Sklad chemiczny komorki.

W komorce wystepuja roznego rodzaju zwiazki chemiczne, ktore ze wzgledu na ich budowe i wlasciwosci dzielimy na zwiazki organiczne i nieorganiczne. Podstawowe zwiazki organiczne wystepujace w komorce to :

bialka ,peptydy ,aminokwasy
tluszczowce ( nazywane inaczej lipidami )
cukrowce
kwasy nukleinowe ,polinukleotydy ,nukleotydy.

tu nalazy dodac text o nieorganicznych Szczegolowe omowienie wyzej wyminionych zwiazkow zawarte jest w kolenych rozdziala

Zwiazki organiczne wystepujace w komorce : aminokwasy.

Wszystkie aminokwasy to zwiazki wielofunkcyjne,zawierajace w swej budowie przynajmniej jedna grupe aminowa (-NH₂) i przynajmniej jedna grupe karboksylowa (-COOH).

W przyrodzie wystepuje okolo 300 aminokwasow, ale tylko 20 z nich buduje bialka.Nalezy podkreslic, iz niezaleznie od funkcji czy pochodzenia (rosliny, zwierzeta, drobnoustroje) bialka zudowane sa zawsze z tych samychaminokwasow. Aminokwasy budujace bialka to L-& aminokwasy . &-aminokwasy totakie aminokwasy, w ktorych grupa aminowa i karboksylowa podstawine sa do tego samego wegla zwanego weglem &. Tetraedryczne ulozenie 4 roznych podstawnikow przy atomie wegla & (wegiel asymetryczny)nadaje aminokwasom bialkowym wlasciwosci zwiazkow optycznie czynnych tj.zdolnosc skrecania plaszczyzny swiatla spolaryzowanego. W pH rownym 7,0 wszystkie aminokwasy bialkowe maja konfiguracje porownywalna z konfiguracja aldechydu L-glicerynowego. Wyjatkiem od reguly jest glicyna - aminokwas bialkowy, ktora nie wykazuje wlasciwosci zwizku optycznie czynnego, poniewaz 2 z 4 podstawnikow wegla & sa takie same.

W zaleznosc od budowy lancucha bocznego (wystepowania okreslonych grup funkcyjnych rozne sa wlasciwosci biochemiczne poszczegolnych aminokwasow bialkowych (np. polarnosc, ladunek, wartosc punktu izoelektrycznego).

Aminokwasy bialkowe sa podstawowa jednostka strukturalna bialek (buduja peptydy, bialka) i jest to ich glowna rola w komorce. Aminokwsy niebialkowe (nie wchodzace w sklad bialek)wystepuja w komorce w stanie wolnym lub zwiazanym i biora udzial w biosyntezie puryn, pirymidyn, porfiryn, keratyny,hormonow (wazopresyny, oksytocyny, adrenaliny), alkaloidow.Aminokwasy te wchodza rowniezw skad buforow (czynniki osmotyczne).Niektore D-aminokwasy buduja sciany komorkowe bakterii i wchodza w sklad antybiotykow.

Najwazniejsza reakcja charakterystyczna aminokwasow jest tworzenie wiazania peptydowego (reakcja kondensacji). Niezbednym czynnikiem warunkujacym przebieg reakcji tworzenia wiazania peptydowego jestaktywacja grupy karboksylowej. Wprzyrodzie aktywacje te zapewnia ATP (zwiazek wysokoenergetyczny - patrz nukleotydy).

Zwiazki organiczne wystepjace w komorce : peptydy.

Peptyd sklada sie z minimum dwoch reszt aminokwasowych (polaczonych wiazaniem peptydowym - patrz roz. aminokwasy). Czasteczka zawierajaca w swym skladzie wiecej niz 100 reszt aminokwasowych (polaczonych wiazaniem peptydowym) to polipeptyd.

Zasadnicza rola biologiczna peptydow to tworzenie bialek, niektore antybiotyki i hormony to peptydy i polipeptydy.

Zwiazki organiczne wystepujace w komorce : bialka.

Posdtawowa jednostka strukturalna bialka sa aminokwasy (parz rozdzial aminokwasy). Bialka to w rzeczywistosci wielkoczasteczkowe polipeptydy.Ustalanie granicy pomiedzy duzym polipeptydem a malym bialkiem jest wiec rozwazaniem czysto teoretycznym.

Ze wzgledu na budowe bialka dzielimy na proste i zlozone. Bialka proste w wyniku hydrolizy daja tylko L-&-aminokwasy. Natomiast bialka zlozone zawieraja dodatkowo organiczne lub nieorganiczne grupy prostetyczne. Rodzaje bialek zlozonych :

nukleoproteidy, gdzie gupa prostetyczna sa kwasy nukleinowe. Przykladem takich bialek sa rybosomy, wirus mozaiki tytoniowej.
lipoproteidy, gdzie grupa prostetyczna sa lipidy lub fosfolipidy. Przykladem takich bialek sa beta -lipoproteidy osocza.
glikoproteidy, gdzie grupa prostetyczna sa reszty weglowodanowe (mannoza , galaktoza ).Przykladem takich bialek sa niektore gamma -globuliny.
hemoproteidy, gdzie grupa prostetyczna sa zelazoporfiryvny. Przykladem takich bialek jest hemoglobina i cytochrom C.
fosfoproteidy , gdzie grupa prostetyczna sa reszty fosforanowe. przykladem takiego bialka jest kazeina mleka.
flawoproteidy , gdzie grupa prostetyczna sa nukleotydy flawinowe.Przykladem takiego bialka jest dehydrogenaza bursztynianowa (enzym jednego ze szlakow matabolicznych).
metaloproteidy , gdzie grupa prostetyczna sa metale lub zwiazki metali. brzykladem takich bialek sa ferrytyna (zawiera Cu) i oksydaza tyrozynowa (enzym zawierajacy Fe(OH)₂).

