Chemiczne podstawy życia

Każdy organizm ma budowę hierarchiczną – od prostych pierwiastków, przez związki chemiczne, komórki, tkanki, aż do całych układów. W organizmach występują dwa główne typy związków: organiczne (białka, lipidy, węglowodany i kwasy nukleinowe) oraz nieorganiczne (woda i sole mineralne).

Pierwiastki dzielimy na makroelementy (stanowiące ponad 0,01% suchej masy organizmu) oraz mikroelementy (poniżej 0,01%). Do makroelementów biogennych zaliczamy węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor i siarkę. Inne makroelementy to wapń, magnez, potas, sód i chlor.

Woda jest głównym związkiem nieorganicznym w organizmach. Jej właściwości mają kluczowe znaczenie dla życia - jest dobrym rozpuszczalnikiem (umożliwia reakcje chemiczne), ma duże ciepło właściwe (chroni przed zmianami temperatury) i wysokie ciepło parowania (pomaga w termoregulacji).

Węglowodany to związki zbudowane z węgla, wodoru i tlenu. Dzielimy je na:

• Cukry proste (np. glukoza, fruktoza, ryboza) - o słodkim smaku
• Dwucukry (np. maltoza, laktoza, sacharoza) - złożone z dwóch cukrów prostych
• Wielocukry (np. skrobia, glikogen, celuloza) - zbudowane z wielu cukrów prostych, zwykle bez słodkiego smaku

Ciekawostka! Dzięki specjalnym odczynnikom możemy wykrywać węglowodany - do wykrywania glukozy używamy odczynnika Fehlinga, a do skrobi płynu Lugola. Wypróbuj na lekcji!

Białka, lipidy i kwasy nukleinowe

Białka to polimery zbudowane z 20 różnych aminokwasów. Możemy je podzielić na proste (zbudowane wyłącznie z aminokwasów, np. histony, keratyna) oraz złożone (zawierające część niebiałkową, np. hemoglobina, kolagen). Białka pełnią w organizmie różnorodne funkcje: enzymatyczne, strukturalne, magazynujące i transportowe.

Pod wpływem czynników fizycznych (np. wysoka temperatura, promieniowanie UV) i chemicznych (kwasy, zasady, alkohole) białka ulegają denaturacji – naruszeniu ich struktury przestrzennej. Wiele białek w wodzie tworzy roztwory koloidalne i może ulegać koagulacji, czyli łączeniu cząsteczek w większe struktury.

Lipidy to związki zawierające węgiel, wodór i tlen. Dzielimy je na proste (tłuszcze właściwe, woski) i złożone (fosfolipidy, glikolipidy). Lipidy pełnią funkcje zapasowe, budulcowe i ochronne w organizmach. Mogą występować w stanie stałym lub ciekłym, mają też różne pochodzenie (roślinne lub zwierzęce).

Kwasy nukleinowe (DNA i RNA) to polimery zbudowane z nukleotydów. DNA jest materiałem genetycznym organizmu - nośnikiem informacji genetycznej. RNA pełni ważną funkcję w syntezie białek i występuje w trzech głównych typach: rRNA, tRNA i mRNA. Każdy nukleotyd składa się z cukru (ryboza lub deoksyryboza), zasady azotowej i reszty fosforanowej.

Zapamiętaj! W DNA występują zasady: adenina, cytozyna, guanina i tymina, a w RNA zamiast tyminy jest uracyl. Zasady łączą się według zasady komplementarności: A=T (lub U w RNA), C=G.