I. CHEMIZM ŻYCIA

Wapń (Ca)

buduje kości i zęby, bierze udział w przewodzeniu impulsów nerwowych, umożliwia skurcz mięśni, uczestniczy w krzepnięciu krwi, występuje głównie jako jony Ca²⁺ i sole mineralne.

Magnez (Mg)

aktywuje liczne enzymy, uczestniczy w budowie rybosomów, jest centralnym atomem chlorofilu, umożliwia przebieg fotosyntezy, występuje w organizmie głównie jako jony Mg²⁺.

Potas (K)

uczestniczy w przewodzeniu impulsów nerwowych, reguluje gospodarkę wodną komórek, jest składnikiem płynów ustrojowych, u roślin aktywuje enzymy i wpływa na uwodnienie komórek.

Sód (Na)

odpowiada za przewodzenie impulsów nerwowych, reguluje gospodarkę wodno-elektrolitową organizmu, jest głównym składnikiem płynów pozakomórkowych i utrzymuje ciśnienie osmotyczne.

Chlor (Cl)

uczestniczy w utrzymaniu równowagi wodno-mineralnej organizmu, jest składnikiem kwasu solnego w soku żołądkowym, wspomaga trawienie i utrzymuje odpowiednie pH.

Żelazo (Fe)

jest składnikiem hemoglobiny i mioglobiny, uczestniczy w transporcie tlenu, wchodzi w skład wielu enzymów, bierze udział w oddychaniu komórkowym i fotosyntezie.

Jod (I)

jest składnikiem hormonów tarczycy, reguluje tempo metabolizmu, wpływa na wzrost, rozwój organizmu oraz prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego.

Miedź (Cu)

wchodzi w skład wielu enzymów, uczestniczy w procesach utleniania i redukcji, u niektórych zwierząt buduje hemocyjaninę odpowiedzialną za transport tlenu.

Kobalt (Co)

jest składnikiem witaminy B₁₂, uczestniczy w procesie krwiotworzenia, wpływa na prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego i metabolizm komórek.

Fluor (F)

jest składnikiem szkliwa zębów, zwiększa jego odporność na działanie kwasów, zmniejsza ryzyko rozwoju próchnicy.

(właściwość) woda jest dobrym rozpuszczalnikiem substancji hydrofilowych

(znaczenie biologiczne) dzięki polarnej budowie rozpuszcza substancje hydrofilowe, takie jak związki jonowe i polarne, umożliwia transport substancji oraz przebieg większości reakcji metabolicznych.

(właściwość) Woda jest cieczą w zakresie 0-100 stopni

(znaczenie biologiczne) pozostaje cieczą w szerokim zakresie temperatur, dzięki czemu stanowi środowisko życia organizmów, składnik płynów ustrojowych oraz środowisko reakcji zachodzących w komórkach.

(właściwość) Największa gęstość w 4°C

(znaczenie biologiczne) woda o temperaturze 4°C opada na dno zbiorników, dzięki czemu zimą organizmy wodne mogą przetrwać pod warstwą lodu w cieplejszej wodzie.

(właściwość) Lód ma mniejszą gęstość od wody

(znaczenie biologiczne) Lód unosi się na powierzchni wody, tworzy warstwę izolacyjną, która chroni głębsze warstwy przed całkowitym zamarznięciem.

(właściwość) Duże ciepło właściwe

(znaczenie biologiczne) Woda nagrzewa się i ochładza powoli, stabilizuje temperaturę organizmów i środowiska wodnego, chroni przed gwałtownymi zmianami temperatury.

(właściwość) Duże ciepło parowania

(znaczenie biologiczne) Odparowanie wody wymaga dużej ilości energii, dlatego pocenie się zwierząt i transpiracja roślin skutecznie obniżają temperaturę organizmu.

(właściwość) Spójność i adhezja wody

(znaczenie biologiczne) Dzięki wiązaniom wodorowym cząsteczki wody utrzymują się razem i przylegają do ścian naczyń, co umożliwia transport wody u roślin.

(właściwość) Duże napięcie powierzchniowe

(znaczenie biolgiczne) Silne oddziaływania między cząsteczkami wody tworzą elastyczną powierzchnię, po której mogą poruszać się drobne organizmy.

