ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΑΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΑ (C, H, N, O) 96% ΜΙΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΑ (πχ. Na, K, P, Ca, Mg) 4% ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ (Fe, I) 0,01% Ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο συμμετέχουν, σε σημαντικό βαθμό, στη σύνθεση των μορίων που αποτελούν βασικά δομικά ή λειτουργικά συστατικά των οργανισμών και παράγονται από τους ίδιους τους οργανισμούς (π.χ. οι πρωτεΐνες). Σύνδεση στοιχείων για τη δημιουργία ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΩΝ
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΟΡΙΩΝ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ (Συμμετοχή σε σταθερές δομές) ΠΟΙΚΙΛΟΜΟΡΦΙΑ (Μεγάλη ποικιλία λειτουργιών και μορφολογικών χαρακτηριστικών) Τα άτομα καθενός από τα τέσσερα στοιχεία που επικρατούν στη δομή των παραπάνω μορίων (C, Η, Ο, Ν), έχουν τη δυνατότητα να παίρνουν μέρος στο σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών, δεσμών πολύ ισχυρών που εξασφαλίζουν τη σταθερότητα των μορίων αυτών.
Η Χημεία της ζωής είναι «υγρή» Το ανθρώπινο κύτταρο περιβάλλεται από ένα υδατικό διάλυμα, το μεσοκυττάριο υγρό. Η αμοιβάδα ζει στο νερό. Συνεπώς και τα δύο αυτά είδη κυττάρων ζουν είτε άμεσα είτε έμμεσα σε υδατικό περιβάλλον. Από αυτό αντλούν όλα τα απαραίτητα συστατικά για την επιβίωσή τους και σ' αυτό εκκρίνουν παράγωγα του μεταβολισμού τους. Και το εσωτερικό περιβάλλον τους όμως είναι επίσης υδατικό. Το 80% των συστατικών τους αποτελείται από νερό. Τι συναντάμε μέσα στο κύτταρο ; Οξέα, βάσεις και άλατα (βρίσκονται σε μικρή συγκέντρωση μέσα στο κύτταρο) Ρόλος: Διατήρηση σταθερού ρη στο εσωτερικό του κυττάρου και πραγματοποίηση διαφόρων κυτταρικών λειτουργιών Ενώσεις πολύ μεγάλου μοριακού βάρους (μακρομόρια) όπως οι πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα κ.α.
Μπορούν να συνδέονται, με απλούς ή και πολλαπλούς δεσμούς, με περισσότερα από ένα άτομα του ίδιου ή διαφορετικών στοιχείων. o π.χ. Το άτομο του άνθρακα μπορεί να ενωθεί με τέσσερα άλλα άτομα άνθρακα και να σχηματίσει αλυσίδες απλές ή με διακλαδώσεις. Μπορεί όμως να ενωθεί και με άτομα άλλων στοιχείων. Υπάρχει έτσι η δυνατότητα δημιουργίας μιας μεγάλης ποικιλίας μορίων.
Τα βιολογικά μακρομόρια είναι μόρια μεγάλου μοριακού βάρους. Ονομάζονται και πολυμερή αφού σχηματίζονται από πολλά επαναλαμβανόμενα μονομερή. Ας τα φανταστούμε σαν κομπολόγια, όπου κάθε χάντρα είναι ένα μονομερές.
ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑ - ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ: Αμινοξέα (20) ΝΟΥΚΛΕΙΚΑ ΟΞΕΑ: Νουκλεοτίδια (4+1) ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ: Μονοσακχαρίτες (κυρίως η γλυκόζη) ΛΙΠΙΔΙΑ : Διαφορετικά μονομερή Καθένα από τα παραπάνω «κομπολόγια-πολυμερή» έχουν την δική τους χάντρα- μονομερές.
ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ: αφαίρεση ενός μορίου νερού - σύνθεση ενός διμερούς ΥΔΡΟΛΥΣΗ : προσθήκη ενός μορίου νερού - διάσπαση του διμερούς στα συστατικά του ΤΑ ΜΟΝΟΜΕΡΗ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟ ΔΕΣΜΟ.
