Zapisz jako PDF

Spis treści
1 Tkanki
1.1 Skład tkanek
2 Związki chemiczne mogą występować w postaci
2.1 Ciśnienie osmotyczne
2.2 Główne kationy nieorganiczne tkanek
2.3 Główne aniony nieorganiczne komórek
3 Szczegółowy skład tkanek
3.1 Inne pierwiastki wchodzące w skład organizmu,
4 Pytania do wykładu
Tkanki
Zespoły komórek (patrz. Rys. %i 1) pełniących wyspecjalizowane funkcje oraz wytwarzana przez nie
istota międzykomórkowa (która może być zarówno płynem, jak w przypadku krwi, lub żelem
złożonym z makrocząsteczek istoty podstawowej albo uformowanych struktur, np. włókien) noszą
nazwę tkanki. Woda istoty międzykomórkowej wraz z jonami, pierwiastkami oraz związkami
drobnocząsteczkowymi, które się w niej znajdują nazywana jest płynem tkankowym — stanowi on
rusztowanie dla komórek i mikrośrodowisko, w którym transportowane są substancje odżywcze i
produkty metabolizmu.
Ogólna budowa komórki eukariotycznej: 1 — jąderko
(odpowiedzialne za syntezę RNA); 2 — błona jądra
komórkowego; 3 — rybosom (organelle służące do
produkcji białek w ramach translacji); 4 — pęcherzyk; 5 —
szorstkie retikulum endoplazmatyczne (funkcja polega na
udziale w syntezie białek i lipidów); 6 — aparat Golgiego
(służące chemicznym modyfikacjom substancji zużywanych
przez komórkę, bądź wydzielanych poza nią); 7 —
mikrotubule; 8 — gładkie retikulum endoplazmatyczne
(odbywają się w nim procesy metaboliczne lipidów (synteza
lipidów) lub sterydów oraz detoksykacja czyli usunięcie z
organizmu trujących substancji jak również transport
wewnętrzny); 9 — mitochondrium (miejsce, w którym w
wyniku procesu oddychania komórkowego powstaje
większość adenozynotrifosforanu (ATP) komórki, które jest
jej źródłem energii; zaangażowane są również w inne
procesy, takie jak sygnalizacja komórkowa, specjalizacja,
wzrost i śmierć komórki, czy też kontrola cyklu
komórkowego); 10 — wakuole (utrzymanie komórki w
stanie napięcia; magazynowanie wody w komórce;
magazynowanie substancji, które mogłyby działać
szkodliwie np. na cytoplazmę; utrzymywanie niskiego
stężenia jonów sodowych w cytozolu; trawienie
wewnątrzkomórkowe — wakuole mogą zawierać enzymy
hydrolityczne biorące udział w procesie trawienia); 11 —
cytoplazma (znajdują się w niej pozostałe plazmatyczne
składniki komórki; zachodzi tu większość procesów
metabolicznych); 12 — lizosom (bierze udział w procesie
trawienia wewnątrzkomórkowego materiału egzogennego
oraz endogennego); 13 — centriola (pełnią rolę w
organizacji wrzeciona podziałowego i w przebiegu
cytokinezy podczas podziałów komórkowych oraz w
organizacji szkielektu mikrotubulowego i kształtu
komórek). Pełen wykład dotyczący budowy i
funkcjonowania komórki znajdziecie tutaj
Skład tkanek
Wody (70%) — spełnia ona rolę zarówno środowiska, w którym przebiegają różnego rodzaju
reakcje chemiczne, choć równie często pełni rolę substratu lub produktu.
Związków chemicznych (organicznych i nieorganicznych jonów i pierwiastków, które zazwyczaj
są rozpuszczalne w wodzie).
Związki chemiczne mogą występować w postaci
Roztworów, czyli nierozdzielających się przez długi czas mieszanin dwóch lub więcej związków
chemicznych (ich skład określa się podając stężenie składników — zwykle jeden ze związków
jest nazywany rozpuszczalnikiem, a drugi substancją rozpuszczaną).
Koloidów, czyli mieszanin niejednorodnych, które tworzą układ dwóch substancji, przy czym
jedna z substancji jest rozproszona w drugiej. Ze względu na to iż dyspersja substancji
rozproszonej jest znaczna, mieszanina wydaje się być substancją jednorodną choć nie jest to
wymieszanie na poziomie pojedynczych cząstek. Koloidy nadają lepkość całym tkankom i
komórkom. Stopień lepkości uzależniony jest od stosunku koloidów, które są w stanie zolu
(układu koloidalnego w postaci cząstek koloidalnych rozproszonych w cieczy lub gazie) i żelu
(forma zoli, w których ośrodkiem rozpraszającym jest ciecz, i których cząstki koloidalne są tak
blisko siebie, że układ zachowuje stabilność kształtu).
