Anorganické látky v buňkách - seminář Petr Tůma některé slidy převzaty od V. Kvasnicové
Zastoupení prvků v přírodě • anorganická hmota
kyslík (O) křemík (Si) hliník (Al) železo (Fe) vápník (Ca) sodík (Na) draslík (K) hořčík (Mg) vodík (H) titan (Ti)
50% 25% 7% 5% 3% 90%
• organická hmota
kyslík (O) uhlík (C) vodík (H) dusík (N) 98% hmotnosti org.
tj. voda a organické sloučeniny:
„sloučeniny uhlíku“
C, O, H, N 0,6%
Biogenní prvky = prvky nezbytné pro stavbu a funkci organismů makrobiogenní prvky: C O H N Ca P S Na Cl K Mg • nad 0,005 % hmotnosti organismu • doporučený denní přísun potravou nad 100 mg • koncentrace v krvi více než mikromolární mikrobiogenní (stopové) prvky Fe Cu Zn Se F I Co Cr Mn Mo Si V • pod 0,005 % hmotnosti organismu • doporučený denní přísun potravou pod 100 mg • koncentrace v krvi mikromolární nebo nižší
Chemické složení lidského těla 60%
vody (2/3 intracelulárně, 1/3 extracelulárně)
18%
proteiny, peptidy aminokyseliny
15%
tuky (hlavně triacylglyceroly v tukové tkáni)
1%
sacharidy (poly- a monosacharidy)
1%
nukleové kyseliny, nukleotidy
5%
minerální látky
Chemické složení buňky 1.
60% hmotnosti tvoří voda polární rozpouštědlo, většina chemických reakcí v těle probíhá ve vodném roztoku
2. 35% organické látky a) vysokomolekulární (proteiny, nukleové kyseliny, glykogen) b) nízkomolekulární (glukóza, lipidy, aminokyseliny, meziprodukty metabolismu – např. deriváty organických kyselin)
3. 5% anorganické látky
Periodická soustava prvků • alkalické kovy: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr (IA) • kovy alkalických zemin: (Be, Mg), Ca, Sr, Ba (IIA) • halogeny: F, Cl, Br, I (VIIA) • vzácné plyny • přechodné kovy: Cu, Ag, Au (IB) – Zn, Cd, Hg (IIB) – Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo, Pt
• ostatní kovy: Al, Sn, Sb, Pb, Bi
Triviální názvy • • • • • • •
amoniak - NH3 sůl - NaCl kyselina solná - HCl vitriol - konc. H2SO4 hypermangan - KMnO4 soda - Na2CO3 jedlá soda, soda bikarbona NaHCO3 • bikarbonát - HCO3• cyankali - KCN • kalomel - Hg2Cl2
• • • • • • • • • • •
rajský plyn - N2O arsenik, otrušík - As2O3 burel - MnO2 pálené vápno - CaO hašené vápno - Ca(OH)2 modrá skalice - CuSO4 5H2O zelená skalice - FeSO4 7H2O bílá skalice - ZnSO4 7H2O kamenec - KAl(SO4)2 12H2O sádrovec - CaSO4 2H2O sádra - CaSO4 ½H2O
Napište vzorcem: • kyselina chloristá (strukturně) • síranový aniont • dihydrát síranu vápenatého • chroman draselný
Pojmenujte: • Na2HPO4 • NH4NO3 • Na2O2 • Fe2S3
Koncentrace iontů uvnitř a vně savčí buňky Intracelulárně (mM) Na+ K+ Mg2+ Ca2+ H+ ClProteiny-
5 - 15 140 0,5 10-7 6,3.10-8 – pH 7,2 5-15 vysoká
Extracelulárně (mM) 145 5 1-2 1-2 4,0.10-8 – pH 7,4 110 0
Pufry roztoky tlumící výkyvy pH směs slabé kyseliny a její konjugované soli: • CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O • CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl
Hendersonova-Haselbachova rovnice pH pK A
A pK log
HA soli pH pK A log kyseliny
n A A log n HA
Jaké je výsledné pH pufru vzniklého smícháním 200mL 0,1M CH3COOH a 100mL 0,2M CH3COONa? KA=1,75 10-5, pKA = 4,75
Fyziologické pufry fosfátový pufr • H2PO4- + H2O ↔ HPO4-2 + H3O+ pK = 7,2 • pufruje – intracelulárně, moč, z 1% plasma • anorganický fosfát, AMP, ADP, ATP bikarbonátový pufr • H2CO3 + H2O ↔ HCO3- + H3O+ • pufrace krevní plasmy proteiny • postranní řetězce aminokyselin – His, Lys, Arg, Glu, Asp • nejvýznamnější hemoglobin 30% pufrační kapacity krve, ostatní bílkoviny jen 6%
Disociace kyseliny fosforečné 4
H 3PO4 H 2O H 2PO H 3O K 1 H 2PO
4
H PO H O 2
4
HPO
3
H 3PO4
HPO H O H O HPO H O K H PO PO H O H O PO H O K HPO 2 4
2
2 4
3
2
2
2 4
2
3 4
3 4
3
3
4
3 2 4
3
Osmóza a osmotický tlak • pronikání molekul rozpouštědla přes semipermeabilní membránu z prostředí o nižší koncentraci soli do prostředí s koncentrací vyšší • osmotický tlak: π c R T i
• ci – osmolarita = koncentrace všech osmoticky aktivních částic • ci [Osmol/L]= i.c [mol/L] NaCl (NH4)2SO4 Na3PO4 NaH2PO4 C6H12O6
i 2 3 4 2 1
Vypočti osmotický tlak krevní plasmy při 37°C. Z osmotického hlediska lze krevní plasmu považovat za 0,15 M roztok NaCl.
Osmóza a buňka • osmolarita krevní plasmy ~ 300 mOsmol/L • osmoticky aktivní: ionty, močovina, kreatinin, glukóza, ....
plasmolýza
plasmoptýza
Vzorové testové otázky kurs BST zápočtový test: 4. listopadu 2013
Vyberte pravdivá tvrzení a) pohyb vody skrz buněčnou membránu se označuje jako „difúze“ b) po otevření draselného kanálu v buněčné membráně K+ vystupuje z buňky c) Na+/K+-pumpa transportuje tyto ionty po jejich koncentračním gradientu d) po otevření vápenatého kanálu v buněčné membráně Ca2+ vstupuje do buňky
V lidských buňkách a) je nejčetnějším kationtem hořčík
b) je nejčetnějším aniontem chlorid c) je významným pufrem fosfátový pufr d) vzniká jako konečný produkt oxidace různých organických látek CO
Souhlasíte s následujícími tvrzeními? a) chemický vzorec amoniaku je NH4+
b) hydrogenuhličitan je HPO4c) fosfátový pufr v buňkách je tvořen H2PO4- a H3PO4 d) bikarbonát je báze odvozená od kyseliny uhličité
Vyberte pravdivá tvrzení a) přeměna Fe+II na Fe
+III
je oxidace
b) Cu+II je nižší oxidační stupeň ze dvou, v nichž se měď vyskytuje v buňkách c) při rozpouštění CO2 ve vodě vzniká kyselina uhličitá d) H3O+ je vodíkový kation
Která tvrzení jsou správná? a) pokud koncentrace H3O+ roste, pH roztoku se zvyšuje b) koncentrace H3O+ v zásaditých roztocích je stejná jako v čisté vodě c) pH v buňkách je často vyšší než v extracelulární tekutině d) proteiny patří mezi významné intracelulární pufry