Czasteczki bialek w stanie natywnym (naturalnym, rodzimym) maja charakterystyczny dla danego bialka trojwymiarowy ksztalt zwany konformacja czasteczki. Ze wzgledu na typ konformacji wyrozniamy nastepujace klasy bialek :

fibrylarne (wlokienkowe).Sa one odporne na dzialanie czynnikow fizycznych oraz sa nierozpuszczalne w wodzie i roztworach soli.Lancuchy polipeptydowe bialek fibrylarnych ulozone sa wzdluz jednej osi tworzac plytki lub dlugie wlokna. Bialka wlokienkowe stanowia podstawowyelement stukturalny tkanki lacznej zwierzat wyzszych, np.kolagen (sciegna), keratyna (wlosy, skora,paznokcie, rogi), elastyna(tkanka laczna sprezysta)
globularne.Sa one na ogol rozpuszczalne w roztworach wodnychi latwo w nich dyfunduja.Czasteczki bialek globularnych skladaja sie z pofaldowanych lancuchow polipeptydowych tworzacych zwarte formy kuliste. W komorce bialka globularne pelnia zazwyczaj funkcje zwiazane z ruchem (tzw. funkcje dynamiczne).prawie wszystkie z dotychczas poznanych 1000 enzymow to bialka globularne.DO bialek globularnych naleza takze przeciwciala, niektore hormony i wiele przenosnikow bialkowych (np.albumina surowicy, hemoglobina).
typ posredni o wlasciwosciach posrednich miedzy bialkami globularnymi a fibrylarnymi.Bialka te maja ksztalt bialek fibrylarnych, lecz rozpuszczaja sie w roztworach soli jak bialka globularne.Do tej grupy bialek naleza miedzy innymi miozyna (element strukturalny komorek) oraz fibrynogen (prekursor fibryny).

Rozne cechy strukturalne bialek (stopnie uksztaltowania czasteczek bialka) okresla sie jako struktura I- , II- , III- , IV- rzedowa czasteczek bialka. Struktura I-rzedowa odnosi sie do sekwencji reszt aminokwasowych (kolejnosc ulozenia aminokwasow ). Struktura II-rzedowa nazywamy sposob ulozenia lancuchow polipeptydowych wzdluz dlugiej osi czasteczki (dotyczy bialek fibrylarnych). Struktura III-rzedowa stan pofaldowania lancchow polipeptydowych i odnosi sie do bialek globularnych. Struktura IV-rzedowa odnosi sie do bialek oligomerycznych tj. zbudowanych z wiecej niz jednego lancucha polipeptydowego (protomer) i okresla ona sposob zestawienia tyc lancuchow ze soba w uklad przestrzenny.Przykladem bialka oligometrycznegojest hemoglbina skladajaca sie z 4 lancuchow polipeptydowych (2lacucuy alfa i 2 lancuchy beta).

Bialka wykazuja zdolnosc do prawidlowego funkcjonowania (aktywnosc biologiczna) w waskich zakresach czynnikow fizycznych i chemicznych (np. temperatura i pH).Krancowe zmiany tych czynnikow prowadza do denaturacji bialek tj. zniszczenia II-,III,IV-rzedowej struktury (zachowana zostaje struktura I-rzedowa ), co wiaze sie z utrata aktywnosc biologicznej.W niektorych przypadkach proces denaturacji jest calkowicie odwracalny.

Bialka sa glownym skladnikiem komorki - stanowai okolo 50% suchej masy komorkowej. Bialka pelnia w komorce wiele roznych funkcji.Sa katalizatorami reakcji chemicznych, skladnikami ukladow kurczliwych, stanowia material zapasowy oraz pelnia rola ochronna (immunoglobuliny).Bialka to rowniz bezposredni wyraziciel informacji genetycznej zwartej w DNA (uklad trojek nukleotydowych odpowiada sekwencji aminokwasowej bialka - patrz procesy transkrypcji i translacji).

Kazde bialko charakteryzuje sie scisle okreslona sekwencja aminokwasowa, wszystkie czasteczki tego bialka sa pod tym wzgledem identyczne. Funkcjonalnie homologiczne bialka pochodzace z roznych gatunkow (np. hemoglobiny lub cytochromy) zawieraja stele sekwencje aminokwasowe w pewnych fragmentach lancucha, natomiast pozostale sekwencje moga byc rozne w zaleznosci od gatunku.Im bardziej ewolucyjnie oddalone od siebie gatunki, tym wiecej zmiennych sekwencji wobrebie lancucha. Na podstawie tak sformulowanego twierdzenia buduje sie tzw.drzewa filogenetyczne.