Chemické složení živých organismů
Jak se z toho učit
- 1Jdi shora dolů. U schémat si nejdřív zkus říct, co na nich je, a teprve potom čti text pod nimi.
- 2Úlohy z listu Chemická stopa jsou rovnou v kapitolách. Vzorové odpovědi na celý list najdeš v kapitole 8.
- 3Na konec Kde se chybuje a test nanečisto. Co neumíš, označ Zopakovat a před testem si to projdi znovu.
Co musíš umět
1Prvky v živých tělech
Prvkům, ze kterých se skládají živé organismy, se říká biogenní prvky. Patří k nim asi dvě třetiny prvků periodické soustavy, hlavně ty lehké, s nízkou atomovou hmotností. Na tabulce níže je vidět, že se drží v horních řádcích.
Stopa z těla
Úloha 1 z listu. Laboratoř našla ve vzorku těla těchto 18 prvků. Vyber skupinu a klepni na prvky, které do ní patří. Klidně podle odhadu, vysvětlení je hned pod tím.
Čtyři skupiny prvků
- Makroprvky (makroelementy). 11 prvků, dohromady až 99,9 % hmotnosti živých těl. Dělí se na dvě skupiny: Makrobiogenní (plastické) C, O, H, N tvoří až 95 % živé hmoty. „Plastické“ znamená stavební, staví se z nich tělo. Ostatní makroprvky S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl: 7 prvků, asi 4,9 % živé hmoty.
- Mikroprvky (stopové prvky, mikroelementy). V těle jich je jen stopové množství, ale bez nich to nejde. Mají katalytickou úlohu, jsou to biokatalyzátory: bývají součástí enzymů, hormonů a barviv. Hlavně Fe a I, dále třeba Cu, Zn, Mn, Co, F a Se.
- Akcidentální prvky (přídatné). Neškodné, snad nevýznamné. Do těla se dostanou, když je jich v okolí hodně. Příklady: zlato v paroží zvěře, Ag a Sr, který se ukládá do kostí místo vápníku.
- Toxické prvky škodí už v malém množství a hromadí se v těle, třeba Pb (olovo) a Hg (rtuť). Patří sem i Cd a As.
Selen býval akcidentální prvek. Pak se zjistilo, že je v aminokyselině selenocysteinu, kterou potřebuje řada enzymů. Dnes je to nezbytný stopový prvek.
Kolik čeho v nás je
Dusík je dopočtený: C, H, O a N dohromady dávají asi 95 %.
Nejvíc je kyslíku, ne uhlíku. Kyslík a vodík jsou hlavně ve vodě, která tvoří zhruba 60 % těla. Pořadí čtyř nejzastoupenějších si pamatuj jako O, C, H, N.
7 ostatních makroprvků ve třech skupinách: S a P jsou v biomolekulách, Ca a Mg v kostech (Mg i v chlorofylu), Na, K a Cl jsou ionty v tělních tekutinách.
Kolik a čeho
Klikni na odpověď.
- Kolik je makroprvků?
- Kolik je makrobiogenních (plastických) prvků?
- Kterého prvku je v živé hmotě nejvíc?
- Kolik procent hmotnosti tvoří všechny makroprvky dohromady?
- Mikroprvkům se podle jejich úlohy říká…
- Stroncium, které se ukládá do kostí místo vápníku, je prvek…
- Selen se dnes řadí mezi…
2Co který prvek dělá
Úkolem listu Chemická stopa není prvky jen vyjmenovat, ale vědět, co v těle dělají a proč bez nich život nefunguje.
Uhlík
Uhlík tvoří 19,4 % živé hmoty a je základním prvkem všech organických sloučenin, kde tvoří uhlíkové řetězce. Je čtyřvazný a umí se vázat sám se sebou do dlouhých řetězců, větví a kruhů. Proto z něj vzniká obrovské množství různých molekul.
V neživé přírodě je hlavně v CO2 a v uhličitanech (vápenec CaCO3), v živé přírodě v organických látkách. Mezi oběma světy ho přenáší koloběh:
Proč se dnes množství CO2 mění?
Lidé spalují fosilní paliva (uhlí, ropu, zemní plyn) a kácejí lesy. CO2 přibývá rychleji, než ho rostliny stihnou spotřebovat. Ten jev se jmenuje zesílený skleníkový efekt a vede ke globálnímu oteplování.
Proč je pro život vhodný právě uhlík?
