Download pdf - Hemijski sastav celije

Sadraj:Sadraj:................................................................................................................................1 elija....................................................................................................................................2 Hemijski sastav celije..........................................................................................................4 Organska jedinjenja.............................................................................................................5 Masne kiseline.................................................................................................................6 eeri..............................................................................................................................10 Uloga secera u ishrani visih zivotinja je visestruka. Potpuno odsustvo secera je nespojivo sa normalnim funkcionisanjem organizma. Pod uticajem fermenata i drugih faktora ugljeni hidrati se rastavljaju na prostije sve do glukoze, a ova se resorbuje u krv, odnosno jetru. Time se, prema potrebama organizma, vrsi dalje razlaganje glukoze do potpunog sagorijevanja. Na ovaj nacin se stvara energija (mehanicka i termicka) kojom organizam podmiruje svoje energetske rashode i ostale fizioloske potrebe. Kao produkti konacnog sagorijevanja javljaju se ugljen-dioksid i voda i energija u obliku ATP. Sto se tice njihove plasticne uloge treba istaci da seceri ulaze u sastav mukoznih memebrana, potpornih tkiva i centralnog nervnog sistema. Nedostatak secera u ishrani dovodi brzo da acidoze i acetonurije.............................................................................11 Aminokiseline................................................................................................................14 Azotne baze....................................................................................................................20 Nukleinske kiseline............................................................................................................21 Deoksiribonukleinska kiselina (DNK)...........................................................................21 Ribonukleinska kiselina (RNK).....................................................................................24 Literatura:...........................................................................................................................26

Hemijski sastav elije organska jedinjenja

elijaelija je osnovna jedinica gradje i funkcije svih zivih bia. elija se moze definisati i kao morfoloski, funkcionalna I reproduktivna jedinica svih zivih bica. Svaki zivi organizam je napravljen od jedne ili vise elija. Sve elije nastaju iz vec postojece elije. elija je najmanja jedinica koja ima sve karakteristike zivota. Skup elija slicnog ili istog izgleda, embrionalnog porekla i funkcije naziva se tkivo. Nauka koja proucava eliju naziva se citologija. U eliji se nalaze organska I neorganska jedinjenja. Od neorganskih jedinjenja najzastupljeniji su voda i soli. Od organskih jedinjenja u eliji se nalaze ugljeni hidrati, masti, proteini i nukleotidi. Kod jednoelijskih organizama (protozoa) sve bitne zivotne funkcije (varenje, disanje, izlucivanje) obavlja jedna jedina elija. Kod visih zivotinja (metazoa) situacija je drugacija jer odredjene funkcije u organizmu obavljaju samo odredjene grupe elija te je iz tog razloga doslo do njihove velike raznovrsnosti u obliku, velicini, strukturi i funkciji. Tako da npr. u organizmu coveka postoji oko 200 razlicitih tipova elija. Upoznavanje gradje I funkcije elije predstavlja osnovu za svako dublje proucavanje u biologiji i medicine. Rezultati proucavanja elije doprinose poznavanju i normalnog i patoloskog stanja organizma.

Strana 2


Strana 3


Hemijski sastav celijeOd 92 prirodna elementa samo 6 elemenata - C, H, N, O, P, S - ulazi u sastav i cini oko 99% zivog tkiva. Ovi elementi, iako se ne nalaze u najobilnijim kolicinama na zemlji, odabrani su tokom stvaranja zivota zbog svojih povoljnih karakteristika: svi njihovi atomi su mali i laki, u njima su elektroni blizu nukleusa, sposobni da formiraju cvrste i stabilne veze i, sa izuzetkom vodonika, mogu formirati veze sa dva ili vise atoma. Gotovo svi ovi elementi se javljaju u sastavu jedinjenja. U zivim bicima otkriveno je oko dvije trecine elemenata poznatih u hemiji. Opsti pregled elemenata koji ulaze u sastav zive materije pokazuju sa njihovu osnovnu masu cine oni elementi koji u uslovima bisfere formiraju gasove ili jedinjenja koja su lako mobilna. Elementi koji ne obrazuju jedinjenja koja lako migriraju u biosferu nalaze se u zivim bicima u sasvim malim kolicinama, a neki samo u tragovima. Makroelementi su: kiseonik, vodonik, ugljenik, azot, kalcijum, sumpor, fosfor, kalijum, gvozdje, natrijum i hlor. Medju ovim elementima najvise ima onih koji se nalaze u prirodi obicno u gasovitom stanju: kiseonik, vodonik, azot i drugi. Osim njih, u zivim bicima se nalaze i neki elementi koji su veoma znacajni u fizioloskim procesima u celijama iako nisu zastupljeni u vecim kolicinama; to su, na primjer, gvozdje, mangan, magnezijum i drugi. Neki od njih su sastavni dio respiratornih pigmenata ili su specificni aktivatori fermentativnih procesa. Mikroelementi se nalaze u znatno manjim kolicinama od makroelemenata, ali je njihovo prisustvo u zivim bicima neophodno za normalno odvijanje zivotnih procesa. Takvi su na primjer, bakar, jod, brom, vanadijum, mangan i drugi. Osim njih, u zivim bicima nalazimo i ultramikroelemente koji se u organizmu nalaze u sasvim malim kolicinama, ali koji svakako imaju odredjeni fizioloski znacaj.Strana 4

