Хемијски састав ћелије *Подсетник Хемијски елемент је супстанца која се, хемијском реакцијом, не може претворити удругу супстанцу. Најмањи део хемијског елемента који задржава његове особине је атом. Хемијско једињење је супстанца која се хемијском реакцијом може раставити на две или више различитих супстанци. Најмањи део хемијског једињења који задржава његове особине је молекул једињења. Молекули једињења изграђени су од различитих атома, а молекули елемената од истих. Органска једињења су сва једињења угљеника, осим оксида и карбоната. CO 2, CO ( угљен- диоксид и угљен-моноксид ) ; Na 2CO 3 ( натријум карбонат ), MgCO 3 ( магнезијум карбонат ) неорганска једињења ; C 2H 5OH ( етанол ), CH 3COOH ( сирћетна киселина ) органска једињења Неорганска једињења су сва остала. Најзаступљенији хемијски елементи у ћелији су угљеник ( С ), кисеоник ( О ), водоник ( Н ) и азот ( N ), као и сумпор ( S ) и фосфор ( Р ) чине 99 % хемијских елемената у ћелији, а онда и калијум ( К ), калцијум ( Ca ), магнезијум ( Mg ), натријум ( Na ), хлор ( Cl ), силицијум ( Si ), гвожђе ( Fe ) итд. Ови елементи присутни су у виду неорганских и органских једињења. Неорганска једињења у ћелији су : Вода (H2O ) : - Најраспрострањеније једињење у живим бићима - Чини 50 % до 95 % тежине ћелије - Растварач је великог броја различитих супстанци - Представља погодну средину за одигравање хемијских реакција у ћелији - Има транспортну улогу и улогу у регулацији осмотског притиска Минералне соли хлориди, фосфати, карбонати, сулфати.. калијума, калцијума, магнезијума, натријума, хлора итд. Минералне соли и њихови јони : одржавају рн унутарћелијске средине, утичу на пропустљивост ћелијских мембрана и на осмотски притисак у ћелији и неопходни су за биолошку активност оганских једињења. Органска једињења у ћелији су : Угљени хидрати ( шећери, сахариди ) - Једињења угљеника, кисеоника и водоника, растворљива у води - Имају градивну ( улазе у састав ћелијских структура ) и енергетску ( извор енергије у ћелији ) улогу - Разликују се моносахариди, дисахариди и полисахариди
Моносахариди се не могу разложити на простије шећере. Најпознатији моносахариди са 5 угљеникових атома ( пентозе ) су рибоза и дезоксирибоза, а са 6 угљеникових атома ( хексозе ) : глукоза ( грожђани шећер ), фруктоза ( воћни шећер ) и галактоза. Дисахариди су изграђени од два молекула моносахарида. Овде спадају : сахароза ( глукоза + фруктоза ) добија се из шећерне репе или трске ; лактоза ( глукоза + галактоза ) млечни шећер ; малтоза ( глукоза + глукоза ) настаје хидролизом скроба итд. *Хидролиза је разлагање молекула уз помоћ воде Полисахариди су изграђени од великог броја моносахарида ( полимери моносахарида ). Најпознатији су : скроб резервни угљени хидрат у ћелијама биљака, гликоген резервни угљени хидрат у ћелијама животиња и целулоза компонента зида биљних ћелија. Сва три полисахарида су полимери глукозе, али су молекули глукозе различито повезани у њима. СКРОБ, ГЛИКОГЕН И ЦЕЛУЛОЗА ИЗГРАЂЕНИ СУ ОД ГЛУКОЗЕ Јетра Скробна зрна у хлоропласту Гликоген у ћелијама јетре Целулоза у ћелијском зиду ГЛИКОГЕН ЦЕЛУЛОЗА СКРОБ *Полимери су молекули изграђени од међусобно повезаних делова који се понављају мономера.