Zachowanie komórki zwierzęcej (erytrocytu) znajdującej się w
roztworze hiper-, izo- i hipotonicznym — wpływ presji osmotycznej
na krwinkę czerwoną. Komórki organizmów żywych w kontakcie z
roztworem hipotonicznym ulegają powiększeniu, natomiast rafiając
do roztworu hipertonicznego, komórki kurczą się, podlegając
różnego stopnia plazmolizie.
Ciśnienie osmotyczne
Ciśnienie osmotyczne (fizyczna cecha tkanek; różnica ciśnień wywieranych na półprzepuszczalną
membranę przez dwie ciecze, które ta membrana rozdziela) wynosi 280 – 320 mosm/l i jest określane
jako ciśnienie izotoniczne (gdy roztwory pozostają w równowadze osmotycznej). Hipotonicznym
nazywa się ciśnienie, które jest niższe od określonego powyżej, natomiast hipertonicznym, gdy jest
wyższe (patrz. Rys. %i 2).
Główne kationy nieorganiczne tkanek
Sód Na+ (wewnątrz komórek około 10 mmol, w istocie międzykomórkowej 140 mmol), bierze
udział w przewodzeniu impulsów przez neuron — wpływa na ciśnienie osmotyczne płynów
ustrojowych, utrzymuje równowagę płynów ciała.
Potas K+ (wewnątrz komórek około 140 mmol, w istocie międzykomórkowej 10 mmol), bierze
udział w przewodzeniu impulsów nerwowych — podwyższa stopień uwodnienia koloidów
komórkowych — aktywator wielu enzymów, odpowiada za skurcz mięśni.
U podstaw przewodnictwa i przewodzenia komórkowego leży zmiana przewodnictwa błony
komórkowej prowadząca do przenikania Na+ do wnętrza komórki.
Główne aniony nieorganiczne komórek
SO42- — dwuujemny anion o wzorze empirycznym SO42− i masie cząsteczkowej 96,06 u, który
składa się z jednego centralnego atomu siarki otoczonego przez cztery atomy tlenu, ma kształt
czworościanu. Jon siarczanowy jest resztą kwasową kwasu siarkowego H2SO4.
HPO42- — jon wodorofosforanowy.
HCO3- — anion wodorowęglanowy.
Niektóre białka.
Anion chlorkowy Cl- (główny anion w istocie międzykomórkowej)
Porównanie RNA i DNA. W odróżnieniu od DNA, cząsteczki komórkowego
RNA są zwykle jednoniciowe, jednak wiele z nich zawiera krótkie
sekwencje komplementarne do innych odcinków tej samej cząsteczki.
Takie komplementarne sekwencje mogą tworzyć wiązania wodorowe,
kiedy zbliżą się do siebie. Zamiast tyminy (t) RNA zawiera uracyl (u).
Ponadto, cukier zawarty w RNA to ryboza, a nie deoksyryboza (ryboza
zawiera grupę –OH w miejscu atomu wodoru deoksyrybozy)
Szczegółowy skład tkanek
Wiązanie peptydowe)
Trójgliceryd
Cholesterol
Glikoproteiny — większość białek integralnych błon biologicznych. Na zewnątrz komórek
zwierzęcych występuje warstwa glikoprotein, białek i związanych z nim węglowodanów.
Warstwa ta jest nośnikiem właściwości antygenowych komórki, decyduje także o jej ujemnym
ładunku elektrostatycznym, co ma duże znaczenie w transporcie różnych substancji do wnętrza
komórki. Tworzą większość receptorów powierzchni komórek, które komunikują się z
otoczeniem odbierając sygnały zewnętrzne.
Białka — w zakresie 40-60% suchej masy komórki występują białka (funkcja budulcowa,
regulacyjna, katalityczna, transportowa i in.) zbudowane z aminokwasów. Aminokwasy budują
także związki mniejsze niż białka czyli — peptydy i polipeptydy, które pełnią różne funkcje
(między innymi są hormonami). Białka wytwarzane są jako peptydy (związki organiczne
powstające przez połączenie cząsteczek aminokwasów wiązaniem peptydowym, patrz.
