Chemické složení buňky

1

Chemické složení buňky Chemie života: • založena především na sloučeninách uhlíku • téměř výlučně chemické reakce probíhají v roztoku • nesmírně složitá • ovládána a řízena obrovskými polymerními molekulami -chemickými jednotkami spojenými do dlouhých řetězců, jejich jedinečné vlastnosti umožňují buňkám a organizmům růst, množit se a provádět činnosti typické pro život)

Hmota buněk - obecně tvořena různými kombinacemi prvků (které nelze chemickou cestou rozštěpit nebo přeměnit v jiné látky). Nejmenší částicí prvku, která si uchovává typické chemické vlastnosti prvku je atom. Vlastnosti jiných látek než čistých prvků, včetně stavebních materiálů živých buněk, závisí na způsobu, jakým jsou jejich atomy spojeny do molekul.

PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory www.fineprint.cz

2

V přírodě se vyskytuje 94 prvků, které se navzájem liší počtem protonů a elektronů v atomech.

Živé organizmy však tvořeny jen malým výběrem těchto prvků, z nichž čtyři – uhlík (C), vodík (H), kyslík (O) a dusík tvoří až 96,5 % hmotnosti organizmu. Šest prvků (C, H, O, N, S, P) představuje 99 % hmotnosti buňky (chemické složení živé hmoty je tedy značně odlišné od neživého anorganického prostředí).

Nejhojnější látkou v buňkách je voda • (cca 70 % hmotnosti buňky, u vakuolizovaných rostlinných buněk i více). • Většina chemických reakcí v buňce probíhá ve vodném prostředí • Život na Zemi začal v oceánech - je proto zcela závislý na vlastnostech vody


3

Buňky jsou vytvořeny ze sloučenin uhlíku Uhlík (C) • schopnost vytvářet 4 kovalentní vazby s jinými atomy • může se spojit s dalšími atomy uhlíku vysoce stabilními vazbami C-C za vzniku řetězců a kruhů • schopnost vytvářet velké a složité molekuly (bez omezení velikosti)

Malé i velké sloučeniny uhlíku – ozn. organické molekuly Buňky obsahují čtyři hlavní skupiny malých organických molekul

Malé organické sloučeniny • obsahují až 30 atomů uhlíku (m.h. 100-1000) • obvykle volné v roztoku v cytoplazmě (některé slouží jako monomerní podjednotky při stavbě polymerních makromolekul bílkovin, nukleových kyselin, polysacharidů, jiné zdroji energie, některé současně plní více funkcí)


4

Hlavní skupiny malých organických molekul v Sacharidy v Mastné kyseliny v Aminokyseliny v Nukleotidy

Sacharidy • Zdrojem energie • a podjednotkami polysacharidů Nejjednodušší cukry – monosacharidy mají obecný vzorec (CH2O)n, kde n=3-7, dříve ozn. jako uhlovodany Glukóza C6H12O6 (sumární vzorec)

vzorce strukturní (lineární a cyklické) -schopnost cukrů vytvářet uzavřené struktury

Každý z cukrů může existovat v jedné ze dvou forem D a L (zrcadlovými obrazy) – optické izomery izomery (stejný sumární vzorec, odlišná struktura) optické izomery (molekuly jsou si zrcadlovými obrazy) aldózy, ketózy, aldoketózy


5


6


7

Mastné kyseliny (MK) • složkami buněčných membrán • zdrojem energie (koncentrované zásoby potravy buněk ) • složkami dalších lipidů a steroidních látek Molekula mastné kyseliny má dvě chemicky odlišné části: • dlouhý uhlíkový řetězec (hydrofobní, nepříliš chemicky reaktivní) • karboxylovou skupinu (-COOH), která se chová jako kyselina (hydrofilní, reaktivní) Téměř všechny molekuly mastných kyselin jsou svými karboxylovými skupinami v buňce spojeny s jinými molekulami

Mastné kyseliny: mnoho MK v buňkách se liší délkou uhlovodíkového řetězce, počtou a polohou dvojných vazeb • nasycené – molekuly neobsahují žádnou dvojnou vazbu, např. kys. palmitová (C16), stearová (C18) • nenasycené – jedna či více dvojných vazeb (obvykle na 3, 6, 9 uhlíku), příklad: kys. olejová


8

(C18) (ω-9) – jedna dvojná vazba, linolová (ω-6) – dvě dvojné vazby a to na 6. a 9. uhlíku, α (alfa) - linolenová ( 3), kys. arachidonová – čtyři dvojné vazby (20:4n-6) • Kyselina olejová; chemický vzorec: C18H34O2 COOH H3C

Kyselina linolová; chemický vzorec: C18H32O2 COOH H3C

Dvojné vazby – vytváří v molekulách strukturní nepravidelnosti a ovlivňují jejich schopnost sbalit se v pevnou látku (nasycené vs. nenasycené MK - rozdíl mezi tvrdým a měkkým margarinem, hydrogenace tuků).