Detektivní otázka z listu. Vyber všechny správné argumenty.
Kyslík, vodík a voda
Kyslík (62,8 %) a vodík (9,3 %) jsou součástí téměř všech organických sloučenin. Jejich hlavním zdrojem je voda.
Voda: funkce a výjimečnost
- 1Rozpouštědlo. Molekula vody je polární, rozpouští soli a polární látky. V roztoku probíhají všechny reakce v buňce.
- 2Přenos látek. Krev, míza i rostlinné šťávy jsou vodné roztoky.
- 3Stálá teplota. Voda pojme hodně tepla, pomalu se ohřívá i chladne. Odpařování potu tělo ochlazuje.
- 4Účastní se reakcí, třeba fotosyntézy nebo štěpení živin.
- 5Led plave. Voda je nejhustší při 4 °C, takže led zůstane nahoře a život pod ním přečká zimu.
Dusík
Dusík je vázán hlavně v aminokyselinách a bílkovinách (v jejich aminových skupinách –NH2) a v nukleových kyselinách. Vzdušný dusík N2 ale rostliny ani živočichové přímo využít neumí. Nejdřív ho musí navázat bakterie:
- fixaceBakterie převedou N2 ze vzduchu na amonné ionty. Symbiotické (nitrogenní) bakterie žijí v hlízkách na kořenech bobovitých rostlin (hrách, fazole, jetel), jiné volně v půdě.
- amonizaceRozkladači (bakterie a houby) rozloží odumřelá těla a výkaly na amoniak / NH4+.
- nitrifikaceNitrifikační bakterie ve dvou krocích: nitritace NH4+ → dusitany NO2−, nitratace dusitany → dusičnany NO3−.
- asimilaceRostliny přijmou dusičnany kořeny a postaví z nich bílkoviny. Živočichové dusík dostanou v potravě.
- denitrifikaceDenitrifikační bakterie vrátí dusičnany zpět do vzduchu jako N2.
Síra, fosfor, vápník
Síra S
- Kde
- v aminokyselinách cystein, cystin a methionin, a tedy v bílkovinách
- Také
- v látkách s katalytickými účinky: vitamín B1, biotin
Fosfor P
- Kde
- kyselina trihydrogenfosforečná H3PO4 a její soli. Její zbytek fosfát je v nukleových kyselinách, v ATP a ve fosfolipidech membrán.
- Kosti
- tělo má asi 700 g fosforu, z toho 600 g v kostech
Vápník Ca
- Podoba
- kation Ca²+
- Funkce
- kosti a zuby, ale i stah svalů, srážení krve a předávání signálů mezi buňkami
Proto není správné říct, že vápník je „jen stavební prvek kostí“. Jako ion Ca²+ řídí i svaly a signály mezi buňkami.
Ionty a stopové prvky
V organismu prvky často nejsou neutrální atomy, ale ionty, tedy nabité částice: kationty (+) a anionty (−).
- Na+Sodíknervový vzruch, osmotická rovnováha. Hlavní kation mimo buňky.
- K+Draslíknervová a svalová činnost. Hlavní kation uvnitř buněk (intracelulární). Nedostatek: poruchy svalů a nervů.
- Cl−Chlorosmotická rovnováha a elektrická neutralita (vyrovná kladné ionty). V žaludku jako HCl.
- Mg2+Hořčíkcentrální prvek chlorofylu, bez něj fotosyntéza neběží normálně. Aktivuje enzymy. Nedostatek: listy žloutnou.
- Ca2+Vápníkkosti a zuby, stah svalů, srážení krve, signalizace. Nedostatek: špatná mineralizace kostí a zubů.
- Fe2+/3+Železov krevních barvivech (hemoglobin, myoglobin) a buněčných barvivech cytochromech. V těle 4–5 g. Nedostatek: chudokrevnost, únava, bledost, krev přenáší méně kyslíku.
- IJódv hormonu štítné žlázy tyroxinu. Nedostatek: zvětšená štítná žláza (struma). Proto se prodává jodidovaná sůl.
Zelený chlorofyl = hořčík Mg. Červený hemoglobin = železo Fe. Tyhle dva se pletou nejčastěji.
Identita neznámého prvku
Úloha 2 z listu. Kdo jsem?
- Jsem v molekulách, které uchovávají genetickou informaci. Najdeš mě také v ATP a v membránových fosfolipidech.
- Jsem nezbytný pro přenos nervových vzruchů a podílím se na udržování osmotické rovnováhy buněk.