Hemijski sastav elije organska jedinjenja Znacaj svih tih po zivot vaznih elemenata najlakse je otkriti u slucaju kada ih u okolnoj sredini, zemlji, vodi ili vazduhu nedostaje ili se nalaze u izobilju. Tada u organizmu biljaka, zivotinja i covjeka nastaju promjene koje se najcesce manifestuju u vidu deformacija ili nekih drugih nedostataka u gradji tijela.

Organska jedinjenjaU prosjeku 60-70 % zivog sistema cini voda, manje od 1% otpada na jone kao sto su K+, Na+ i Ca++, a skoro cio ostatak, u hemijskom smislu, sastavljen je od organskih molekula, odnosno molekula koji sadrze ugljenik. Ugljenik ima centralnu ulogu u hemiji zivih sistema zbog cinjenice sto je nalaksi atom koji je sposoban da formira cetiri kovalentne veze. Atom ugljenika moze, kombinujuci se sa C atomima i drugim atomima, da formira vrlo razlicita, jaka i stabilna lancana i prstenasta jedinjenja. U principu, organski molekuli dobijaju svoj oblik prvenstveno zahvaljujuci skeletu koji formiraju ugljenikovi atomi. Medjutim mnoga specificna hemijska svojstva organskih molekula zavise od funkcionalnih grupa vezanih za ovaj skelet. Cetiri osnovna organska molekula: - Masne kiseline (lipidi) - Seceri (ugljeni hidrati) Aminokiseline (proteini) Azotne baze (nukleotidi)

Strana 5


BIOMOLEKULI se sintetiu u samim elijama

Masne kiselineSastoje se od dugog lanca koji sadrzi samo atome ugljenika i vodonika i stoga je nepolaran i hidrofoban. Karboksilna grupa na jednom kraju cini ovaj ugljovodonicni lanac kiselinom. Masne kiseline su glavne strukturne komponente :sastoje se od dugog lanca koji sadrzi samo atome ugljenika i vodonika i stoga je nepolaran i hidrofoban. Karboksilna grupa na jednom kraju cini ovaj ugljovodonicni lanac kiselinom. Masne kiseline su glavne strukturne komponente lipida.

Strana 6


Lipidi

Lipidi predstavljaju grupu biomolekula raznovrsne hemijske strukture. Njihova zajednicka karakteristika je da su nerastvorljivi u vodi i polarnim rastvaracima, a rastvorni u nepolarnim organskim rastvaracima. U svim zivim celijama javljaju se kao strukturna komponenta (gradivna uloga). Ustvari, masti su nezamjenljivi dio protoplazme celija i zajedno sa proteinima (proteolipidi) ili sa ugljenim hidratima (glikolipidi) obavljaju vazne zivotne funkcije stvaranjem celijskih membrana. Masti unijete hranom razlazu se tokom varenja na prostije sastojke (masne kiseline i glicerol) koji se apsorbuju kroz zid debelog crijeva, iz masnih kiselina se opet stvaraju nove masti, a one putem krvi i limfe dospjevaju u sve dijelove organizma. Dio masti se koristi kao gradivni materijal, odnosno za izgradnju i obnovu celija raznih tkiva, a visak se deponuje u u celijama potkoznog masnog tkiva i sluzi kao kalorijska rezerva organizma. Masno tkivo, takodje, stitiStrana 7

Hemijski sastav elije organska jedinjenja unutrasnje organe od mehanickih povreda. Dakle jedan dio masti unijetih hranom odlaze se u tijelu u vidu masnih rezervi, a drugi dio sagorijeva stvarajuci potrebnu energiju. Istovremeno se dio masti mobilise iz depoa i koristi za dobijanje energije. Sagorijevanjem masti u organizmu oslobadja se najveca kolicina energije, veca od one koju oslobadjaju ugljeni hidrati i proteini. Unoseci masti organizam se snabdijeva i vitaminima rastvorljivim u mastima (A, D, E, K), kao i neophodnim nezamjenljivim (esencijalnim) masnim kiselinama. Ove kiseline organizam ne moze sam da stvara vec ih moze unijeti samo putem hrane. Pored toga, masti imaju znacajnu ulogu u termoregulaciji, tj. u odrzavanju stalne temperature tijela. One su i izvor energije potrebne za funkcionisanje nekih organa koji su u stanju mirovanja (bubrega, skeletnih misica i srcnog misica), a potrebne su i za izgradnju steroidnih hormona i vitamina D3. Veliki broj zivotinja moze normalno da zivi i raste bez uzimanja masti u hrani. Uzrok tome lezi u cinjenici sto se masti u organizmu mogu sintetisati iz produkata razlaganja secera pa i bjelancevina. Organizam sisara moze da vrsi sintezu lecitina, cefalina, sterola, glicerina, kao i oleinske, palmitinske i stearinske kiseline, koji ulaze u sastav neutralnih masti i cija se sinteza moze vrsiti od secera i produkata razlaganja proteina. Sisari ne mogu sintetizovati, na primjer, nezasicene masne kiseline.