(właściwość) Mała ściśliwość

(znaczenie biologiczne) Woda jest prawie nieściśliwa, dzięki czemu utrzymuje jędrność komórek roślinnych i pomaga zachować kształt komórek zwierzęcych.

(właściwość) Bezbarwność i przezroczystość

(znaczenie biologiczne) Woda przepuszcza światło, umożliwia fotosyntezę organizmom wodnym oraz ułatwia funkcjonowanie ekosystemów wodnych.

Ryboza

jest pentozą, wchodzi w skład RNA, ATP oraz wielu nukleotydów, uczestniczy w magazynowaniu i przenoszeniu energii.

Deoksyryboza

jest pentozą wchodzącą w skład DNA, umożliwia przechowywanie i przekazywanie informacji genetycznej.

Glukoza

jest podstawowym źródłem energii komórek, powstaje w fotosyntezie, stanowi monomer polisacharydów, takich jak skrobia, glikogen i celuloza.

Fruktoza

jest heksozą występującą głównie w owocach i miodzie, stanowi źródło energii, wchodzi w skład sacharozy i innych cukrów.

Galaktoza

wchodzi w skład laktozy, glikolipidów i glikoprotein, uczestniczy w budowie błon komórkowych i dostarcza energii.

Sacharoza

jest dwucukrem zbudowanym z glukozy i fruktozy połączonych wiązaniem O-glikozydowym.

Sacharoza

jest główną formą transportową cukrów u roślin, magazynowana jest m.in. w buraku cukrowym i trzcinie cukrowej.

Laktoza

składa się z glukozy i galaktozy połączonych wiązaniem O-glikozydowym.

Laktoza

jest cukrem mlecznym występującym w mleku ssaków, stanowi źródło energii szczególnie dla młodych organizmów.

Maltoza

jest zbudowana z dwóch cząsteczek glukozy połączonych wiązaniem O-glikozydowym.

Maltoza

jest źródłem energii, powstaje podczas rozkładu skrobi, występuje także w nektarze kwiatów i pyłku.

Celuloza

pełni funkcję budulcową, tworzy ścianę komórkową roślin, zapewnia komórkom wytrzymałość i odporność mechaniczną, cząsteczki glukozy są połączone wiązaniami β-1,4-glikozydowymi, co nadaje jej dużą wytrzymałość.

Celuloza

występuje w ścianach komórkowych roślin, jest najpowszechniejszym polisacharydem na Ziemi.

Chityna

pełni funkcję budulcową, usztywnia ściany komórkowe grzybów oraz pancerze stawonogów.

Chityna

występuje w ścianach komórkowych grzybów oraz w pancerzach owadów, pajęczaków i skorupiaków.

Skrobia

jest materiałem zapasowym roślin, magazynuje glukozę i stanowi źródło energii podczas kiełkowania i wzrostu.

Skrobia

występuje głównie w bulwach, nasionach, owocach i innych organach spichrzowych roślin.

Glikogen

jest materiałem zapasowym zwierząt i grzybów, magazynowany jest głównie w wątrobie i mięśniach, stanowi szybko dostępne źródło energii.

Glikogen

występuje u zwierząt i grzybów, największe jego ilości znajdują się w komórkach wątroby i mięśni.

Skrobia

składa się z amylozy, która jest nierozgałęziona, oraz amylopektyny, która ma liczne rozgałęzienia.

Struktura pierwszorzędowa



określa liczbę, rodzaj i kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym, od niej zależy dalsza budowa i funkcja białka.

Struktura drugorzędowa


powstaje dzięki wiązaniom wodorowym, tworzy α-helisę lub β-harmonijkę i stabilizuje łańcuch polipeptydowy.

Struktura trzeciorzędowa


jest przestrzennym ułożeniem jednego łańcucha polipeptydowego, utrzymywanym przez różne oddziaływania między aminokwasami.

Struktura czwartorzędowa


występuje w białkach zbudowanych z kilku łańcuchów polipeptydowych połączonych w jedną funkcjonalną całość.

Oddziaływania hydrofobowe


 zachodzą między niepolarnymi resztami aminokwasów, wpływają na fałdowanie i stabilność białka.

Mostki disiarczkowe

powstają między resztami cysteiny, wzmacniają strukturę przestrzenną białka i zwiększają jego trwałość.