- Jsem součástí hemoglobinu. Díky mně mohou červené krvinky efektivně přenášet kyslík.
- Jsem významnou součástí kostí a zubů, ale podílím se také na signalizaci mezi buňkami a svalové kontrakci.
- Jsem centrálním prvkem chlorofylu. Bez mé přítomnosti by fotosyntéza neprobíhala normálně.
Když prvek změní svou podobu
Úloha 4 z listu. Přiřaď iontu písmeno jeho funkce.
- Na+
- K+
- Ca2+
- Mg2+
- Cl−
- Fe2+ / Fe3+
Biologická havárie
Úloha 5 z listu. Kterého prvku je nedostatek?
- Člověk je výrazně unavený, bledý a má sníženou schopnost přenášet kyslík.
- Dochází k poruchám svalové a nervové činnosti.
- Dochází k poruchám mineralizace kostí a zubů.
- Rostlina má narušenou tvorbu chlorofylu a listy jí žloutnou.
- Člověku se zvětšuje štítná žláza.
3Sušina a popelovina
Jak zjistit, z čeho se organismus skládá? Vzorek se nejdřív vysuší a potom spálí.
Sušina
Co zbude po vysušení: anorganické i organické látky. Vodu ale nejde odstranit úplně beze zbytku.
Popelovina
Co zbude po spálení: jen anorganické látky, organické shoří. Typicky CaCO3, Ca3(PO4)2, SrSO4 a SiO2.
4Organické látky
Organické látky jsou sloučeniny uhlíku. Jak se látka chová, určují její funkční skupiny (charakteristické skupiny).
Polární skupiny
- –COOHkarboxylová
- –OHhydroxylová
- –NH2aminová
Ionizují, takže jsou rozpustné ve vodě, ale nerozpustné v tucích. Takové látky jsou hydrofilní.
Nepolární skupiny
- –CH3methyl
- –C2H5ethyl
- –CnH2n+1alkyly obecně
Nerozpustné ve vodě, ale rozpustné v tucích. Takové látky jsou lipofilní.
Jen C a H = nepolární. Jakmile je ve skupině i jiný prvek (O, S, N, P), je polární.
Ze slidu: Proč se lední medvěd rozpustil ve vodě? Protože byl polární.
Polární, nebo nepolární?
Použij pravidlo nahoře.
- –OH
- –CH3
- –COOH
- –C2H5
- –NH2
- –SH
- Látka s mnoha skupinami –OH je…
- Látka s dlouhým uhlovodíkovým řetězcem je…
Malé molekuly a biopolymery
Nízkomolekulární látky jsou malé molekuly: monosacharidy, aminokyseliny, nukleotidy, mastné kyseliny, glycerol, vitamíny. Některé z nich jsou stavebními kameny makromolekulárních látek, biopolymerů. Biopolymer je dlouhý řetězec z mnohokrát opakované jednotky.
- bílkovinyz aminokyselin
- polysacharidyz monosacharidů
- nukleové kyselinyz nukleotidů
Tuky biopolymery nejsou, nemají opakující se jednotku.
5Sacharidy
Sacharidy (glycidy, nesprávně cukry nebo uhlovodany) jsou nejrozšířenější organické látky. Dělí se podle počtu jednotek:
Monosacharidy
Rozlišují se podle toho, kolik atomů uhlíku měl jejich původní řetězec.
Hexózy (6 C)
Glukóza (hroznový cukr) je transportní cukr v tělních tekutinách, v krvi. Bere se z rozložené potravy nebo ze štěpení glykogenu ve tkáních. Podává se i při umělé výživě.
Fruktóza (ovocný cukr) je důležitý meziprodukt metabolismu glukózy.
Pentózy (5 C)
Ribóza a deoxyribóza jsou součástí nukleových kyselin. Liší se jediným kyslíkem na druhém uhlíku, odtud „de-oxy“ = bez kyslíku.
Disacharidy
Oligosacharidy mají 2–10 jednotek. Nejdůležitější jsou disacharidy, tedy dvě spojené jednotky:
- G+FSacharóza (řepný, třtinový cukr) = glukóza + fruktózaběžný cukr, z cukrové řepy a cukrové třtiny
- G+GMaltóza (sladový cukr) = glukóza + glukózav těle meziprodukt štěpení škrobu a glykogenu; ve sladu na pivo
- G+GaLaktóza (mléčný cukr) = glukóza + galaktózav mléce savců
Polysacharidy
Obsahují mnoho monosacharidových jednotek a jsou to nejrozšířenější sacharidy.