Podjela lipida * Prema hemijskom sastavu lipidi mogu biti o Osapunjivi (slozeni) oni koji u molekulu sadrze ostatak bar jedne masne kiseline, koja se pri alkalnoj hidrolizi ovoh lipida oslobadja u vidu alkalne soli, odnosno sapuna. U ovu grupu spadaju : - neutralne masti (triacilgliceroli) - fosfogliceridi - sfingolipidi - voskovi o Neosapunjivi (jednostavni) koji se cesto zovu zajednickim imenom iizoprenoidi, a obuhvataju steroide (u koje spadaju steroli, zucne kiseline i steroidni hormoni) i terpeneStrana 8


* Prema ulozi koju obavljaju imamo sledece grupe lipida: o Lipidi kao depoi energije to su masti koje su rezervni oblik masnih kiselina i predstavljaju veliko skladiste energije. Molekul masti se sastoji od tri molekula masnih kiselina, koje su vezane za jedan molekul trihidroksilnog alkohola glicerola. Masti koje sadrze nezasicene masne kiseline (sa dvostrukim vezama izmedju ugljenikovih atoma) zapravo su ulja, karakteristicnija za biljke nego za zivotinje. Molekuli masti kao izvor energije deponuju se u masnim (adipoznim) celijama, koje sadrze mnogfe lipidne kapljice. Pod dejstvom hormona, kao sto je adrenalin, adipozne celije vrse hidrolizu molekula masti u slobodne masne kiseline. Masne kiseline se oslobadjaju u krvotok, odakle ih celije koriste kao izvor energije. Masti posjeduju vise hemijske energije od ugljenih hidrata jer sadrze vise energijom bogatih C-H veza. Visak ugljenih hidrata se prvo privremeno deponuje kao glikogen, a zatim trajnije kao mast. Obrnuto, kada se energetski zahtjevi organizma ne mogu zadovoljiti neposrednim uzimanjem hrane, prvo se razlaze glikogen, a zatim masti.

o Strukturni lipidi - fosfolipidi su glavne strukturne komponente celijskih membrana. Slicno mastima, sastoje se od masnih kiselina i glicerola. Medjutim, treca masna kiselina je zamjenjena fosfatnom grupom negativnog naelektrisanja, za koju je obicno vezana jos neka polarna grupa. Fosfatna grupa cini hidrofilnu glavu molekule, za razliku od hidrofobnih repova masnih kiselina. Zahvaljujuci ovakvoj strukturi, fosfolipidi su amfipaticne molekule, koje spontano u vodi obrazuju dvoslojni film u kome su glave orijentisane prema spolja dakle prema vodi, a repovi prema unutra, sto predstavlja osnovu strukture celijskih membrana. - Voskovi su takodje jedan od oblika strukturnih lipida. Oni formiraju zastitni sloj na kozi, krznu, perju, liscu i plodovima visih biljaka i nz egzoskeletu mnogih insekata.

Strana 9

Hemijski sastav elije organska jedinjenja - Holesterol pripada grupi jedinjenja poznatih kao steroidi. Steroidi premda se po strukturi razlikuju od drugih lipida, svrstani su u ovu grupu zato sto su nerastvorljivi u vodi. Svi steroidi imaju cetiri povezana prstena sastavljena od ugljenika, a neki od njih kao holesterol, imaju ugljovodonicni lanac. Holesterol je prisutan u svim celijskim membranama, sem u bakterijskim. Oko 25% suve tezine membrana crvenih krvnih zrnaca cini holesterol; on je takodje glavna komponenta mijelinskog omotaca nervnih vlakana. U starijih ljudi holesterol formira masne naslage u unutrasnjosti krvnih sudova Sto smanjuje njihovu elasticnost, zatvara ih i dovodi do povecanog krvnog pritiska, srcanog i mozdanog udara. - U strukturne lipide ubrajaju se i neki oblici masti kao sto su, npr. masno tkivo koje okruzuje bubrege sisara (stiti ih od fizickog soka) i potkozni sloj masti (termicka izolacija). o Regulatorni lipidi u koje spadaju polni hormoni, hormoni korteksa nadbubreznih zlijezda i hormoni zutog tijela.

eeriSadrze skelet od ugljenikovih atoma za koji su vezani atomi vodonika i kiseonika u odnosu C:O:H=1:2:1 kao i aldehidnu ili keto grupu. U vodenom rastvoru lanac formira prsten. Zbog hidroksilnih grupa rastvara se u vodi. Prosti seceri monosaharidi - i njihovi polimeri cine grupu : sadrze skelet od ugljenikovih atoma za koji su vezani atomi vodonika i kiseonika u odnosu C:O:H=1:2:1 kao i aldehidnu ili keto grupu. U vodenom rastvoru lanac formira prsten. Zbog hidroksilnih grupa rastvara se u vodi. Prosti seceri - monosaharidi - i njihovi polimeri cine grupu ugljenih hidrata.