ΑΡΑ: Για να φτιαχτεί ένα διμερές αφαιρούνται 1 μόριο νερού (1 συμπύκνωση- 1 ομοιοπ. δεσμός) Για να φτιαχτεί ένα τριμερές αφαιρούνται 2 μόρια νερού (2 συμπυκνώσεις) Για να φτιαχτεί ένα τετραμερές αφαιρούνται 3 μόρια νερού (3 συμπυκνώσεις) Για να φτιαχτεί ένα πολυμερές αφαιρούνται Ν-1 μόρια νερού (Ν-1 συμπυκνώσεις) αν έχει Ν μονομερή
1. ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΡΟΛΟΣ: Δομικός και Λειτουργικός ΜΟΝΟΜΕΡΗ: Αμινοξέα (20) ΔΟΜΗ ΑΜΙΝΟΞΕΟΣ 20 διαφορετικά αμινοξέα στις πρωτεΐνες διότι 20 διαφορετικές πλάγιες ομάδες.
Πεπτιδικός δεσμός
ΣΥΝΔΕΣΗ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΜΕ ΠΕΠΤΙΔΙΚΟ ΔΕΣΜΟ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΔΙΠΕΠΤΙΔΙΟΥ ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΕΝΟΣ ΑΜΙΝΟΞΕΟΣ ΤΡΙΠΕΠΤΙΔΙΟ ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΛΙΓΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΟΛΙΓΟΠΕΠΤΙΔΙΟ ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΠΟΛΛΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ
Επίπεδα οργάνωσης πρωτεϊνών Πρωτοταγής δομή Δευτεροτοταγής δομή
ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Η μετουσίωση μπορεί να προκληθεί με θέρμανση ή μεταβολή του ph Ακόμη και η αλλαγή ενός αμινοξέος στην πρωτοταγή δομή μιας πρωτεΐνης μπορεί να επηρεάσει τα επόμενα επίπεδα οργάνωσης της πρωτεΐνης, ώστε να επηρεάσει τη λειτουργικότητά της.
2. ΝΟΥΚΛΕΪΚΑ ΟΞΕΑ ΡΟΛΟΣ: Λειτουργικός Σχετίζονται με τη γενετική πληροφορία ΜΟΝΟΜΕΡΗ: Νουκλεοτίδια(4) ΔΟΜΗ Νουκλεοτιδίου
ΔΟΜΗ Νουκλεοτιδίου DNA ΔΟΜΗ Νουκλεοτιδίου RNA
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΥ ΔΕΣΜΟΥ ΦΩΣΦΟΔΙΕΣΤΕΡΙΚΟΥ ΔΕΣΜΟΥ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΔΕΣΜΟΥ Ο δεσμός αυτός δημιουργείται από τη σύνδεση του ΟΗ της πεντόζης του 1 ου νουκλεοτιδίου με την PO 4 του 2 ου (επόμενου) νουκλεοτιδίου Αποτελεί φαινόμενο συμπύκνωσης και πραγματοποιείται με την αφαίρεση ενός μορίου H 2 Ο
MONTEΛO ΤΗΣ ΔΙΠΛΗΣ ΕΛΙΚΑΣ ΤΟΥ DNA Η διατύπωση του μοντέλου της διπλής έλικας τo 1953 είναι η μεγαλύτερη βιολογική ανακάλυψη του 20ου αιώνα Ήταν αποτέλεσμα της ερευνητικής εργασίας δύο ομάδων επιστημόνων: Του Watson & Crick Toυ Wilkins & της Franklin
6 ΣΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ 1. Το μόριο DNA είναι δίκλωνο, αποτελείται από 2 πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες 2. Το μόριο έχει δύο περιοχές α. ένα σταθερό σκελετό Αποτελείται από μόρια φωσφορικής ομάδας - δεοξυριβόζης ενωμένων με ομοιοπολικό δεσμό (φωσφοδιεστερικό) που επαναλαμβάνονται. Βρίσκεται στο εξωτερικό του μορίου και είναι υδρόφιλος β. ένα μεταβλητό μέρος Είναι οι αζωτούχες βάσεις Βρίσκονται προς το εσωτερικό του μορίου και είναι υδρόφοβες
3. Οι αζωτούχες βάσεις των νουκλεοτιδίων της μιας αλυσίδας συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου με τις αζωτούχες βάσεις των νουκλεοτιδίων της απέναντι αλυσίδας με βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας 4. ( Σύνδεση Α-Τ & G-C ) Η ΑΔΕΝΙΝΗ (A) συνδέεται με δύο δεσμούς υδρογόνου μόνο με τη ΘΥΜΙΝΗ (T) και αντίστροφα Η ΚΥΤΟΣΙΝΗ (C) συνδέεται με τρεις δεσμούς υδρογόνου μόνο με τη ΓΟΥΑΝΙΝΗ (G) και αντίστροφα 5. Οι δύο αλυσίδες ενός μορίου DNA είναι συμπληρωματικές 6. Οι δύο αλυσίδες ενός μορίου DNA είναι αντιπαράλληλες.
ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ - ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΤΟΥ DNA ως ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ Αποθήκευση της γενετικής πληροφορίας: Στο DNA περιέχονται οι πληροφορίες που καθορίζουν όλα τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού Οι πληροφορίες αυτές οργανώνονται σε λειτουργικές μονάδες, τα γονίδια Διατήρηση και μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας: Από κύτταρο σε κύτταρο και από οργανισμό σε οργανισμό Εξασφαλίζεται με τον αυτοδιπλασιασμό του DNA - ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Έκφραση της γενετικής πληροφορίας: Επιτυγχάνεται με τη σύνθεση των πρωτεϊνών - ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ
DNA υπάρχει : Στον ΠΥΡΗΝΑ Στα ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ Στους ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΕΣ Στα οργανίδια βρίσκεται σε πολύ μικρό ποσοστό και σχετίζεται με τις λειτουργίες που πραγματοποιούνται σε αυτά. Τα οργανίδια έτσι χρειάζονται και τις πληροφορίες που βρίσκονται στο DNA του πυρήνα και γι αυτό η λειτουργία τους δεν είναι ανεξάρτητη από τη λειτουργία του πυρήνα και χαρακτηρίζονται ως ΗΜΙΑΥΤΟΝΟΜΑ ΟΡΓΑΝΙΔΙΑ
ΔΙΑΦΟΡΕΣ DNA - RNA DNA Μόριο ΔΙΚΛΩΝΟ ΔΕΟΞΥΡΙΒΟΖΗ ως πεντόζη ΑΖΩΤΟΥΧΕΣ ΒΑΣΕΙΣ A, T, G, C RNA Μόριο ΜΟΝΟΚΛΩΝΟ ΡΙΒΟΖΗ ως πεντόζη ΑΖΩΤΟΥΧΕΣ ΒΑΣΕΙΣ A, U, G, C
ΕΙΔΗ RNA - ΤΥΠΟΙ Υπάρχουν 4 είδη μορίων RNA Αγγελιοφόρο RNA (m-rna) Μεταφέρει τη γενετική πληροφορία του DNA στα ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ (τόπο σύνθεσης των πρωτεϊνών ) Μεταφορικό RNA (t-rna) Μεταφέρει ένα συγκεκριμένο αμινοξύ στα ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ (τόπο σύνθεσης των πρωτεϊνών ) Ριβοσωμικό RNA (r-rna) Συνδέεται με πρωτεΐνες και σχηματίζει τα ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ (τόπο σύνθεσης των πρωτεϊνών ) Μικρό πυρηνικό RNA (sn-rna) Συνδέεται με πρωτεΐνες και συμμετέχει στην επεξεργασία του m-rna
3. ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ - ΣΑΚΧΑΡΑ ΡΟΛΟΣ: Λειτουργικός - Αποθήκη ενέργειας Δομικός Κυτταρίνη Κυτταρικό τοίχωμα φυτών ΜΟΝΟΜΕΡΗ: γλυκόζη κυριότερο ΜΟΝΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΤΡΙΟΖΕΣ (3C) ΠΕΝΤΟΖΕΣ (5C) ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΔΙΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΕΞΟΖΕΣ (6C) ΜΑΛΤΟΖΗ ΣΑΚΧΑΡΟΖΗ ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΑΜΥΛΟ ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ ΛΑΚΤΟΖΗ