Wiązania wodorowe


stabilizują strukturę drugorzędową i trzeciorzędową białek, powstają między grupami polarnymi aminokwasów.

Wiązania jonowe


tworzą się między aminokwasami o przeciwnych ładunkach, stabilizują strukturę przestrzenną białek.

Białka fibrylarne


mają włóknistą budowę, są nierozpuszczalne w wodzie, pełnią głównie funkcję budulcową i ochronną, należą do nich kolagen i keratyna.

Białka globularne

mają kulisty kształt, zwykle rozpuszczają się w wodzie, pełnią funkcje enzymatyczne, transportowe, regulacyjne i odpornościowe.

Białka proste


są zbudowane wyłącznie z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi i nie zawierają części niebiałkowej.

Białka złożone



oprócz aminokwasów zawierają część niebiałkową, np. hem, cukier lub jon metalu, która warunkuje ich właściwości i funkcje.

Aldehyd 3-fosfoglicerynowy (PGAL)

jest triozą, powstaje w fotosyntezie i glikolizie, jest prekursorem glukozy oraz innych węglowodanów, uczestniczy także w syntezie lipidów i aminokwasów.

Denaturacja

polega na zniszczeniu struktury drugorzędowej, trzeciorzędowej i czwartorzędowej białka pod wpływem czynników fizycznych lub chemicznych, nie narusza wiązań peptydowych, powoduje utratę aktywności biologicznej i może być odwracalna lub nieodwracalna

Koagulacja

polega na łączeniu się cząsteczek białka w duże agregaty, które wytrącają się z roztworu, może zachodzić jako wysalanie lub denaturacja.

Wysalanie

zachodzi pod wpływem dużego stężenia soli, np. NaCl, powoduje odwodnienie otoczki wodnej białka, wytrącenie osadu i jest procesem odwracalnym.

Peptyzacja

polega na ponownym przejściu osadu białka do roztworu koloidalnego po dodaniu wody, przywraca wcześniejsze właściwości białka po wysalaniu.

Renaturacja

polega na odzyskaniu prawidłowej struktury przestrzennej i aktywności białka po usunięciu czynnika denaturującego, jest możliwa tylko w niektórych przypadkach.

albuminy

występują głównie w osoczu krwi, regulują objętość i ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych, transportują wiele substancji, m.in. jony Ca²⁺ i Mg²⁺, hormony oraz kwasy tłuszczowe.

Histony

występują w jądrze komórkowym, łączą się z DNA, tworząc chromatynę, dzięki dużej zawartości lizyny i argininy wiążą ujemnie naładowane cząsteczki DNA.

Fibrynogen

jest białkiem osocza krwi, podczas krzepnięcia przekształca się we fibrynę, która tworzy włóknistą sieć stanowiącą główny składnik skrzepu.

Mioglobina

występuje w mięśniach, magazynuje tlen i ułatwia jego dostarczanie do komórek mięśniowych podczas wysiłku.

Hemoglobina

znajduje się w erytrocytach, transportuje tlen z płuc do tkanek oraz niewielką ilość dwutlenku węgla z tkanek do płuc.

Globuliny

obejmują przeciwciała oraz białka transportowe osocza, uczestniczą w odpowiedzi immunologicznej i procesach odpornościowych organizmu.

Kolagen

jest białkiem budulcowym tkanki łącznej, występuje w skórze, kościach, chrząstkach i ścięgnach, zapewnia tkankom dużą wytrzymałość mechaniczną.

Keratyna

buduje naskórek, włosy, paznokcie, pióra, łuski, rogi i kopyta, chroni organizm przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz czynnikami zewnętrznymi.

Lipidy

Związki organiczne zbudowane głównie z C, H i O. Niektóre zawierają także N i P. Są hydrofobowe.

glicerol

Alkohol trójwodorotlenowy stanowiący szkielet tłuszczów właściwych i części fosfolipidów.

Kwasy tłuszczowe

Długołańcuchowe kwasy karboksylowe będące składnikiem lipidów.

Kwasy tłuszczowe nasycone

Między atomami węgla mają wyłącznie wiązania pojedyncze.

Kwasy tłuszczowe nienasycone

Zawierają co najmniej jedno wiązanie podwójne między atomami węgla.