Strana 10

Hemijski sastav elije organska jedinjenjaUgljeni hidrati

To su najrasprostranjenija jedinjenja u zivom svijetu. Ime su dobili po tome sto je u prvim otkrivenim predstavnicima ove grupe jedinjena odnos ugljenika, vodonika i kiseonika bio takav da je navodio na zakljucak da je ugljenik hidratisan, dakle bruto formula je bila Cn(H2O)n. Kasnije je, medjutim, pronadjen i niz drugih pripadnika ove klase biomolekula, kod kojih ovaj odnos nije zadovoljen, ali je naziv i dalje zadrzan. Pored naziva ugljeni hidrati u upotrebi su i termini saharidi ili seceri. Ugljeni hidrati se sintetizuju iz ugljen-dioksida i vode, procesom koji se odvija u zelenim biljkama i nizim fotosintetskim organizmima, dok ih zivotinje unose u organizam hranom. Uloga secera u ishrani visih zivotinja je visestruka. Potpuno odsustvo secera je nespojivo sa normalnim funkcionisanjem organizma. Pod uticajem fermenata i drugih faktora ugljeni hidrati se rastavljaju na prostije sve do glukoze, a ova se resorbuje u krv, odnosno jetru. Time se, prema potrebama organizma, vrsi dalje razlaganje glukoze do potpunog sagorijevanja. Na ovaj nacin se stvara energija (mehanicka i termicka) kojom organizam podmiruje svoje energetske rashode i ostale fizioloske potrebe. Kao produkti konacnog sagorijevanja javljaju se ugljen-dioksid i voda i energija u obliku ATP. Sto se tice njihove plasticne uloge treba istaci da seceri ulaze u sastav mukoznih memebrana, potpornih tkiva i centralnog nervnog sistema. Nedostatak secera u ishrani dovodi brzo da acidoze i acetonurije.

Podjela ugljenih hidrata Prema stepenu slozenosti molekula, ugljeni hidrati se dijele u tri osnovne grupe: Monosaharidi, koji se hidrolizom ne mogu razloziti na jednostavnija jedinjenja; Oligosaharidi (grcki oligos malen po broju), koji su izgradjeni iz 2-10 monosaharidnih jedinica. Najznacajniji iz ove grupe ugljenih hidrata su disaharidi. Polisaharidi koji sadrze na stotine i hiljade monosaharidnih jedinica.

Strana 11


Monosaharidi se hidrolizom ne mogu razloziti na jednostavnija jedinjenja. Po hemijskom sastavu su polihidroksilni aldehidi i ketoni, po cemu postoje dvije osnovne grupe monosaharida: aldoze i ketoze. Svaka od ovih grupa se dalje dijeli prema broju ugljenikovih atoma na - Trioze - Tetroze - Pentoze - Heksoze - Heptoze Oksidacijom daju ugljen-dioksid i vodu uz oslobadjanje energije.

Strana 12

Hemijski sastav elije organska jedinjenja (CH2O)n + O2 -> (CO2)n + (H2O)n Glavni izvor energije u vertebrata je monosaharid glukoza, koja je i osnovni transportni oblik secera u organizmu.

Disaharidi su oligosaharidi koji se sastoje od dva kovalentno vezana monosaharida. Iako je glukoza uobicajena transportna forma secera u vertebrata, u drugim organizmima seceri se cesto transportuju u obliku disaharida. Najrasprostranjeniji su: - Maltoza koja je sastavljena od dvije glukozne jedinice koje su medjusobno povezane (1->4) glikozidnom vezom. - Laktoza ili mlijecni secer nastaje vezivanjem D-glukoze i -Dgalaktoze (1->4) glikozidnom vezom. - Saharoza koja nasteje reakcijom jednog molekula -D-glukopiranoze i jednog molekula -D-fruktofuranoze. Ova dva molekula povezana su u saharozi trehaloznom vezom.

Strana 13

Hemijski sastav elije organska jedinjenja Polisaharidi su makromolekuli nastali povezivanjem velikog broja monosaharidnih jedinki glikozidnim vezama. Prema sastavu se dijele nahomopolisaharide, koji su izgradjeni od jedne vrste monosaharidnih jedinki iheteropolisaharide, koji sadrze dvije ili vise vrsta monosaharidnih jedinki. Po svojoj bioloskoj funkciji mogu se podijeliti na rezervne i strukturne polisaharide. Rezervni polisaharidi predstavljaju makromolekule u kojima se cuva (skladisti) hemijska energija potrebna zivim organizmima. Najrasprostranjeniji rezervni polisaharidi su skrob (kod biljaka) i glikogen (kod zivotinja). Strukturni polisaharidi ucestvuju u izgradnji celijskih struktura. Medju njima je najrasprostranjenija celuloza koja je glavni sastojak celijskih zidova biljaka. Hitin je takodje strukturni polisaharid i glavna je komponenta egzoskeleta zglavkara i celijskih zidova mnogih biljaka, a ima i zastitnu ulogu.

AminokiselineSvaka aminokiselina se sastoji od jednog centralnog atoma ugljenika za koji su veezani jedan atom vodonika i tri funkcionalne grupe. Jedna od ovih grupa je uvijek karboksilna grupa koja daje molekulu svojstva kiseline, dok je druga uvijek, amino-grupa zbog koje je aminokiselina takodje i slaba baza. Treca funkcionalna grupa varira od aminokiseline do aminokiseline. Aminokiseline su osnovni gradivni elementi peptidnih lanaca ili proteina. Svaka aminokiselina se sastoji od jednog centralnog atoma ugljenika za koji su veezani jedan atom vodonika i tri funkcionalne grupe. Postoji 20 proteinogenih aminokiselina.

Strana 14


Aminokiselina

Proteini

Proteini ili bjelancevine se svrstavaju medju najzastupljenije organske molekule; u vecini zivih sistema cine 50% i vise suve tezine (izuzetak su biljke zbog celuloze). Ova jedinjena cine osnovne celijske sastojke svih zivih organizama. Ime im potice od grcke rijeci proteos, sto znaci prvi ili najvazniji. Iako su sva jedinjenja koja ulaze u sastav celije vazna za njenu pravilnu funkciju, proteini medju njima zauzimaju posebno mjesto, jer su nezamjenjivi u izgradnji celijskih struktura, katalizi i regulaciji metabolizma, procesima kontrakcije i transporta materija, a neki od njih ulaze u sastav odbrambenih sistema visih organizama. Mada je njihova funkcionalna razlicitost ogromna, u strukturi svi imaju isti plan gradje: polimeri su linearno povezanih aminokiselina.

Strana 15

Hemijski sastav elije organska jedinjenja Kod svih aminokiselina koje ulaze u sastav proteina amino- i karboksilnagrupa vezane su za isti ugljenikov atom. Razlikuju se medjusobno u bocnim grupama (radikali ili R-grupe). Bocna grupa sadrzi atom ili grupu atoma i u zavisnosti od sastava moze imati pozitivan ili negativan naboj, moze biti polarna (sa pozitivnim ili negativnim jonima) i potpuno bez naboja (hidrofobna). Teoretski je moguce postojanje velikog broja aminokiselina, ali samo dvadeset aminokiselina, i to uvijek istih ulazi u sastav proteina razlicitih organizama. Mada se za aminokiseline mogu koristiti nazivi izvedeni prema IUPAC nomenklaturi, daleko cesce su u upotrebi njihova trivijalna imena. Pred toga uobicajeno je da se nazivi aminokiselina pisu skracenicama.

Prema prirodi grupe R te aminokiseline se mogu svrstati u sedam grupa: 1. Aminokiseline sa nepolarnim (hidrofobnim) bocnim nizom gdje spadaju sledece aminokiseline: glicin (Gly), alanin (Ala), valin (Val), leucin (Leu), izoleucin (Ile), prolin (Pro) 2. Aminokiseline sa atomaticnim bocnim nizom fenilalanin (Phe), tirozin (Tyr), triptofan (Trp) 3. Aminokiseline sa baznim bocnim nizom lizin (Lys), arginin (Arg), histidin (His) 4. Aminokiseline sa kiselinskim ostatkom u bocnom nizu asparaginska kiselina (Asp) i glutaminska kiselina (Glu)Strana 16

Hemijski sastav elije organska jedinjenja5. Aminokiseline sa amidnim ostatkom u bocnom nizu asparagin (Asn) i

glutamin (Gln) 6. Aminokiseline sa hidroksilnom grupom u bocnom nizu serin (Ser) i treonin (Thr) 7. Aminokiseline sa sumporom u bocnom nizu cistein (Cys) i metionin (Met ) Biljke su jedini organizmi sposobni da sintetizuju sve neophodne aminokiseline, polazeci od jednostavnih jedinjenja i koristeci neorganski azot. Zivotinje i covjek mogu da sintetisu samo neke aminokiseline iz drugih organskih jedinjenja, dok ostale, neophodne za izgradnju proteina moraju da unose hranom. Ove aminokiseline se nazivaju esencijalne (bitne) aminokiseline. Svaka zivotinjska vrsta ima specifican set esencijalnih aminokiselina. Ljudski organizam mora hranom da obezbjedi sledecih deset aminokiselina: arginin, valin, leucin, izoleucin, lizin, metionin, treonin, triptofan, histidin i fenilalanin. Histidin je esencijalan samo da djecu u fazi rasta, a arginin odrasle osobe mogu sintetisati u tkivima ili to cine mikroorganizmi crijeva pa je fakultativno esencijalan. Njegov nedostatak pracen je poremecajem u stvaranju spermatozoida.