Rys. %i 3) o określonej sekwencji aminokwasów (Przypomnij sobie wiadomości dotyczące
aminokwasów z wykładu Podstawy chemii i Biochemii). Poza glicyną (najprostszym spośród 20
standardowych aminokwasów wchodzących w skład białek; stanowi średnio około 7,2% reszt
aminokwasowych występujących w białkach, poza kolagenem, w którym stanowi 30%
wszystkich budujących go aminokwasów) w skład białek wchodzą L-aminokwasy (izomeryczna
forma aminokwasów, skręcająca płaszczyznę światła spolaryzowanego L). W niektórych
białkach do aminokwasów dołączone są inne związki, co nadaje im specyficzne właściwości
(np. hemoglobina — składnik czerwonych krwinek — białko zawierające barwnik — hem). W
przeważającej części liczba reszt aminokwasowych w pojedynczym łańcuchu polipeptydowym
jest większa niż 100 (cała cząsteczka może być zbudowana z wielu łańcuchów). W skład białek
wchodzą głównie: węgiel (C), tlen (O), wodór (H), azot (N), siarka (S), fosfor (P) a także kationy
metali Mn2+, Zn2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+, Co2+ (i inne). Skład białek nie pokrywa się ze składem
aminokwasów, ponieważ większość białek ma dołączone do reszt aminokwasowych różne inne
cząsteczki (np. cukry) — są to tzw. białka złożone lub proteidy. Ważne: przypomnij sobie
wiadomości o rzędach struktur białka z wykładu Podstawy chemii i Biochemii.
Węglowodany — w tkankach w postaci cukrów prostych (np. glukoza — podczas oddychania
komórkowego ulega rozpadowi na dwutlenek węgla i wodę, rywają się wiązania między
cząsteczkami glukozy, co powoduje uwalnianie się zmagazynowanej w nich energii, która
zostaje zużyta w energochłonnych procesach życiowych; także ryboza i deoksyryboza —
wchodzące w skład kwasów nukleinowych), wielocukrów, glikoprotein, kompleksów
wielocukrów, białek i glikolipidów (połączenia węglowodanów z tłuszczami; obecne na
powierzchni komórek zwierzęcych, uczestniczą w oddziaływaniach międzykomórkowych).
Węglowodany są paliwem komórkowym, spełniają funkcje energetyczne, są źródłem energii,
magazynują energię, są materiałem zapasowym, są elementem budulcowym, wchodzą w skład
innych związków, takich jak kwasy nukleinowe czy glikoproteiny .
DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) — wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny
należący do kwasów nukleinowych występujący w chromosomach; zawarty jest w nim zestaw
informacji genetycznych komórki (genotyp), który odpowiada za zespół cech strukturalnych i
czynnościowych komórek i tkanek (fenotyp). Informacje genetyczne znajdują się w genach
(około miliona w każdej komórce), w tym RNA (patrz. Rys. %i 3).
RNA (kwasy rybonukleinowe) — występuje głównie w rybosomach, w jądrze komórkowym, na
szorstkim retikulum endoplazmatycznym i w cytoplazmie (jest go 5-10 razy więcej niż DNA).
RNA przepisywane jest z DNA i bierze udział w biosyntezie białek, transkrypcji
(przepisywaniu) i translacji (tłumaczeniu) języka sekwencji nukleotydów DNA na język
sekwencji aminokwasów białka (patrz. Rys. %i 3).
Lipidy — w tym tłuszcze (trójglicerydy, wraz z wolnymi kwasami tłuszczowymi są jednym z
głównych materiałów energetycznych zużywanym na bieżące potrzeby organizmu lub są też
magazynowane jako materiał zapasowy w postaci tkanki tłuszczowej, patrz. Rys. %i 5),
cholesterol (substrat do syntezy wielu hormonów, patrz. Rys.%i 6) oraz glikolipidy (wchodzące
w skład błon komórkowych, wytwarzające warstwy izolacyjne w wielu nabłonkach). Ważne:
podwyższony poziom triglicerydów ma większy wpływ na podniesienie ryzyka zawału serca lub
udaru mózgu niż podwyższony poziom cholesterolu. Przypomnij sobie wiadomości o tłuszczach
z wykładu Podstawy chemii i Biochemii.
Poniższy film jest animacją różnic w budowie DNA i RNA
<videoflash>7oaoOUpMswc</videoflash> Komórki mogą wytwarzać lub zawierać także związki
innych grup pełniące różnorodne funkcje. Mogą to być witaminy, barwniki, alkaloidy, itp.
