Views
4 months ago

BIO 9 UC 9.pregled

2. Kemija živih

2. Kemija živih sistemov (biokemija) Kemijska sestava okolja V naravi najdemo 92 različnih kemijskih elementov, a le nekaj v večji količini. Najpogostejši element v Zemljini skorji je kisik (O), sledijo mu silicij (Si), aluminij (Al), železo (Fe) in kalcij (Ca). Mg (2,1 %) K (2,6 %) Na (2,7 %) Mg (2,1 %) Ca (3,6 %) K (2,6 %) Fe (5 %) Na (2,7 %) Ca (3,6 %) Ti, H, P in ostali elementi (1,7 %) Ti, H, P in ostali elementi (1,7 %) Izraz biokemija je prvi uporabil nemški kemik Carl Neuberg (1877–1956) leta 1903. Fe (5 %) Al (8 %) Al (8 %) Si (27,6 %) O (46,7 %) O (46,7 %) ZANIMIVOSTI: Kemiki lahko v laboratorijih umetno sintetizirajo kopice različnih organskih spojin – tudi takšnih, ki jih v naravi ne najdemo. Si (27,6 %) Kemijska sestava Zemljine skorje (trdne zunanje plasti Zemlje, debele 10–35 km) Podatki za elemente, ki jih najdemo v Zemljini skorji, so masni deleži, izraženi v odstotkih (%). ZANIMIVOSTI: Od več kot 13 milijonov znanih kemijskih spojin je skoraj 90 % takšnih, ki vsebujejo vsaj en atom ogljika. Lestvica najpogostejših elementov v organskih molekulah, ki jih tvorijo organizmi, pa je čisto drugačna, v njih namreč prevladuje ogljik (C), sledijo mu dušik (N), kisik (O), vodik (H) S (1 in %) kalcij Cl, (Ca). Na, Mg, B, F, Si, V, Cr, Mn, Fe, K (1,3 %) Co, Cu, Zn, Se, Mo, Sn, I (1,7 %) P (3,3 %) S (1 %) Cl, Na, Mg, B, F, Si, V, Cr, Mn, Fe, Ca (5 %) K (1,3 %) Co, Cu, Zn, Se, Mo, Sn, I (1,7 %) P (3,3 %) H (5,7 %) Ca (5 %) H (5,7 %) O (9,3 %) O (9,3 %) N (11 %) C (61,7 %) C (61,7 %) N (11 %) Kemijska sestava organskih molekul človeškega telesa Podatki za elemente, ki jih najdemo v organskih molekulah človeškega telesa, so masni deleži, izraženi v odstotkih (%). V organskih molekulah ne najdemo nobenega elementa, ki ga ne bi našli v Zemljini skorji. 12

Da ogljik tako zelo prevladuje v živi naravi, ni naključje. Razlog je v njegovi lastnosti, da lahko tvori do štiri stabilne kovalentne vezi z drugimi atomi ogljika ali z atomi drugih elementov. Tako lahko nastanejo številne kombinacije različnih kemijskih molekul, tako acikličnih kot cikličnih. C C C C C C ZANIMIVOSTI: V beljakovinah najdemo samo 20 različnih aminokislin, v DNA samo 4 različne nukleotide in v sestavljenih ogljikovih hidratih okoli 8 sladkorjev. enojna vez dvojna vez Ogljik in možnost tvorbe kovalentnih vezi trojna vez Tudi elementi bor (B), dušik (N), silicij (Si) in fosfor (P) sicer lahko tvorijo tri ali več kovalentnih vezi, a njihove vezi nimajo primerne stabilnosti – povezave med atomi v molekuli so bodisi premočne bodisi prešibke, zato ti elementi niso primerni za izgradnjo verig organskih molekul. Živa bitja so zelo kompleksna. Celo zelo majhne celice, kot so bakterijske, vsebujejo od 3.000 do 6.000 različnih spojin. V celicah tako najdemo zelo veliko različnih molekul, od zelo majhnih anorganskih spojin, kot je voda, prek majhnih organskih spojin, kot je glukoza, do zelo velikih molekul, kot so beljakovine in deoksiribonukleinska kislina (DNA). V celicah pa je tudi veliko različnih ionov. Število različnih spojin je v celicah kompleksnejših organizmov seveda bistveno večje kot v bakterijah. Tako za celice človeka ocenjujemo, da imajo lahko vse tja do 100.000 različnih spojin. Najpogostejša kemična spojina med njimi je voda (okoli 70 %). Tridimenzionalna struktura človeškega serumskega albumina, najpogostejše beljakovine v človeški krvni plazmi. Sestavljen je iz 585 aminokislin. H H O N−C−C H R O−H Splošna formula aminokisline Kljub veliki pestrosti v kemični sestavi različnih celic pa obstaja le omejeno število gradnikov, ki jih lahko celice uporabijo za tvorbo vseh za življenje pomembnih kemijskih spojin. Ne glede na majhen izbor osnovnih gradnikov pa celice s kombiniranjem le-teh v različna zaporedja, ki se razlikujejo po vrstnem redu in dolžini, izgradijo vse raznolike kompleksne kemične spojine, ki omogočajo življenje. Celice v svojih procesih povezujejo ustrezne osnovne gradnike in tvorijo obilico različnih organskih molekul. Tako nastane velika pestrost v kemijskih spojinah, ki je značilna za vse celice. Kemijska struktura DNA (več o zgradbi DNA je v poglavju Zgradba DNA) beljakovina Ak1 Ak2 Ak3 Ak4 Ak5 Beljakovine so iz aminokislin (Ak), DNA (ena veriga) Nt1 Nt2 Nt3 Nt4 Nt5 DNA je iz nukleotidov (Nt), Kemijska struktura glukoze sestavljeni ogljikov hidrat Ms1 Ms2 Ms3 Ms5 Ms4 Ms6 sestavljeni ogljikovi hidrati iz monosaharidov (Ms). Beljakovine, DNA in sestavljeni ogljikovi hidrati so grajeni iz osnovnih gradnikov Celica si s kombiniranjem osnovnih gradnikov izgradi zelo različne, pestre in kompleksne kemijske spojine. 13