U proteinima su aminokiseline povezane peptidnim vezama (kovalentne veze formirane kondenazacijom izmedju karboksilne grupe jedne aminokiseline i amino-grupe druge aminokiseline). Redoslijed aminokiselina u lancu odredjuje bioloski karakter molekule proteina. Proteinske molekule su velike, cesto sadrze vise stotina aminokiselina. Stoga je broj razlicitih aminokiselinskih sekvenci beskrajan, a samim tim i moguca varijabilnost proteinskih molekula. Od svih mogucih proteina organizmi sadrze samo mali dio. Escherichia coli, npr., sadrzi 600-800 razlicitih vrsta proteina, dok visi organizmi imaju najmanje nekoliko hiljada razlicitih proteina, svaki sa svojom jedinstvenom prirodom i svaki sa posebnom funkcijom.

Strana 17

Hemijski sastav elije organska jedinjenja Linearni raspored aminokiselina u polipeptidnom lancu cini primarnu strukturu proteina. Razliciti proteini imaju ralicitu primarnu strukturu (zavisno od broja, vrste i rasporeda aminokiselina), koju odredjuje nasljedna osnova svakog organizma.

Podjela proteina Proteini se klasifikuju prema sastavu, rastvorljivosti, funkciji ili obliku molekula. o

o

Prema sastavu proteini se dijele na: jednostavne (proste) koji su izgradjeni iskljucivo od aminokiselina. Dijele se na osnovu rastovorljivosti. Najrasprodtranjeniji su albumini i globulini koji su osnovni proteini krvne plazme i nalaze se u skoro svim zivim organizmima; slozene (konjugovane) koji pored proteinskog dijela molekula sadrze i neko drugo organsko jedinjenje ili jone metala. Zovu se jos i proteidi, a po prirodi neproteinske komponente, koja se naziva prosteticna grupa, mogu biti: nukleoproteini, lipoproteini, glikoproteini, fosfoproteini i hromoproteini. Na osnovu bioloskih funkcija proteini se mogu podijeliti na sledece grupe: Enzimi su veoma znacajna grupa proteina. Imaju ulogu bioloskih katalizatora. Posjeduju izvanrednu kataliticku moc, daleko vecu nego katalizatori koji se primjenjuju u hemijskim procesima, a pored toga se odlikuju visokom specificnoscu.

o

o

o

o

Skladisni (rezervni) proteini imaju ulogu depoa aminokiselina, koje se, po potrebi, koriste za rast i razvoj embriona. Tipicni predstavnici ove grupe suovoalbumin (protein bjelanceta) i kazein (protein mlijeka). Transportni proteini su sposobni da vezu specificne molekule i da ih prenose kreoz membrane ili krv kicmenjaka. Tako naprimjer, hemoglobin prenosi kiseonik, dok albumin seruma vezuje i prenosi masne kiseline iz masnog tkiva u druga i obratno. Kontraktilni proteini su osnovni elementi kontraktilnih sistema skeletnih misica, dok je dinein proteinska komponenta flagela bicara.Strana 18

Hemijski sastav elije organska jedinjenjao

o

o

Zastitni proteini imaju zastitnu ili odbrambenu funkciju. Tipicni predstavnici su krvni proteini trombin i fibrinogen. Ucestvuju u koagulaciji krvi, sprjecavajuci iskrvavljenje. Posebno interesantni su predstavnici ove grupe grupe su antitijela, koja stupaju u reakciju sa makromolekulima stranim organizmu ili izzazivacima bolesti neutralisuci ih i na taj nacin sprjecavajuci njihovo stetno djelovanje. Hormoni imaju ulogu regulatora metabolizma. Medju njima su znacajniadrenokortikotropni hormon, koji ucestvuje u procesima regulacije biosinteze kortikoida, lipotropni, koji regulisu metabolizam masti, dok je somatotropinhormon rasta. Toksini su izuzetno otrovne proteinske supstance, sak i kada su prisutne u veoma malim kolicinama. Predstavnici su Clostridium botulinum toksin (djeluje pri trovanju konzerviranom hranom) i zmijski otrov (sadrzi sistem enzima koji hidrolizuju fosfogliceride i nukleinske kiseline).