Škrob · zásobní, rostliny
Glykogen · zásobní, živočichové
Celulóza · stavební, rostliny
Škrob, glykogen i celulóza jsou všechny jen z glukózy. Liší se tím, jak jsou jednotky spojené a rozvětvené.
Zásobní
- Vlastnost
- ve vodě bobtnají, popř. se rozpouštějí
- Škrob
- z glukózy, rostlinný; bílý prášek, s horkou vodou maz
- Glykogen
- „živočišný škrob“, rozvětvené řetězce glukózy; bílý prášek, ve vodě koloidní roztok; zásoba v játrech a svalech
Stavební
- Vlastnost
- ve vodě nerozpustné
- Celulóza
- jen glukóza; buněčné stěny rostlin, nejhojnější polysacharid rostlin; bavlna, dřevo
- Tunicin
- podobný celulóze; ochranný obal těla pláštěnců
- Chitin
- kutikula členovců, buněčná stěna hub
Mukopolysacharidy
- Kde
- mezibuněčné hmoty, hlen, sliz měkkýšů, kloubní pouzdra
- Heparin
- brání srážení krve; v prokrvených orgánech (játra, srdce, plíce, ledviny)
- K. hyaluronová
- pojivová tkáň a stěny kapilár; drží buněčné struktury v rosolovitém stavu, brání průniku cizorodých látek a patogenů
Celulózu nestrávíme, přesto je pro trávení důležitá: jako vláknina podporuje peristaltiku střev. Výjimkou jsou bachořci (kráva, ovce), kterým ji rozloží mikroorganismy v bachoru. Peptidoglykan (murein) tvoří buněčné stěny bakterií.
Který sacharid?
Klikni na odpověď.
- Transportní cukr v krvi, podává se při umělé výživě
- Pentóza v DNA
- Glukóza + fruktóza
- Dvě glukózy
- Cukr v mléce savců
- Zásoba cukru v játrech a svalech
- Krunýř brouka a buněčná stěna hub
- Ochranný obal pláštěnců
- Brání srážení krve
- Buněčná stěna bakterií
- Stavební polysacharidy…
6Lipidy
Tuky (lipidy) jsou estery glycerolu s mastnými kyselinami, nasycenými i nenasycenými. Ve vodě jsou nerozpustné.
| kyselina | vzorec | b. t. | |
|---|---|---|---|
| nasycené | laurová | C11H23COOH | 44 °C |
| palmitová | C15H31COOH | 63 °C | |
| stearová | C17H35COOH | 70 °C | |
| nenasycené | palmitoolejová | C15H29COOH | 0 °C |
| olejová | C17H33COOH | 16 °C | |
| linolová | C17H31COOH | −5 °C |
U linolové chybí v prezentaci minus, taje při −5 °C.
Nenasycené mají dvojnou vazbu, řetězec se v ní zalomí a molekuly se k sobě nepřiloží tak těsně. Proto tají při nižší teplotě: rostlinné oleje (hodně nenasycených) jsou tekuté, sádlo a máslo (hodně nasycených) pevné.
Nasycená má v řetězci CnH2n+1, třeba C17H35. Každá dvojná vazba ubere 2 vodíky.
Nasycená, nebo nenasycená?
Spočítej vodíky: nasycená má 2·n + 1.
- C17H35COOH
- C17H33COOH
- C15H31COOH
- C17H31COOH
Druhy lipidů
Neutrální tuky
- rezerva energie a látek rozpustných v tucích (vitamíny A, D, E, K)
- izolace proti ztrátám tepla, vlhkosti a mechanickým vlivům
- v tukových tkáních pod kůží a na povrchu orgánů
Vosky
- rostliny: na povrchu listů a plodů, zpevňují povrch a chrání před vysycháním
- živočichové: lanolin z ovčí vlny, včelí vosk
Fosfolipidy
- lecitiny = emulgátory, např. fosfatidylcholin; rozpouštějí neutrální tuky, a tak pomáhají přesouvat tuky v těle
- stavební složka buněčných membrán
- sfingomyeliny: v mozku a obalech nervů, u člověka až 25 % všech tuků
Steroidy
- lipofilní látky odvozené od steranu
- cholesterol, vitamín D, steroidní hormony (testosteron, pohlavní a jiné), soli žlučových kyselin
- v přírodě velmi rozšířené, fyziologicky vysoce aktivní
Který lipid?