ΤΡΙΟΖΕΣ (3C) ΜΟΝΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΠΕΝΤΟΖΕΣ (5C) Δεοξυριβόζη, Ριβόζη ΕΞΟΖΕΣ (6C) Γλυκόζη Φρουκτόζη Γαλακτόζη ΜΑΛΤΟΖΗ Γλυκόζη + Γλυκόζη, ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ ΔΙΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΣΑΚΧΑΡΟΖΗ Γλυκόζη + Φρουκτόζη ΛΑΚΤΟΖΗ Γλυκόζη + Γαλακτόζη ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΑΜΥΛΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ Φυτικός, αποθήκη ενεργειας Ζωϊκός, αποθήκη ενεργειας ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ Φυτικός, δομικός ρόλος
3. ΛΙΠΙΔΙΑ - ΛΙΠΗ ΡΟΛΟΣ: Λειτουργικός - Αποθήκη ενέργειας Δομικός Φωσφολιπίδια ΜΟΝΟΜΕΡΗ: Είναι πολλά και διαφορετικά Χαρακτηριστικό: Δε διαλύονται στο νερό Α. ΟΥΔΕΤΕΡΑ ΛΙΠΗ ΔΙΑΚΡΙΣΗ Β. ΦΩΣΦΟΛΙΠΙΔΙΑ ΣΤΕΡΟΕΙΔΗ
Α. ΟΥΔΕΤΕΡΑ ΛΙΠΗ ΔΟΜΗ: 3 μόρια λιπαρών οξέων 1 μόριο γλυκερόλης ΔΙΑΚΡΙΣΗ Κορεσμένα ΛΙΠΗ Βρίσκονται κυρίως στα ΖΩΑ, ΣΤΕΡΕΗ ΜΟΡΦΗ (βούτυρο) Ακόρεστα ΛΙΠΗ Βρίσκονται κυρίως στα ΦΥΤΑ, ΥΓΡΗ ΜΟΡΦΗ (ελαιόλαδο) ΡΟΛΟΣ: Αποθήκη ενέργειας για το κύτταρο. Για το ίδιο βάρος, περικλείουν ΔΙΠΛΑΣΙΑ ποσότητα ενέργειας από τους Υδατάνθρακες Θερμομονωτικός, συσσώρευση στον υποδόριο ιστό
Β. ΦΩΣΦΟΛΙΠΙΔΙΑ ΔΟΜΗ: 2 μόρια λιπαρών οξέων 1 μόριο γλυκερόλης 1 φωσφορική ομάδα 1 μικρό πολικό μόριο ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΜΕΡΗ ΜΟΡΙΟΥ ΚΕΦΑΛΗ ΥΔΡΟΦΙΛΗ (γλυκερόλη, φωσφορική ομάδα μικρό πολικό μόριο) ΟΥΡΑ - ΥΔΡΟΦΟΒΗ (λιπαρά οξέα) Κατά την τοποθέτηση τους στο νερό, σχηματίζουν ένα στρώμα. Σε αυτό οι Υδρόφιλες κεφαλιές βρίσκονται στον νερό και οι Υδρόφοβες ουρές προβάλλουν προς την εξωτερική επιφάνεια.
Στα κύτταρα, στην πλασματική μεμβράνη, τα φωσφολιπίδια συγκροτούν ΔΙΠΛΟΣΤΙΒΑΔΑ Υδρόφιλες κεφαλές : Εξωκυτταρικο- Ενδοκυτταρικό περιβάλλον Υδρόφοβες ουρές: βρίσκονται στο εσωτερικό της διπλοστιβάδας Έλξη μεταξύ των Υδρόφοβων ουρών Δημιουργία σταθερής και στενής σύνδεσης Βασική ιδιότητα για τη σύνθεση και λειτουργία των ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ
Η ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΕΧΕΙ ΔΙΠΛΟΣΤΟΙΒΑΔΑ ΦΩΣΦΟΛΙΠΙΔΙΩΝ ΕΤΣΙ: Επειδή το κυτταρόπλασμα και το μεσοκυττάριο υγρό έχουν νερό, η πλασματική μεμβράνη και όλες οι μεμβράνες των κυτταρικών οργανιδίων έχουν φωσφολιπίδια που διατάσσονται ως εξής : ΕΞΩ ΑΠΟ ΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΕΧΕΙ ΝΕΡΟ Υδρόφοβες ουρές Υδρόφιλη κεφαλή Υδρόφιλη κεφαλή ΜΕΣΑ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΕΧΕΙ ΝΕΡΟ
Γ. ΣΤΕΡΟΕΙΔΗ ΔΟΜΗ: Διαφορετική από τις άλλες κατηγορίες Κυριότερο στεροειδές ΧΟΛΗΣΤΕΡΟΛΗ προκαλεί προβλήματα στην υγεία Αρτηριοσκλήρυνση Ρόλος δομικός: συστατικό της πλασματικής μεμβράνης των ΖΩΪΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