MK • • •

složkami buněčných mebrán slouží v buňkách jako koncentrované zásoby potravy (při odbourání cca. 6 x více energie než z glukózy na jednotku hmotnosti) uskladněny v cytoplazmě mnohých buněk ve formě kapének molekul triacylglycerolů (3 řetězce MK připojených na molekulu glycerolu)


9

Triacylglyceroly (tuky, „lipidy“) - živočišné tuky (v mase, másle, smetaně) - rostlinné oleje (např. řepkový, slunečnicový, olivový olej) Při potřebě energie jsou MK uvolněny z triacylglycerolů a odbourány na dvojuhlíkové jednotky (stejné jako při odbourávání glukózy)

Lipidy: MK a jejich deriváty, jako např. tuky volně definovaná skupina látek s obecnými vlastnostmi: (nerozpustnost ve vodě, rozpustnost v tucích a organických rozpouštědlech obsahují buď dlouhé uhlovodíkové řetězce (např. v MK a isoprenoidech) nebo několik spojených kruhů jako ve steroidech)

Nejdůležitější funkcí MK v buňkách – výstavba buněčných membrán Buněčné membrány: • uzavírají všechny buňky a obklopují vnitřní organely • složeny z velké části z fosfolipidů (malé molekuly postavené obdobně jako triacylglyceroly hlavně z MK a glycerolu – rozdíl glycerol spojen pouze se dvěma MK, třetí pozice spojena s hydrofilní fosfátovou


10

skupinou, např. cholinu, která je pak připojena k malé hydrofilní složce. ⇓ každá molekula fosfolipidu má proto hydrofobní konec (složený ze dvou řetězců MK) a hydrofilní hlavičku (v místě fosfátové skupiny) Molekuly jako fosfolipidy s hydrofobními a hydrofilními oblastmi – ozn. jako amfipatické nebo amfifilní Proto se fosfolipidy svými fizikálními a chemickými vlastnostmi liší od tuků (převážně hydrofobní)

Membránové vlastnosti fosfolipidů - plynou z jejich amfipatické povahy na vodě tvoří jednovrstevný film molekul s hydrofobními konci obrácenými do vzduchu a hydrofilními hlavičkami v přímém kontaktu s vodou. Dvě takové vrstvy molekul se mohou spojit „pata k patě“ a utvořit fosfolipidový sendvič nebo-li lipidovou dvojnou vrstvu, která je základem všech buněčných membrán


11

Návaznost MK na problematiku kardiovaskulárních chorob (CVD): doporučený příjem omega-3 a omega-6 MK: 1:5-10 (WHO, FAO Joint Consultation. Nutr Rev. 1995 ) x skutečnost: daleko vyšší ve prospěch omega-6 kyselin (např. v USA je to 1:10 až 1:25)

Souvislosti a důsledky: Omega-6 MK (kys. linolová - LA): ↓ LDL-, ↓ HDL cholesterol; ↑ srážlivost krve Omega-3 MK (kys. alfa-linolenová - ALA): ↓ LDL-, ↑ HDL cholesterol; ↓ srážlivost krve Omega-9 MK (kys. olejová - OA): ↓ LDL-, ↑ HDL cholesterol; ~celkový cholesterol antioxidační účinky - chrání polynenasycené MK (PUFA) před oxidací, působí proti roztroušené skleróze, rakovině a lupénce.

Doporučení pro prevenci CVD: 1) ze tří hlavních skupin MK (omega-3, 6 a 9) doporučen nejvyšší příjem omega-6 MK (12 - 14 % celk. příjmu energie) 2) ke zlepšení bilance příjmu omega-6 a omega-3 MK by přispělo nahrazení části oleje s vysokým obsahem LA (slunečnicového), olejem s vysokým obsahem kyseliny olejové (OA) (olivovým, „vysokoolejovým“ skunečnicovým).


12

Typ oleje

Monoenové MK [%] 58,9 23,3 20

Polyenové MK [%] 29,6 57,9 69

Nasycené MK [%]

řepkový 7,1 sójový 14,4 slunečnicový 11 slunečnicový 82 9 9 vysokoolejový olivový* 77 8,4 13,5 kukuřičný 12,7 58,7 24,2 lněný 22 74 4 arašídový 46,2 32 16,9 palmový 37 9,3 49,3 palmojádrový 11,4 1,6 81,5 kokosový 5,8 1,8 86,5 sezamový 39,7 41,7 14,2 * - vztahuje se pouze na tzv. panenský olivový olej (virgin olive oil)

Shrnutí:

Tuky - významnou složkou potravy člověka i zvířat - zdrojem energie, ale také mastných kyselin (MK) - MK jsou v těle metabolizovány na látky s nejrůznějšími účinky a také zabudovávány do buněčných membrán ⇓ Tuky jsou jedním z významných faktorů ovlivňujících zdravotní stav člověka


Chemické složení buňky

Recommend Documents