Najważniejszymi pierwiastkami budującymi związki chemiczne, które wchodzą w skład
komórek/tkanek są: tlen (w cząsteczkach wody, 65% masy człowieka), węgiel (rusztowaniem w
związkach organicznych, stanowi 18% masy człowieka), wodór (10% masy człowieka), azot (3% masy
człowieka) — pierwiastki te tworzą cukry, tłuszcze i białka — podstawowe budulce wszystkich
żywych organizmów.
Inne pierwiastki wchodzące w skład organizmu,
których masa u człowieka nie przekracza 2% masy całkowitej oraz ważniejsze skutki przy niedoborze
(tabela pochodzi z polskiej wikipedii:
Nazwa
pierwiastka
Tlen, O
Węgiel, C
Wodór, H
Azot, N
Wapń, Ca
Znaczenie u zwierząt
Ważniejsze skutki przy niedoborze
Pierwiastki te tworzą cukry, tłuszcze i
Śmierć organizmu (z głodu, odwodnienia
białka — podstawowe budulce
lub uduszenia).
wszystkich żywych organizmów.
Niedostateczna mineralizacja kośćca,
Budulec kości i zębów, bierze udział w
próchnica zębów, krzywica (u dzieci),
procesie krzepnięcia krwi (tzw. IV
osteoporoza (u dorosłych), zaburzenia
czynnik), przewodnictwo impulsów
krzepnięcia krwi, zaburzenia pracy serca
nerwowych.
i mięśni szkieletowych, skurcze mięśni,
mrowienia i drętwienia kończyn.
Fosfor, P
Jest składnikiem kości; DNA i RNA
oraz przenośnikiem energii ATP.
Zaburzenia wzrostu, brak apetytu, utrata
masy ciała, nerwowość.
Chlor, Cl
Wraz z jonami sodu i potasu
odpowiedzialny jest za równowagę
wodno-mineralną. Tworzy kwas solny
w żołądku. Prawidłowe rozmieszczenie
płynów w organizmie.
Gwałtowne wymioty, obrzęk komórek,
osłabienie fizyczne i psychiczne,
zmniejszenie łaknienia.
Magnez, Mg
Głównie regulacyjna (przewodnictwo
nerwowe i in.)
Wzmożona aktywność układu nerwowomięśniowego (drżenia mięśniowe, kurcze,
fascykulacje, drętwienie, drgawki),
rzadziej: osłabienie mięśni, zaburzenia
rytmu serca, apatia, biegunka, mdłości,
ubytki w zębach, dolegliwości kostne,
uczucie mrowienia w kończynach,
nerwowość, niepokój, stan zagubienia,
stan depresja.
Żelazo, Fe
Składnik hemoglobiny i mioglobiny.
Anemia, zmiany w śluzówce.
Fluor, F
Tworzy szkliwo zębów, występuje w
kośćcu.
Większa podatność na próchnicę zębów.
Jod, I
Niezbędny do wytwarzania tyroksyny,
odpowiada za prawidłowe działanie
tarczycy.
Wole tarczycy. U dzieci matołectwo,
spadek wydajności fizycznej, znużenie,
brak energii życiowej, powolności w
myśleniu, uczucie zagubienia, drżenie
kończyn, kołatanie serca, suchość i
łamliwość włosów, marznięcie.
Sód, Na
Uczestniczy w utrzymaniu ciśnienia
osmotycznego płynów ustrojowych.
Bierze udział w przewodzeniu
impulsów przez neurony.
Utrata pobudliwości komórek i zanik
różnicy potencjałów.
Siarka, S
Składnik niektórych aminokwasów i
białek.
Potas, K
Bierze udział w przewodzeniu
impulsów nerwowych. Podwyższa
stopień uwodnienia koloidów
komórkowych.
Selen, Se
Wchodzi w skład selenocysteiny i
peroksydazy glutationowej.
Rubid, Rb
Może zastępować ubytki wapnia w
kościach.
Stront, Sr
Może zastępować wapń w kościach.
Chrom, Cr
Wpływa na produkcję insuliny,
składnik czynnika tolerancji glukozy,
obniża poziom cholesterolu we krwi.
Mangan, Mn
Wpływa na wzrost kości. Składnik
arginazy, enzymu uczestniczącego w
przemianach aminokwasów.
Kobalt, Co
Składnik witaminy B12.
Miedź, Cu
Wchodzi w skład enzymów
oddechowych. