Views
8 months ago

BIO 9 UC 9.pregled

2. Kemija živih

2. Kemija živih sistemov (biokemija) ZANIMIVOSTI: H O Molekula vode Kemijske in fizikalne lastnosti vode (pri standardnih pogojih): • je brez barve, vonja in okusa • v naravi jo najdemo v treh oblikah: tekoči, trdni (led) in plinasti (para) • njeno zmrzišče je pri 0 °C in njeno vrelišče pri 100 °C • uvrščamo jo med polarne molekule • tvori lahko vodikove vezi • molekule vode se močno privlačijo, zato ima voda precejšno površinsko napetost (okrog 70 mN/m) • gostota vode je 1 kg/l • specifična toplota vode je 4200 J/kg K H Delovanje živega sistema temelji na kemijskih spojinah z določenimi fizikalnimi in kemijskimi značilnostmi. Tako na primer ni naključje, da je voda tako pogosta kemijska spojina v vseh živih sistemih, saj je zaradi svojih kemijskih in fizikalnih lastnosti zelo dobro topilo. Zgradba beljakovin, DNA, lipidov in sestavljenih ogljikovih hidratov tako temelji na njihovi soodvisnosti z molekulami vode, ki jih obdajajo. Na + + + Na + + Cl – Cl – + Cl – + + + + + + – – Voda kot topilo Molekule vode obdajo s svojim pozitivno nabitim delom negativno nabite ione klora (Cl – ) in s svojim negativno nabitim delom pozitivno nabite ione natrija (Na + ) ter tako raztopijo sol – natrijev klorid (NaCl). – Na + – – Slika na levi shematsko prikazuje prerez bakterije vrste Escherichia coli. Čeprav se zdi, da je v celici velika gneča – v celični citoplazmi in v membrani celice je namreč kopica različnih molekul (beljakovine, lipidi, DNA, ogljikovi hidrati), vse te molekule sodelujejo v urejenih in uravnavanih celičnih biokemijskih procesih ter gradijo različne visoko urejene večmolekulske strukture ..., in vse to je v neprestanem gibanju. V celicah potekajo različne med seboj povezane in nadzorovane biokemijske reakcije, ki so osnova za življenjske procese. V vsaki celici hkrati poteka veliko število različnih kemijskih reakcij. Delimo jih v dve skupini: • v procese izgradnje, v katerih nastajajo nove biomolekule (biosinteza), • in v procese razgradnje, v katerih se biomolekule razgrajujejo. Biosinteza celici lahko omogoča, da raste in se deli. Pri razgradnji pa celica lahko pridobi energijo ali odstrani nepotrebne molekule. Gneča v celici proces izgradnje proces razgradnje ENERGIJA ENERGIJA 14

V kemijskih reakcijah v celicah sodelujejo posebne beljakovine encimi. Ti omogočajo, da kemijske reakcije potekajo oz. da potekajo dovolj hitro, da celica normalno deluje. V biologiji pogosto uporabljamo izraz živi sistem. V okviru biokemije s tem izrazom želimo ponazoriti, da je za obstoj življenja potrebna množica različnih elementov, spojin, reakcij, procesov, ki so med seboj prepleteni in soodvisni. Vsak živi sistem potrebuje hranila in energijo, da si lahko izgrajuje potrebne kemijske spojine in opravlja svoje naloge. hranila - vir osnovnih gradnikov proces izgradnje makromolekule in druge celične komponente energija za izgradnjo energija za gibanje, razmnoževanje ... proces razgradnje hranila - vir energije Vsak organizem potrebuje hranila in energijo za svoje delovanje. odpadni produkti Žive sisteme lahko proučujemo na različnih organizacijskih ravneh – od celic pa vse do biosfere. In za vsako od organizacijskih ravni velja, da deluje po enakih kemijskih in fizikalnih načelih. Hierarhičnost žive narave atomi molekula tkivo organ celica organski sistem organizem HO H O O OH P CH 3 H ZANIMIVOSTI: »Energijsko plačilno sredstvo« v celici je molekula adenozintrifosfat, na kratko ATP. Bakterija lahko s celičnim dihanjem iz biosfera 1 molekule glukoze pridobi 38 molekul ATP, biosinteza 1 molekule manjših aminokislin glicina, alanina ali serina jo stane O O O 11 molekul ATP, biosinteza HOvečje P O P O P molekule, aminokisline triptofana, OH OH pa kar več kot 70 molekul ATP. O O O NH 2 O O O O HO P ON P ON P O ekosistem HO P O P O P O NH OH N OH OH 2 N OH OH OH O HO O O O N N OH OH P O P O P O N N OH OH OH O ATP O NH 2 H H CH življenjske 3 O združbe O N N OH H OH 2 N COOH HOH 2 N COOH P O P O H H N N OH OH HO glicin 2 N COOH H 2 N COOH H 2 N COOH H H CH 3 OH OH H 2 N COOH H 2 N COOH H HN 2 populacija alanin OH CH 3 H H H 2 N COOH H 2 N COOH H 2 N COOH H H 2 N serin N OH CH 3 Ogromno kemijskih reakcij je skupnih raznolikim vrstam organizmov, nekatere kemijske reakcije pa lahko najdemo v čisto vseh celicah. To nakazuje, da ima vse življenje na Zemlji skupen izvor, da so torej vse kdajkoli živeče vrste daljne potomke istega skupnega prednika (glej poglavji Začetki življenja in Evolucija). H 2 N COOH H 2 N COOH H 2 N COOH H 2 N COOH triptofan Kemijska struktura ATP, glicina, alanina, serina in triptofana 15