1. ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ Βιολογία Β’ Λυκείου Γενικής Παιδείας

Εισαγωγή Δομή κυττάρων  λειτουργία Επίπεδα οργάνωσης ζωής με νέες ιδιότητες Φυσικοχημικοί νόμοι άβιας/έμβιας ύλης Ίδια χημικά μόρια = κοινή καταγωγή

ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ + ΠΟΙΚΙΛΟΜΟΡΦΙΑ (ομοιοπολικοί δεσμοί) 1.1. Η χημεία της ζωής Χημικά στοιχεία Περιοδικού Πίνακα  118 Χημικά στοιχεία του πλανήτη  92 Χημικά στοιχεία απαραίτητα για ζωή  27 Βασικά χημικά στοιχεία ζωντανών οργανισμών (96%)  4 Άνθρακας (C) Υδρογόνο (H) Οξυγόνο (O) Άζωτο (N) ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ + ΠΟΙΚΙΛΟΜΟΡΦΙΑ (ομοιοπολικοί δεσμοί)

Η χημεία της ζωής 4%  άλλα στοιχεία: Φώσφορο (P) Θείο (S) Νάτριο (Na) Κάλιο (K) Ασβέστιο (Ca) Μαγνήσιο (Mg) Και άλλα: 0,01%  ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ  απαραίτητα!

1.1 Η χημεία της ζωής

Η Χημεία της ζωής είναι «υγρή» Ζει στο νερό Ενδοκυτταρικά  νερό ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΟΥΣΙΩΝ Πρόσληψη Απέκκριση Κύτταρο αμοιβάδας Κύτταρο ανθρώπου Περιβάλλεται από το μεσοκυττάριο υγρό (υδατικό) Ενδοκυτταρικά  νερό ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΟΥΣΙΩΝ Πρόσληψη Απέκκριση

1.2. Μακρομόρια ΜΟΝΟΜΕΡΗ (δομικοί λίθοι) ΠΟΛΥΜΕΡΗ (μακρομόρια) Αμινοξέα Νουκλεοτίδια Μονοσακχαρίτες ΠΟΛΥΜΕΡΗ (μακρομόρια) ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΝΟΥΚΛΕΪΚΑ ΟΞΕΑ ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ (υδατάνθρακες)

Ομοιοπολικοί δεσμοί ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ Σπάει δεσμός Χρειάζεται H2O ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ Δημιουργείται δεσμός Προκύπτει H2O Επιπλέον δεσμοί (π.χ. υδρογόνου)  συμμετέχουν στη διαμόρφωση των μορίων

Παράδειγμα Μια πρωτεΐνη που αποτελείται από: Χρειάστηκε: 2 αμινοξέα 3 αμινοξέα 4 αμινοξέα … 100 αμινοξέα ν αμινοξέα Χρειάστηκε: 1 μόριο νερού /1 δεσμός 2 μόρια νερού /2 δεσμοί 3 μόρια νερού /3 δεσμοί … 99 μόρια νερού /99 δεσμοί (ν-1) μόρια νερού /(ν-1) δεσμοί

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Πιο διαδεδομένο & πολυδιάστατο Δομικός/Λειτουργικός ρόλος 20 διαφορετικά αμινοξέα  πρωτεΐνες 24 γράμματα  λέξεις

Αμινοξέα >170 στη φύση 20 στις πρωτεΐνες Σταθερό τμήμα: C με αμινομάδα, καρβοξυλομάδα, υδρογόνο Μεταβλητό τμήμα: πλευρική ομάδα (R) Συμπύκνωση: ΟΗ (καρβοξυλομάδας) + Η (αμινομάδας)  διπεπτίδιο, τριπεπτίδιο, …, πολυπεπτίδιο Πρωτεΐνες: C, H, O, N, S

Οργάνωση πρωτεϊνών ΠΡΩΤΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ: αλληλουχία αμινοξέων ΔΕΥΤΕΡΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ: α- έλικα ή β-πτύχωση ΤΡΙΤΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ (3D): αναδίπλωση στο χώρο ΤΕΤΑΡΤΟΤΑΓΗΣ ΔΟΜΗ*: συνδυασμός διαφορετικών αλυσίδων

Δομή & λειτουργία πρωτεϊνών Άνθρωπος > 30.000 πρωτεΐνες Αιμοσφαιρίνη: μεταφέρει O2 Κολλαγόνο: ελαστικότητα δέρματος Ένζυμα: χημικές αντιδράσεις Διαφορετική λειτουργία Διαφορετική δομή [Τριτοταγής (3D)] Διαφορετική πρωτοταγής [=ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΑ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ (δεσμοί μεταξύ R)]

