogenfosforečnej
  • cukor ribóza
  • dusikaté organické bázy: purínové adenín  A, guanín G, 
  •                                      pyrimdínové cytozín C, Uracil U.

 DNA je dvojzávitnica tvorená dvomi polynukleotidovými reťazcami, ktoré sú navzájom spojené pomocou vodíkových väzieb. Tieto väzby sa vytvárajú medzi dusikatými ogranickými bázami na princípe komplementarity (doplnkovosti) a to vždy medzi adenínom a tymínom: A – T, a guanínom a cytozínom: G – C.

nukl. kyseliny.jpg

Funkcie DNA

DNA má informačnú a organizačnú funkciu. Nachádza sa v bunkovom jadre, mitochondriách, plastidoch, prípadne voľne v cytoplazme (plazmidy). Nesie úplnú genetickú informáciu o primárnej stavbe polypeptidového reťazca a teda aj o morfologickom a funkčnom usporiadní každého živého organizmu. Informácie zapísané v DNA sa odovzdávajú z generácie na generáciu.    DNA struktura2.jpg

DNa sa počas S- fáza bunkového cyklu kopíruje v procese nazývanom REPLIKÁCIA. replikacia1.jpg

Funkcie RNA

RNA plnia funkcie v procese syntézy bielkovín. Tvoria za na základe prepisu DNA do štruktúra RNA v procese nazývanom TRANSKRIPCIA. transkripcia.jpg  

Rozdeľujeme ich na:

ribozomálna RNA – rRNA spolu s bielkovinami sa podieľa na stavbe ribozómov (miesta syntézy bielkovín)

mediátorovú RNA – mRNA prenáša prepísanú genetickú informáciu z DNA na ribozómy

transferovú RNA – tRNA prináša na ribozómy aminokyseliny potrebné na syntézu bielkovín

Všetky typy RNA sú kópie DNA, iba u vírusov vírusová RNA – vRNA môže plniť úlohu nositeľa genetickej informácie.

 

SACHARIDY (CUKRY)

Sú cyklické poloacetály hydroxyaldehydov alebo hydroxyketónov.

Sacharidy sa vyskytujú v najjednoduchšej forme monosacharidov, ktoré sa môžu spájať (glykozidickou väzbou) až do makromolekúl. cukry.jpg

Monosacharidy – sú najjednoduchšie sacharidy, ktoré možno ďalším rozkladom rozložiť až na CO2 a H2O. Sú hydrofilné, osmoticky aktívne a vo vode vytvárajú pravé roztoky.

pentózy – obsahujú päť uhlíkov (ribóza, deoxyribóza)

hexózy – obsahujú šesť uhlíkov (glukóza, fruktóza, galaktóza)

Disacharidy – vznikajú spájaním dvoch monosacharidov (maltóza = glukóza + glukóza, sacharóza = glukóza + fruktóza, laktóza = glukóza + galaktóza)

Polysacharidy – vznikajú spájaním veľkého počtu monosacharidov.

                škrob – zásobný polysacharid rastlín

                glykogén – zásobný polysacharid živočíchov

                celulóza – oporný polysacharid bunkových stien rastlín

                tunicín – oporný polysacharid v plášti morských živočíchov – plášťovcov

                chitín – oporný polysacharid bunkových stien húb, kutikuly hmyzu, panciera kôrovcov

                peptidoglykán – oporný polysacharid bunkových stien baktérií, siníc (prokaryotických organizmov)

                agar – oporný polysacharid bunkových stien Červených rias

 

Funkcie sacharidov:

Sacharidy slúžia ako zdroj energie (hexózy), majú štruktúrnu funkciu (pentózy, oporné polysacharidy), zásobnú funkciu ako zásobné polysacharidy.

 

LIPIDY

Sú hydrofóbne látky rozpustné v tukoch a tukových rozpúšťadlách. Netvoria makromolekuly, spájajú sa do komplexov na základe hydrofóbnych interakcií.

Z chemického hľadiska sú to estery alkoholov a vyšších mastných kyselín. Alkoholom je hlavne glycerol. Mastné kyseliny môžu byť nasýtené alebo nenasýtené. tuky.jpg

 

Jednoduché lipidy

Neutrálne tuky vyskytujú sa hlavne ako zásobné látky (podkožný tuk, oleje rastlín).

Vosky vytvárajú povrchovú ochrannú vrstvu u živočíchov a rastlín, včely používajú vosky na stavanie plástov.

 

Zložené lipidy

Fosfolipidy obsahujú zvyšok kyseliny fosforečnej. Sú dôležitou súčasťou biologických membrán.

Steroidy u živočíchov tvoria podstatnú zložku hormónov.

Karotenoidy červené alebo oranžové rastlinné farbivá.

typy lipidov.jpg

Funkcie lipidov

Lipidy majú významnú štruktúrnu funkciu, hlavne ako súčasť biologických membrán, sú významným zdrojom energie, majú regulačnú funkciu a fyziologickú napríklad v procesoch fotosyntézy.chemické zloženie bunky