AZ ÉLET KÉMIÁJA - emte.siculorum.romaragyongyver/Altalanos biologia/PPT eloadasok... ·...
Transcript of AZ ÉLET KÉMIÁJA - emte.siculorum.romaragyongyver/Altalanos biologia/PPT eloadasok... ·...
12/4/2014
1
AZ ÉLET KÉMIÁJA ...
ÉLŐ ANYAG SZERVEZETI ALAPEGYSÉGE
A biológia az élet tanulmányozásával foglalkozik, az élő szervezetekre viszont vonatkoznak a fizika és
kémia törvényei
MI ÉPÍTI FEL AZ ÉLŐ ANYAGOT? HOGYAN SZERVEZŐDIK AZ ÉLŐ ANYAG?
12/4/2014
2
Az élő anyag építőkövei....
• Az élő szervezet → anyag
• Anyag → teret foglal el és tömege van
• Görög filozófusok: anyag elemekből áll→ levegő, víz, tűz és föld
• Az anyag → vegyi elemekből áll tiszta formában vagy vegyületek formájában
Az élő anyag építőkövei
• 19. század → elemek → periódusos rendszer
• Részecske fizika → atom (proton+neutron+elektron)
12/4/2014
3
Az élő anyag építőkövei: kémiai elemek
• Elem: 118 vegyi elem (117: 2010 ápr., unuseptium)
• 94 megtalálható a természetben
• Izotópok: C14, felezési ideje 5730 év
• 80 elem stabil, többi radioaktív
• Rendszám ≥84, instabil: radioaktív bomlás atomtömeg
rendszám
Az élő anyag építőkövei: kémiai elemek
• C izotópos kormeghatározás
• C14, felezési ideje 5730 év
• Kb. 60,000 évig visszamenőleg használható
12/4/2014
4
Hevesy György: nukleáris medicina • 1944-ben a "radioaktív izotópok indikátorként való alkalmazásáért a kémiai kutatásban" indoklással Hevesy Györgynek ítélték oda a Nobel-díjat. •1959-ben az Atoms for Peace Awards (Az Atom Békés Felhasználásáért-Díj) kitüntetést vehette át a radioaktív izotópok békés felhasználásért.
Pozitron emissziós tomográfia: 3D kép (F18)
Szcintigráfia
Élő szervezetet alkotó vegyi elemek • 94 elemből, 25 elem
– Biogén elemek: C, H, O, N, P, Ca, K, S, Na, Cl, Mg, Fe
– Nyomelemek: B,Cr, Co, Cu, F, I, Mn, Mo, Se, Si, Sn, Vn, Zn
Elem % az emberi testben
O 65
C 18.5
H 9.5
N 3.5
Ca 1.5
P 1
K 0.4
S 0.3
Na 0.2
Cl 0.2
Mg 0.1
12/4/2014
5
Vegyületek formájában....
Vegyület
Szervetlen Egyszerű vegyületek, általában 2 elemből állnak: H2O, CO2, O2, NaCl
Szerves Vegyületek amelyek C-H kovalens kötést tartalmaznak: cukrok, lipidek, aminosavak, fehérjék
Kémiai kötések ...
• Ion kötés
• Kovalens kötés
– Poláros
– Apoláros
• Hidrogén kötés
– Intramolekuláris
– Intermolekuláris
12/4/2014
6
Molekulák...
• Molekula: méret és forma
• A molekulák biológiai szerepe függ a molekula térszerkezetétől
• Megváltozhat a molekula formája
A víz
• Az élet oldószere – Hidrofil
– Hidrofób
– Amfipatikus
12/4/2014
7
A víz • H híd kötés
• Halmazállapot: – Folyékony: H híd kötés gyenge
– Szilárd: H híd kötés erős
Trematomus bernacchii Bracon cephi
A víz
• Szerepe az élővilágban: – Kémiai reakciókban vesz részt
– Növények fenntartása
– Kiválasztás: oldékony anyagok
– Evaporáció
– Kohézió
– Nyálban található víz: síkosító
– Felületi feszültség
– pH változás
12/4/2014
8
A szén (C) és az élet molekuláris szintű sokfélesége
• C lánc hossza
• Izoméria
• Funkcionális csoportok
A makromolekulák struktúrája és funkciója
• Makromolekula – élő anyagot alkotó nagy molekulák: szénhidrátok, lipidek, fehérjék, nukleinsavak
• Polimérek (polys – sok, meris - rész)
• 40-50 monomér
• Kis molekulák egységesek az élővilágban és sajátos makromolekulákat alkotnak
12/4/2014
9
Szénhidrátok • Cukrok és azok polimerei
• Mono, di- és poliszaharidok
• Tartalék szénhidrát: keményítő, glikogén
Szénhidrátok • Strukturális:
– cellulóz
– Kitin (acetil- glükózamin)
12/4/2014
10
Szénhidrátok
Lipidek • Hidrofób makromolekulák
– Zsírok: zsírsav és glicerin
• Telített, telítettlen
– Foszfolipidek: 2 zsírsavlánc
12/4/2014
11
Lipidek
• Hidrofób makromolekulák
– Szteroidok: 4 gyűrű
• koleszterol
Fehérjék - „proteios”, elsődleges • Strukturális fehérje (keratin, kollagén)
• Tartalék fehérje (ovalbumin, kazein)
• Transzport fehérje (hemoglobin)
• Hormon fehérje (inzulin)
• Receptor fehérje
• Összehúzó fehérje (aktin, miozin)
• Védekező fehérje (antitestek)
• Enzimatikus fehérje (emésztő enzim)
12/4/2014
12
Nuklein savak. DNS és RNS
• Tárolják és továbbítják a genetikai információt
• Gének
• Dezoxiribonukleinsav
• Ribonukleinsav
12/4/2014
13
Nuklein savak. DNS és RNS
• Építőköveik:
– nitrogén bázisok
– 5 C atomos cukrok
– foszforsav
A sejt molekuláris szerveződése
12/4/2014
14
A sejt
• A sejtek az élő szervezetek legkisebb alaki, működési és szaporodási egységei.
• Sejtes szerveződés: – egyetlen (prokarióták, eukarióta egysejtűek) vagy
– sok sejtből (állatok, növények, gombák)
Az élő anyag organizációjának az első lépcsője, mely az önszabályozás, önfenntartás és szaporodás képességével rendelkezik.
Jellemzők: • genetikai anyaga a dezoxiribonukleinsav
• az életfolyamatokhoz szükséges energia kémiai vegyületek makroerg kötéseiben tárolódik
• sejtmembrán határolja.
A sejt
Prokarióta (pro, karyon) Eukarióta (eu, karyon)
12/4/2014
15
„Pro versus Eu karyon”
• Prokarióta
– 3 milliárd évvel ezelőtt alakultak ki
– sejtmagjukat nem különíti el határoló hártya a citoplazmától
– baktériumok és a kékalgák
– egyetlen gyűrűvé záródó DNS kettős spirál molekula alkotja (plazmid).
• Eukarióta
– sejtmag, citoplazma és sejthártya
– A citoplazma tartalmazza a sejt különböző organellumait, vázrendszerét és az ezeket körülvevő alapállományt, a citoszolt
Eukarióták kialakulása
12/4/2014
16
Növényi sejt
Állati sejt
12/4/2014
17
Kérdés???