o

Strukturni proteini imaju veliku ulogu u zivotu celija i organizama. Unutarcelijski proteini formiraju filamente ili ravne slojeve koji daju celiji velicinu i oblik i ucestvuju celijskim pokretima i kretanju celija. Vancelijski strukturni proteini povezuju na razlicite nacine celije da bi ojacali tkiva i organe i obezbjedjuju matriks u kome celije mogu da rastu. Najpoznatiji su -keratin, strukturni elemenat epitelnih tkiva, elastin, komponenta elasticnog vezivnog tkiva (ligamenti) i kolagen, ekstracelularni protein vezivnog tkiva i kostiju koji tagodje ucstvuje u sistemu povezivanja celija i tkiva. Prema obliku molekula proteini se dijele na:

Strana 19

Hemijski sastav elije organska jedinjenjao o

Fibrilarne imaju izduzene oblike i, uopste, imaju pravilnu strukturu u kojoj se ponavlja redoslijed aminokiselina. Globularne kod kojih su polipeptidni lanci, iz kojih su izgradjeni, izuvijani i daju molekule sfernog (loptastog) oblika.

Azotne bazeOvi prstenasti molekuli, pored ugljenika sarze i azot, a bazom ih cini amino-grupa. Ulaze u sastav ovi prstenasti molekuli, pored ugljenika sarze i azot, a bazom ih cini amino-grupa. Ulaze u sastav nukleotida. Navedeni molekuli cine osnovne komponente - monomere - u sastavu slozenijih i vecih jedinjenja - polimera

Strana 20


Nukleinske kiseline

Deoksiribonukleinska kiselina (DNK) Ribonukleinska kiseina (RNK)

Osnovna jedinica gradje nukleinskih kiselina je nukleotid. Nukleotidi se sastoje od secera pentoze, na ciji je prvi C-atom vezana jedna azotna baza, a za peti C-atom organska fosfatna grupa. Dvije vrste secera, koji se neznatno medjusobno razlikuju, ulaze u sastav nukleotida: riboza i deoksiriboza. Secer riboza karakteriseribonukleotid, a secer deoksiriboza deoksiribonukleotid. Azotna baza u nukleotidu moze biti purinska ili pirimidinska. Purinske baze, adenin i guanin, sastoje se od dva prstena i komplamentarne su pirimidinskim bazama timinu, citozinu i uracilu, koji sadrze jedan prsten. Pirimidinska baza timin se javlja samo u deoksiribonukleotidu, dok je uracil prisutan iskljucivo u deoksiribonukleotidu. Adenin, guanin i citozin javljaju se u obje vrste nukleotida. Secer i azotna baza (bez fosfatne grupe) cine nukleozid (npr., adenin i riboza se oznacavaju kao adenozin), koji sa fosfatnom grupom predstavlja nukleotid (npr., adenin, riboza i fosfatna grupa cine adenozin-monofosfat ili AMP). Nukleotidi u zivoj materiji vrse tri znacajne funkcije: prenose energiju (ATP), ulaze u sastav koenzima (FAD, NAD, NADP, CoA) i predstavljaju osnovne komponente genetskog materijala celije.

Deoksiribonukleinska kiselina (DNK)Deoksiribonukleinska kiselina predstavlja jedine poznate molekule sposobne zaautoreplikaciju (autoreprodukciju). Svaki DNK molekul koristi vlastitu strukturu kao model za sopstvenu replikaciju. To je autokataliticka funkcija DNK molekula. U procesu replikacije svaki jednostruki lanac djeluje kao model za formiranje novog komplementarnog lanca. Na taj nacin u svakom ciklusu replikacije na stari jednostruki lanac komplementarn se vezuju odgovarajuci nukleotidi, tako da se obrazuje novi, dvostruki lanac DNK, koji se sastoji iz jednogStrana 21

Hemijski sastav elije organska jedinjenja novog i jednog starog lanca. Ovakav nacin replikacije nazvan je polukonzervativan (semikonzervativan).

Dezoksiribonukleinska kiselina (DNK)

Osnovna uloga DNK je cuvanje i prenosenje genetske informacije. Ova informacija se nalazi upisana u redoslijedu azotnih baza koje sine specificni dio molekula DNK. Triplet baza na molekulu DNK koji odgovara mjestu ugradjivanja jedne aminokiseline u lanac proteina naziva se geneticki kod. DNK se sastoji iz dva lanca koji cine nasljednu osnovu prokariota, eukariota i virusa. Svaki lanac se sastoji iz cetiri tipa nukleotida. Pri formiranju lanaca DNK uklapanje strukture se postize tako da naspram veceg nukleotida (koji sadrzi dvoprstenasti purin (A,G)) nalazi manji nukleotid drugog (koji sadrzi jednoprstensti pirimidin (T,C)). Uvijek se povezuju adenin i timin dvojnim vodonicnim vezama, a guanin i citozin trojnim vodonicnim vezama. TakvoStrana 22

Hemijski sastav elije organska jedinjenja povezivanje se naziva komplementarnost. Tako su komplementarne baze adenin i timin, i guanin i citozin.