Wiązanie estrowe

Łączy glicerol z kwasem tłuszczowym i powstaje podczas estryfikacji.

Tłuszcz właściwy

Ester glicerolu i trzech kwasów tłuszczowych połączonych wiązaniami estrowymi.

Fosfolipid

Lipid złożony z alkoholu, kwasów tłuszczowych, reszty fosforanowej i małej polarnej cząsteczki. Lipidy złożone będące podstawowym składnikiem błon biologicznych.

Glikolipid

Lipid złożony z alkoholu, kwasów tłuszczowych i cukru. Lipidy złożone zawierające cukier i wchodzące w skład błon komórkowych.

Głowa fosfolipidu

Część hydrofilowa skierowana do środowiska wodnego.

Ogon fosfolipidu

Część hydrofobowa zbudowana z łańcuchów kwasów tłuszczowych.

Lipidy proste

Estry alkoholi i kwasów tłuszczowych. Należą do nich tłuszcze właściwe i woski.

Lipidy złożone

Zawierają alkohol, kwasy tłuszczowe oraz dodatkowo resztę fosforanową lub cukier.

Lipidy izoprenowe

Powstają z jednostek izoprenu. Należą do nich steroidy i karotenoidy.

Woski

Lipidy proste zbudowane z długołańcuchowego alkoholu i kwasu tłuszczowego.

Steroidy

Lipidy izoprenowe o budowie pierścieniowej. Budują błony komórkowe i pełnią funkcje regulacyjne.

Karotenoidy

Lipidy izoprenowe będące barwnikami roślinnymi. Uczestniczą w fotosyntezie, chronią przed reaktywnymi formami tlenu i nadają barwę kwiatom oraz owocom.

(właściwość) Hydrofobowość lipidów

(znaczenie biologiczne) Lipidy nie rozpuszczają się w wodzie. Znaczenie: umożliwia tworzenie błon i ogranicza utratę wody.

(właściwość) Rozpuszczalność lipidów

(znaczenie biologiczne) Rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych. Znaczenie: mogą być magazynowane w postaci kropli tłuszczu.

(właściwość) Mała gęstość lipidów

(znaczenie biologiczne) Są lżejsze od wody. Znaczenie: tworzą warstwę na jej powierzchni.

(właściwość) Stan skupienia tłuszczów

(znaczenie biologiczne) Zależy od rodzaju kwasów tłuszczowych. Znaczenie: wpływa na funkcje tłuszczów u roślin i zwierząt.

(właściwość) Amfipatyczność fosfolipidów

(znaczenie biologiczne) Mają hydrofilową głowę i hydrofobowe ogony. Znaczenie: tworzą błony biologiczne.

(właściwość) Hydrofobowość wosków

(znaczenie biologiczne) Woski odpychają wodę. Znaczenie: chronią organizmy przed utratą wody i przemakaniem.

(właściwość) Duża wartość energetyczna tłuszczów

(znaczenie biologiczne) Magazynują dużo energii. Znaczenie: pełnią funkcję zapasową.

(właściwość) Słabe przewodnictwo cieplne tłuszczów

(znaczenie biologiczne) Tłuszcze słabo przewodzą ciepło. Znaczenie: zapewniają termoizolację.

(właściwość) Sprężystość tkanki tłuszczowej

(znaczenie biologiczne) Tkanka tłuszczowa amortyzuje nacisk. Znaczenie: chroni narządy przed urazami.

Funkcja zapasowa tłuszczów

Magazynowanie energii wykorzystywanej podczas głodu i wysiłku.

Funkcja termoizolacyjna

Ograniczanie utraty ciepła przez organizm.

Funkcja termoregulacyjna

Ułatwianie utrzymania odpowiedniej temperatury ciała.

Funkcja ochronna tłuszczów

Ochrona narządów wewnętrznych przed urazami.

Znaczenie tłuszczów u roślin

Magazyn energii i materiałów budulcowych w nasionach.

Znaczenie wosków u ptaków

Zabezpieczają pióra przed przemakaniem i utratą ciepła.

Znaczenie wosków u ssaków

Lanolina chroni skórę i sierść przed niekorzystnymi warunkami.

Znaczenie wosków u roślin

Kutykula ogranicza parowanie wody i chroni przed przegrzaniem.