Klikni na odpověď.
- Cholesterol
- Lanolin z ovčí vlny
- Lecitin
- Podkožní tuk, který izoluje proti chladu
- Testosteron
- Sfingomyelin v obalech nervů
- Lesklá vrstva na povrchu listů a jablek
- Vitamín D
7Bílkoviny
Bílkoviny (proteiny) jsou základní jednotka pro výstavbu živé hmoty. Najdeš je v buněčných jádrech, jako stavební bílkoviny, enzymy, proteohormony, protilátky i ve virech. Jejich stavebními jednotkami jsou aminokyseliny.
Peptidická vazba
Aminokyseliny se spojují peptidickými vazbami: karboxyl jedné reaguje s aminoskupinou druhé a odštěpí se voda. Tak vzniká peptidický řetězec.
H2N–CHR–COOH + H–NH–CHR–COOH
→ H2N–CHR–CO–NH–CHR–COOH + H2O
–CO–NH– je peptidická vazba. OH z karboxylu a H z aminoskupiny dají dohromady vodu.
Aminokyseliny
- Aminokyselin známe kolem 200, ale bílkoviny běžně tvoří jen 20.
- Objevily se další: 21. selenocystein (se selenem), 22. pyrolysin (při tvorbě enzymu), 23. N-formylmethionin (začátek translace u bakterií).
- Esenciální aminokyseliny tělo neumí vytvořit samo, musí je přijmout v potravě. Neesenciální si vytvoří.
8 esenciálních aminokyselin
Methionin si pamatuj i od síry: je to jedna ze tří aminokyselin se sírou (cystein, cystin, methionin).
Jednoduché a složené bílkoviny
Jednoduché (proteiny)
jen peptidické řetězce aminokyselin, stovky až tisíce
- Albuminy
- v krvi a míze, ve vaječném bílku, v mléce savců
- Globuliny
- sérové, mléčné a svalové (aktin a myosin). Fibrinogen se účinkem trombinu mění na nerozpustný fibrin, a tím se krev sráží.
- Histony
- v jádrech, součást chromatinu, vázané na DNA
- Skleroproteiny
- nerozpustné, strukturální; zpevňují tělo a oporné tkáně: kolageny, elastiny, retikuliny. Nejstálejší je keratin (pokožka, peří, vlna, chlupy).
Složené (proteidy)
bílkovina + nebílkovinná složka = prostetická skupina
- Fosfoproteiny
- prostetická skupina je zbytek H3PO4. Kasein, hlavní bílkovina mléka, obsahuje všechny nezbytné aminokyseliny.
- Glykoproteiny
- bílkovina + cukr. Muciny ve slinách, žaludeční a střevní šťávě tvoří hlen, který chrání sliznice.
- Chromoproteiny
- prostetická skupina je barevná látka s atomem kovu: hemoglobin (Fe), hemocyanin (Cu), modrá krev měkkýšů a členovců.
Která bílkovina?
Klikni na odpověď.
- Peří, vlna, chlupy, pokožka
- Mění se na fibrin a krev se sráží
- Bílkoviny vázané na DNA v jádře
- Svalové bílkoviny
- Kasein je…
- Mucin ve slinách je…
- Hemoglobin je…
- Kov v hemocyaninu
- Kolagen patří mezi bílkoviny…
- Která aminokyselina je esenciální?
- Při vzniku peptidické vazby se odštěpí…
Velká šestka
Úloha 6 z listu. Které z prvků C, H, O, N, P, S molekula obsahuje? Označ všechny.
8List Chemická stopa: vzorové odpovědi
Ke každé úloze listu. Nejdřív si odpověz sám, pak rozklikni a porovnej. Otevřené otázky stačí napsat vlastními slovy, hlavní myšlenka je tučně.
9 úloh a mini-slovníček
Úlohy 1, 2, 4, 5 a 6 sis vyzkoušel nahoře.
Stopa z těla: rozděl prvky do skupin. Které 4 prvky jsou nejvíc zastoupené?
| Makroprvky | C, O, H, N, P, S, Ca, Na, K, Mg, Cl | stavba těla (CHON), biomolekuly (S, P), kosti (Ca), ionty (Na, K, Cl, Mg) |
|---|---|---|
| Mikroprvky | Fe, I | biokatalyzátory: Fe v hemoglobinu, I v tyroxinu |
| Akcidentální | Au, Ag, Sr | neškodné, snad nevýznamné, z okolí |
| Toxické | Pb, Hg | jedovaté, hromadí se v těle |
Nejvíc zastoupené: O, C, H, N (až 95 % živé hmoty).