Масти ( липиди ) - Једињења угљеника, водоника и кисеоника, нерастворљива у води - У липиде спадају просте масти, сложене масти и деривати масти Просте масти ( изграђене само од алкохола глицерола и три масне киселине ) су резерве енергије у ћелији. Сложене масти осим глицерола и масних киселина садрже још неку компоненту. На пример, фосфолипиди имају фосфатну групу уместо једне масне киселине. Фосфолипиди улазе у састав ћелијских мембрана ( градивна улога ). Деривати масти ( *дериват је једињење које је настало од неког другог једињења, заменом извесних елемената ) Пример - стероиди : - Холестерол улази у састав ћелијских мембрана - Стероидни хормони ( полни и хормони коре надбубрежне жлезде ) имају регулаторну улогу ФОСФОЛИПИД ТРИГЛИЦЕРИД СТЕРОИД холестерол фосфатидилхолин триацилглицерол ЛИПИДИ
Протеини - Најзаступљенији органски молекули у ћелији - Полимери аминокиселина - У састав протеина улази 20 различитих аминокиселина - Аминокиселине су међусобно повезане пептидним везама и граде полипептидни ланац - Број и редослед аминокиселина у полипептидном ланцу одређују особине протеина - Неки протеини су изграђени од више полипептидних ланаца АМИНО КИСЕЛИНА 1 АМИНО КИСЕЛИНА 2 ПЕПТИДНА ВЕЗА ДИПЕПТИД ВОДА Свака аминокиселина садржи амино ( NH2 ) и карбоксилну ( COOH ) групу, а међусобно се разликују по бочној групи ( R ). Пептидна веза успоставља се између карбоксилне групе једне и амино групе друге аминокиселине. Низ аминокиселина у полипептидном ланцу предтавља примарну структуру протеина. Секундарна структура протеина настаје повезивањем делова ланца водоничним везама. Даљим повезивањем делова ланца настаје тродимензионална, терцијарна структура протеина, која може бити фибриларна влакнаста или глобуларна лоптаста. На овом нивоу организације протеин је биолошки активан. Протеини изграђени од два или више полипептидних ланаца имају и кватернарну структуру, која настаје повезивањем више глобула или фибрила.
Водонична веза Терцијарна структура Примарна структура Секундарна структура Кватернарна структура Фибриларни протеин КОЛАГЕН и глобуларни протеин ХЕМОГЛОБИН Оба имају кватернарну структуру *Хемоглобин садржи 4 глобинска ланца и јоне гвожђа Протеини имају најразличитије улоге у ћелији и организму : а) градивну изграђују делове ћелије или ткива ( колаген везивна ткива, кератин коса, нокти ) б) транспортну ( хемоглобин, протеин из црвених крвних зрнаца, транспортује кисеоник од плућа до ткива и угљен диоксид у супротном правцу ) в) регулаторну ( инсулин, хормон панкреаса, смањује концентрацију шећера у крви ; хормон раста итд. )
г) заштитну ( антитела, интерферон ) д) ћелијска кретања и контракције мишића ( актин, миозин ) ђ) резервну (овалбумин јајета ) г) биолошка катализа ЕНЗИМИ Нуклеинске киселине - Полимери нуклеотида - Нуклеотид је узграђен од : а) шећера са 5 угљеникових атома ( пентозе ) б) фосфатне фрупе в) азотне базе У састав нуклеотида улазе пуринске и пиримидинске базе. Азотна база Пуринске су аденин ( А ) и гуанин (G ), а пиримидинске : цитозин ( С ) тимин ( Т ) и урацил ( U ). Пентозни шећер је дезоксирибоза или рибоза. Нуклеотиди су међусобно повезани и граде полинуклеотидни ланац.
Нуклеинске киселине су дезоксирибонуклеинска киселина ДНК и рибонуклеинске киселине РНК. Дезоксирибонуклеинска киселина ДНК - Дугачак дволанчани молекул - Ланци су полимери дезоксирибонуклеотида - Дезоксирибонуклеотид садржи шећер дезоксирибозу, фосфатну групу и једну од четири базе : А, G, С или Т - Редослед дезоксирибонуклеотида у ланцу представља примарну структуру ДНК - Два дезоксирибонуклеотидна ланца су међусобно повезана водоничним везама које се успостављају између аденина једног и тимина другог ланца ( 2 водоничне везе ) и између гуанина једног и цитозина другог ( 3 водоничне везе ) ланци су комплементарни ( допуњујући ); ланци су и спирално увијени један око другог ( један навој обухвата 10 парова база ) и супротно оријентисани наспрам ланца са слободном фосфатном групом налази се ланац са слободном хидроксилном групом - дволанчана завојница је секундарна структура ДНК Базни пар Шећери и фосфатне групе - У једру се ДНК налази у комплексу са протеинима ; уз помоћ протеина, дволанчана завојница се пакује и на тај начин се остварују виши нивои структуирања ДНК - Молекул ДНК је носилац наследних информација ( наследни материјал свих организама, изузев неких вируса ) Рибонуклеинске киселине ( РНК ) - Једноланчани молекули, много мањи од ДНК - Ланац РНК је полимер рибонуклеотида - Рибонуклеотиди се од дезоксирибонуклеотида разликују по присуству шећера рибозе, а једна од азотних база је урацил, уместо тимина у ДНК
- Примарна структура РНК је редослед рибонуклеотида у ланцу Постоје 3 врсте РНК : 1. Информационе ( и РНК ) носе информацију о структури полипептидног ланца 2. Рибозомске ( р РНК ) улазе у састав рибозома 3. Транспортне ( т РНК ) преносе амино киселине током синтезе протеина и читају информацију са и РНК Информациона РНК Рибозом Амино киселина Рибозомска РНК Транспортна РНК