Μετουσίωση πρωτεϊνών Καταστροφή τριτοταγούς δομής (3D)  Καταστροφή λειτουργίας (ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ) Σπάσιμο δεσμών (μεταξύ R) λόγω: Ακραίας θερμοκρασίας Ακραίου pH Παράδειγμα: Αλβουμίνη (ασπράδι αβγού) Διαυγής & παχύρρευστη Άσπρη & στερεά

ΝΟΥΚΛΕΪΚΑ ΟΞΕΑ Πρωτεΐνες  μας αποτελούν Ποιος τις καθορίζει; ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ (DNA)

Νουκλεοτίδια Νουκλεϊκά οξέα: C, H, O, N, P Ριβονουκλεοτίδια (RNA) Δεοξυριβονουκλεοτίδια (DNA) Ριβονουκλεοτίδια (RNA) Φωσφορική ομάδα Πεντόζη (δεοξυριβόζη) Αζωτούχος βάση Αδενίνη (A) Γουανίνη (G) Κυτοσίνη (C) Θυμίνη (T) Φωσφορική ομάδα Πεντόζη (ριβόζη) Αζωτούχος βάση Αδενίνη (A) Γουανίνη (G) Κυτοσίνη (C) Ουρακίλη (U) Νουκλεϊκά οξέα: C, H, O, N, P

Πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα Δινουκλεοτίδιο Τρινουκλεοτίδιο Τετρανουκλεοτίδιο Πολυνουκλεοτίδιο 4 x 4 x 4 x 4 Απεριόριστη δυνατότητα συνδυασμών (4ν)

Δομή & βιολογικός ρόλος DNA 2 πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες Αζωτούχες βάσεις εσωτερικά 2 αλυσίδες συγκρατούνται με δεσμούς H (συμπληρωματικές) A = T G Ξ C Γενετικό υλικό Γενετικές πληροφορίες Μεταβίβαση Πυρήνας – μιτοχόνδρια – χλωροπλάστες

RNA Αγγελιαφόρο (mRNA) Μεταφορικό (tRNA) Ριβοσωμικό (rRNA) Μεταφέρει την πληροφορία από τον πυρήνα στα ριβοσώματα  πρωτεϊνοσύνθεση Μεταφορικό (tRNA) Μεταφέρει τα αμινοξέα στα ριβοσώματα για την πρωτεϊνοσύνθεση Ριβοσωμικό (rRNA) Συστατικό των ριβοσωμάτων (+πρωτεΐνες) Πυρήνας – κυτταρόπλασμα – μιτοχόνδρια – χλωροπλάστες

DNA - RNA Μονόκλωνο Δίκλωνο Πεντόζη: Ριβόζη Πεντόζη: δεοξυριβόζη A, U, G, C Δίκλωνο Πεντόζη: δεοξυριβόζη A, T, G, C

ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ (σάκχαρα) ΜΟΝΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ Τριόζες: 3 άτομα C Πεντόζες: 5 άτομα C (π.χ.?) Εξόζες: 6 άτομα άνθρακα (π.χ. γλυκόζη) ΔΙΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ Μαλτόζη: γλυκόζη + γλυκόζη Σακχαρόζη: γλυκόζη + φρουκτόζη (ζάχαρη) Λακτόζη: γλυκόζη + γαλακτόζη Υδατάνθρακες: C, H, O

ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ (σάκχαρα) ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ Κυτταρίνη: μόνο γλυκόζη, φυτικός, ο πιο διαδεδομένος στη φύση (κυτταρικό τοίχωμα) Άμυλο: μόνο γλυκόζη, αποταμίευση φυτών Γλυκογόνο: μόνο γλυκόζη, αποταμίευση ζώων

ΛΙΠΙΔΙΑ Αποθήκευση ενέργειας (2πλάσια από υδατάνθρακες) Δομικό συστατικό  ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ Θερμομόνωση

ΛΙΠΙΔΙΑ

Ουδέτερα λίπη (τριγλυκερίδια) Αποτελούνται από: 1 μόριο γλυκερόλης 3 μόρια λιπαρών οξέων Μπορεί να είναι: Κορεσμένα (μόνο απλοί δεσμοί) Ακόρεστα (και διπλοί δεσμοί) Προέλευση: Φυτικά (συνήθως υγρά) Ζωικά (συνήθως στερεά)

Ουδέτερα λίπη (τριγλυκερίδια)

Φωσφολιπίδια Αποτελούνται από: 1 μόριο γλυκερόλης 2 μόρια λιπαρών οξέων 1 μόριο φωσφορικού οξέος 1 μικρότερο πολικό μόριο Βασικό χαρ/κο για συγκρότηση μεμβρανών (διπλοστοιβάδα) Υδρόφοβη ουρά Υδρόφιλη κεφαλή

Φωσφολιπίδια Λιπίδια: C, H, O, (P)

Στεροειδή Διαφορετική δομή Χοληστερόλη Συστατικό μεμβρανών ζωικών κυττάρων Συσσώρευση  αρτηριοσκλήρυνση