Identita neznámého prvku A–E a otázky „proč“
A = fosfor. Fosfát je v DNA a RNA, v ATP a ve fosfolipidech. Energie: v ATP jsou fosfáty spojené vazbami, které při rozpadu uvolní energii. Genetická informace: fosfát spojuje nukleotidy do řetězce DNA a RNA.
B = sodík, v organismu jako kation Na+.
C = železo. Při nedostatku chudokrevnost: krev přenáší málo kyslíku, únava, bledost.
D = vápník. Není „jen stavební“: jako Ca²+ řídí svalový stah, srážení krve a signály mezi buňkami.
E = hořčík. Je ve středu chlorofylu, který zachycuje světelnou energii. Bez Mg není chlorofyl a rostlina neumí světlo využít.
Prvky, které drží život pohromadě: C, H, O, N, P, S. Příklad látky a význam. Proč je pro život vhodný uhlík?
| C | glukóza, všechny organické látky | kostra všech biomolekul |
|---|---|---|
| H | voda, organické látky | součást vody a všech biomolekul |
| O | voda, glukóza, O2 | voda, buněčné dýchání |
| N | aminokyseliny, bílkoviny, DNA | aminoskupiny, báze nukleových kyselin |
| P | DNA, ATP, fosfolipidy | genetická informace, energie, membrány, kosti |
| S | cystein, methionin, vitamín B1 | stavba bílkovin |
Uhlík: zaškrtni všechno kromě „je součástí vody“. Vysvětlení: je čtyřvazný a tvoří pevné vazby sám se sebou, takže z něj vznikají dlouhé řetězce, větve a kruhy. Proto existuje obrovské množství různých organických molekul.
Přiřaď iontům funkci: Na+, K+, Ca²+, Mg²+, Cl−, Fe²+/Fe³+
Na+ → B (nervový vzruch, osmotická rovnováha). K+ → E (nervová a svalová činnost, hlavní intracelulární kation). Ca²+ → D (svalová kontrakce, signalizace, kosti). Mg²+ → A (chlorofyl). Cl− → F (osmotická rovnováha, elektrická neutralita). Fe²+/Fe³+ → C (krevní pigment, přenos kyslíku).
Biologická havárie 1–4
1 Fe (únava, bledost, málo kyslíku). 2 K (poruchy svalů a nervů; obhájíš i Ca, Mg, Na). 3 Ca (mineralizace kostí a zubů). 4 Mg (chlorofyl, žloutnutí listů).
Velká šestka: protein, DNA, ATP, tuk. Proč nestačí říct „Organismus je tvořen prvky“?
Protein C, H, O, N, S. DNA C, H, O, N, P. ATP C, H, O, N, P. Tuk C, H, O.
Prvky samy o sobě nežijí. Pro život je nutné, aby byly spojené do konkrétních molekul (bílkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy, lipidy) a ty byly uspořádané do buněk, kde spolu reagují. Záleží na tom, jak jsou atomy poskládané, ne jen z čeho jsou.
„Čím více minerálů, tím zdravější.“ Souhlasíš? Proč škodí nedostatek i nadbytek?
Zaškrtni Záleží na prvku a množství. Každý prvek je potřeba ve správném množství, nadbytek může být jedovatý (třeba Fe nebo Na), a některé prvky (Pb, Hg) škodí v jakémkoli množství.
Nedostatek znamená, že prvek chybí pro svou funkci (bez Fe chudokrevnost). Nadbytek narušuje rovnováhu, prvek se hromadí a otravuje (moc Na zvyšuje tlak, moc Fe poškozuje játra).
Prvky v akci: biologický profil jednoho prvku (vzor pro železo)
Prvek: železo, značka Fe. Kde: v krvi (červené krvinky), ve svalech, v játrech. Podoba: ion Fe²+ / Fe³+, součást biomolekuly. Molekula: hemoglobin. Funkce: přenos kyslíku. Nedostatek: chudokrevnost, únava, bledost. Nadbytek: ukládá se v játrech a poškozuje je. Superpower: „Umím přenášet kyslík do celého těla.“
Finální soud: kdo má nejlepší argument? Může být nezbytný prvek, kterého je jen stopové množství?