Watson i Crick su 1953. godine predlozili model trodimenzionalne strukture DNK, koji je nesto kasnije i ekserimentalno potvrdjen. Ovo tumacenje dvojice naucnika (koji su za njega dobili Nobelovu nagradu) spada medju najznacajnje u istoriji biohemije, jer je omogucilo ne samo tumacenje hemijskih i fizickih osobina DNK, vec i objasnjenje mehanizma prenosa nasljednih osobina. Spoljnu stranu lanaca DNK cini skeletni dio koji je nespecifican. On se sastoji iz deoksiriboze i fosforne grupe povezanih tako sto se fosforna grupa veze za secer fosfodiestarskom vezom jednom OH grupom za treci C-atom secera jednog nukleotida s jedne strane i peti C-atom secera sledeceg nukleotida s druge strane (sinteza ide od 3 ka 5) na taj nacin se gradi spiralna formacija. Po deset pentoza i fosfornih grupa se nadovezuje dok se ne oformi puna spirala (jedanaesta pentoza se nadje u osi prve).

Secer se veze za bazu tako sto se jednom OH grupom glikozidnom vezom veze za deveti N atom s jedne strane i treci N atom s druge strane. Struktura DNK materijala u svim celijama jednog organizma je ista. Redoslijed nukleotida u svim molekulima DNK jednog organizma je isti. Svaki organizam ima specifican raspored nukleotida u DNK ne postoje dva potpuno ista organizma. Teorijske varijacije rasporeda nukleotida su beskonacne. Racunaju se 4n (4 vrste baza, n broj monomera u molekulu).

Strana 23


DNK-helix

Ribonukleinska kiselina (RNK)U molekulu DNK nalaze se sifre za sintezu svih bjelancevina koje sintetisu celije. Prevodjenje tih sifri u redoslijed aminokiselina u proteinima vrse RNK koje takoce predstavljaju informacione molekule. RNK se nalazi u sastavu hromozoma svih zivih organizama, u jedarcu i celijskim ribozomima. Sve ribonukleinske kiseline se u celiji sintetisu procesom koji se naziva transkripcija, odnosno prepisivanje odredjenog segmenta DNK.Strana 24

Hemijski sastav elije organska jedinjenja Sve RNK su jednolancani molekuli, mada se u nekim dijelovima polinukleotidnog lanca moze obrazovati dvostruki heliks tako sto se medjusobno povezuju dijelovi lanca vodonicnim vezama izmedju komplementarnih baza, a zatim uvijaju u heliks. Udio helikoidalne strukture u pojedinim vrstama RNK je razlicit, mada se grubo krece oko 50%. Postoje tri osnovne vrste RNK u celijama. To su: Ribozomalne RNK koje su glavne komponente ribozoma. Njihova uloga nije sasvim razjasnjena ali se pretpostavlja da sudjeluju u procesu kretanja ribozoma za vrijeme sinteze proteina. Transportne RNK su relativno mali molekuli koji u molekulu sadrze 7590 nukleotidnih ostataka. Ove nukleinske kiseline ucestvuju u procesu aktivacije i prenosenja aminokiselina pri biosintezi proteina. U organizmima se moze naci oko 60 razlicitih tRNK, a neke i vise. Za tRNK je karakteristicno da sadrze vise od 10% tzv. rijetkih baza. One imaju karakteristicnu trodimenzionalnu strukturu u kojoj je 70% u obliku heliksa. Informacione (mesendzer) RNK se u celijama javljaju u velikom broju, a u strukturi, odnosno sekvenci nukleotida, nose informaciju za sintezu razlicitih proteina.

Redoslijed baza (triplet) na iRNK koji odgovara odredjenoj aminokiselini naziva se kodon, a komplamentarni triplet baza na tRNK oznacava se kao antikodon. Precizni linearni redoslijed ribonukleotida grupisanih u sivre od po tri nukleotida u iRNK odredjuje linearni niz aminokiselina i signalizira ribozomima gdje pocinje i gdje prestaje sinteza proteinskog lanca.

Strana 25


Literatura:erban, M, Nada: elija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd, 2001 Grozdanovi-Radovanovi, Jelena: Citologija, ZUNS, Beograd, 2000 Panti, R, V: Biologija elije, Univerzitet u Beogradu, beograd, 1997

Strana 26


Dikli, Vukosava, Kosanovi, Marija, Duki, Smiljka, Nikoli, Jovanka: Biologija sa humanom genetikom, *Grafopan, Beograd, 2001

Petrovi, N, ore: Osnovi enzimologije, ZUNS, Beograd, 1998. Matavulj, M: Animalna elija, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad, 2008. Petrovi, O, Kneevi, P: Biologija elije - mikrobioloki deo, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad, 2006.

Vrbaki, Lj: Mikrobiologija, Prometej, Novi Sad, 1993. erban, N: elija - strukture i oblici, Zavod za udbenike i nastavna sredstva, Beograd, 2001.

Grozdanovi-Radovanovi, J: Citologija, Zavod za udbenike i nastavna sredstva, Beograd, 2000.

Strana 27