Znaczenie wosku pszczelego

Służy do budowy plastrów i magazynowania miodu oraz pyłku.

Znaczenie spermacetu

Ułatwia kaszalotom zanurzanie i wynurzanie dzięki zmianie stanu skupienia.

Cholesterol

Składnik błon komórkowych. Jest prekursorem hormonów steroidowych, witaminy D₃ i soli żółciowych.

Nukleotyd

Podstawowa jednostka budująca kwasy nukleinowe. Składa się z pentozy, zasady azotowej i reszty fosforanowej(V).

Nukleozyd

Związek zbudowany z pentozy połączonej z zasadą azotową. Po dołączeniu reszty fosforanowej powstaje nukleotyd.

Wiązanie N-glikozydowe

Wiązanie łączące pentozę z zasadą azotową, w wyniku którego powstaje nukleozyd.

Wiązanie estrowe

Łączy nukleozyd z resztą fosforanową(V), tworząc nukleotyd.

Wiązanie 3',5'-fosfodiestrowe

Łączy kolejne nukleotydy w jednej nici DNA lub RNA, tworząc szkielet cukrowo-fosforanowy.

Wiązania wodorowe

Łączą komplementarne zasady azotowe dwóch nici DNA i stabilizują strukturę podwójnej helisy.

DNA

Kwas deoksyrybonukleinowy będący materiałem genetycznym wszystkich organizmów i niektórych wirusów.

RNA

Kwas rybonukleinowy uczestniczący w odczytywaniu informacji genetycznej i syntezie białek.

Cukier w DNA

Deoksyryboza – pentoza pozbawiona jednego atomu tlenu w porównaniu z rybozą.

Cukier w RNA

Ryboza – pentoza zawierająca grupę hydroksylową (-OH).

Zasady azotowe DNA

Adenina (A), tymina (T), cytozyna (C) i guanina (G).

Zasady azotowe RNA

Adenina (A), uracyl (U), cytozyna (C) i guanina (G).

Puryny

Adenina i guanina – zasady dwupierścieniowe.

Pirymidyny

Cytozyna, tymina i uracyl – zasady jednopierścieniowe.

Budowa DNA

DNA tworzą dwie antyrównoległe nici polinukleotydowe skręcone wokół wspólnej osi w podwójną helisę.

Budowa RNA

RNA jest zwykle jednoniciowe, choć może tworzyć lokalne fragmenty dwuniciowe dzięki komplementarnemu parowaniu zasad.

Szkielet cukrowo-fosforanowy

Powstaje z naprzemiennie ułożonych pentoz i reszt fosforanowych połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi.

Antyrównoległość nici DNA

Oznacza, że koniec 5' jednej nici znajduje się naprzeciw końca 3' drugiej nici.

Reguła komplementarności

Każda zasada łączy się tylko z jedną określoną zasadą: A z T, a G z C.

A–T

Para zasad połączona dwoma wiązaniami wodorowymi.

G–C

Para zasad połączona trzema wiązaniami wodorowymi.

Komplementarność zasad

Powoduje, że sekwencja jednej nici DNA wyznacza sekwencję drugiej nici.

Materiał genetyczny

DNA przechowuje informację genetyczną organizmu i odpowiada za jej przekazywanie potomstwu.

Gen

Odcinek DNA zawierający informację potrzebną do syntezy określonego białka.

Kod genetyczny

Informacja zapisana w kolejności nukleotydów DNA, która decyduje o kolejności aminokwasów w białku.

Replikacja DNA

Proces powielania DNA zachodzący przed podziałem komórki. Każda z dwóch nici DNA służy jako wzór do syntezy nowej nici. Powstają dwie identyczne cząsteczki DNA, z których każda zawiera jedną nić starą i jedną nową.

mRNA

Informacyjny RNA przenoszący informację genetyczną z DNA do rybosomów.

rRNA

Rybosomowy RNA wchodzący w skład rybosomów, w których zachodzi synteza białek.

tRNA

Transportujący RNA dostarczający aminokwasy do rybosomów podczas syntezy białka.

Funkcja DNA

Przechowuje i przekazuje informację genetyczną oraz ulega replikacji przed podziałem komórki.

Funkcja RNA

Bierze udział w odczytywaniu informacji genetycznej i syntezie białek.