Volím Danu: o důležitosti rozhoduje hlavně konkrétní biologická role, nejen množství. Adam bere jen množství, Bára jen jeden prvek, Cyril tvrdí, že jsou všechny stejně důležité, a to neplatí (akcidentální prvky nic nedělají).
Ano. Jód je v těle jen ve stopách, ale bez něj štítná žláza netvoří tyroxin. Podobně železo a hemoglobin.
Mini-slovníček: biogenní prvek, makroprvek, mikroprvek, ion, esenciální prvek
Biogenní prvek: prvek, ze kterého se skládají živé organismy.
Makroprvek: biogenní prvek zastoupený ve velkém množství. 11 prvků, dohromady 99,9 % hmotnosti.
Mikroprvek (stopový): prvek, kterého je v těle jen stopové množství, ale je nezbytný. Má katalytickou úlohu.
Ion: elektricky nabitá částice, která vznikne z atomu přijetím nebo odevzdáním elektronů (kation +, anion −).
Esenciální prvek: prvek nezbytný pro život, který musíme přijímat potravou.
9Kde se chybuje
Nahoře chyba, pod ní správně.
10Test nanečisto
Odpovídej na papír, bez koukání nahoru. Pak rozklikni a porovnej. Asi 25 minut.
22 otázek
Co neumíš, označ Zopakovat. Před testem zapni Jen k zopakování.
Co jsou biogenní prvky a jak je dělíme?
Prvky, ze kterých se skládají živé organismy (asi 2/3 prvků periodické soustavy, hlavně lehké). Dělíme je na makroprvky a mikroprvky, dál rozlišujeme prvky akcidentální a toxické.
Vyjmenuj makrobiogenní prvky a ostatní makroprvky. Kolik procent živé hmoty tvoří?
Makrobiogenní (plastické) C, O, H, N: až 95 %. Ostatní S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl: asi 4,9 %. Všech 11 makroprvků: 99,9 %.
Jakou úlohu mají mikroprvky? Uveď dva a kde jsou.
Katalytickou, jsou to biokatalyzátory. Fe v hemoglobinu a cytochromech (v těle 4–5 g), I v tyroxinu (hormon štítné žlázy).
Co jsou akcidentální prvky? Příklady. Proč mezi ně už nepatří selen?
Přídatné, neškodné, snad nevýznamné; v těle, když je jich v okolí hodně. Zlato v paroží zvěře, Ag, Sr (místo Ca). Selen je v aminokyselině selenocysteinu, nezbytné pro funkci enzymů.
Proč je uhlík základem organických látek? Kde je v neživé a kde v živé přírodě?
Je čtyřvazný a tvoří řetězce, větve a kruhy, takže vzniká obrovské množství molekul. Neživá příroda: CO2, uhličitany (CaCO3). Živá: organické látky.
Popiš koloběh uhlíku. Proč se dnes mění množství CO2 a jak se ten jev jmenuje?
Fotosyntéza váže CO2 do organických látek, potravou přechází do živočichů, dýcháním a rozkladem se vrací. Úbytek vyrovnává i sopečná činnost. Spalování fosilních paliv a kácení lesů zvyšuje CO2: zesílený skleníkový efekt, globální oteplování.
Uveď čtyři funkce vody.
Rozpouštědlo a prostředí reakcí, přenos látek, stálá teplota těla (pojme hodně tepla, pocení), účastní se reakcí (fotosyntéza), led plave (nejhustší při 4 °C).
Ve kterých látkách je dusík? Co dělají bakterie v koloběhu dusíku?
V aminokyselinách a bílkovinách (aminoskupiny) a v nukleových kyselinách. Fixace (hlízkové bakterie bobovitých váží N2), amonizace (rozkladači → NH4+), nitrifikace (NH4+ → dusitany → dusičnany), denitrifikace (dusičnany → N2). Rostliny přijímají dusičnany (asimilace).
Kde v těle je síra a kde fosfor? Kolik fosforu má tělo?
Síra: v aminokyselinách cystein, cystin, methionin (tedy v bílkovinách), ve vitamínu B1 a biotinu. Fosfor: H3PO4 a její soli; fosfát v nukleových kyselinách, ATP, fosfolipidech. Asi 700 g, z toho 600 g v kostech.
Přiřaď: Na+, K+, Ca²+, Mg²+, Cl−, Fe²+.
Na+ nervový vzruch a osmotická rovnováha. K+ nervy a svaly, hlavní kation v buňkách. Ca²+ kosti, stah svalů, signalizace. Mg²+ chlorofyl. Cl− osmotická rovnováha a elektrická neutralita. Fe²+ hemoglobin, přenos kyslíku.
Co je sušina a co popelovina? Co obsahuje popel?
Sušina: po vysušení, anorganické i organické látky (vodu nejde odstranit beze zbytku). Popelovina: po spálení, jen anorganické látky, např. CaCO3, Ca3(PO4)2, SrSO4, SiO2.
Které funkční skupiny jsou polární a které nepolární? Co z toho plyne pro rozpustnost?
Polární –COOH, –OH, –NH2: ionizují, rozpustné ve vodě, ne v tucích (hydrofilní). Nepolární alkyly: nerozpustné ve vodě, rozpustné v tucích (lipofilní). Jen C a H = nepolární.
Co jsou biopolymery? Uveď tři i s jejich stavební jednotkou.
Makromolekuly z mnohokrát opakované jednotky. Bílkoviny z aminokyselin, polysacharidy z monosacharidů, nukleové kyseliny z nukleotidů.
Rozděl sacharidy podle počtu jednotek. Uveď dvě hexózy a dvě pentózy i s jejich rolí.
Mono- (1), oligo- (2–10), polysacharidy (mnoho). Hexózy: glukóza (hroznový, transportní cukr v krvi), fruktóza (ovocný). Pentózy: ribóza (RNA), deoxyribóza (DNA).
Ze kterých jednotek je sacharóza, maltóza a laktóza?
Sacharóza (řepný) = glukóza + fruktóza. Maltóza (sladový) = 2× glukóza. Laktóza (mléčný) = glukóza + galaktóza.
Porovnej škrob, glykogen a celulózu.
Všechny z glukózy. Škrob: zásobní, rostliny. Glykogen: zásobní, živočichové, rozvětvený, v játrech a svalech. Celulóza: stavební, buněčné stěny rostlin, nestravitelná, ale jako vláknina podporuje peristaltiku (bachořci ji rozloží).
Kde je chitin, tunicin, heparin, kyselina hyaluronová a peptidoglykan?
Chitin: kutikula členovců, stěna hub. Tunicin: obal pláštěnců. Heparin: brání srážení krve (játra, srdce, plíce, ledviny). Kyselina hyaluronová: pojivo a stěny kapilár, rosolovitý stav, ochrana před patogeny. Peptidoglykan (murein): stěny bakterií.
Co jsou tuky? Čím se liší nasycené a nenasycené mastné kyseliny?
Estery glycerolu s mastnými kyselinami, ve vodě nerozpustné. Nenasycené mají dvojnou vazbu (méně H), nižší bod tání, tvoří oleje. Nasycené (palmitová, stearová) jsou v pevných tucích.
Uveď čtyři skupiny lipidů a ke každé příklad a funkci.
Neutrální tuky: rezerva energie a vitamínů, izolace. Vosky: lanolin, včelí vosk, povrch listů proti vysychání. Fosfolipidy: lecitin (emulgátor), membrány, sfingomyeliny v nervech. Steroidy (od steranu): cholesterol, vitamín D, pohlavní hormony, žlučové kyseliny.
Napiš obecný vzorec aminokyseliny a popiš vznik peptidické vazby.
H2N–CHR–COOH. Karboxyl jedné AK reaguje s aminoskupinou druhé, odštěpí se voda a vznikne vazba –CO–NH–. Řetězec AK = peptidický řetězec.
Kolik aminokyselin tvoří bílkoviny? Co jsou esenciální AK? Vyjmenuj je.
Asi 200 známe, běžně 20 (další: 21. selenocystein, 22. pyrolysin, 23. N-formylmethionin). Esenciální si tělo neumí vytvořit: valin, leucin, izoleucin, fenylalanin, tryptofan, lyzin, methionin, threonin.
Rozděl bílkoviny na jednoduché a složené. Ke každé skupině dva příklady.
Jednoduché (proteiny): albuminy (krev, bílek), globuliny (aktin, myosin, fibrinogen), histony (chromatin), skleroproteiny (kolagen, keratin). Složené (proteidy, s prostetickou skupinou): fosfoproteiny (kasein), glykoproteiny (muciny), chromoproteiny (hemoglobin s Fe, hemocyanin s Cu).
Co nevyšlo, najdeš v příslušné kapitole nahoře. Před testem zapni Jen k zopakování a projdi zbytek ještě jednou.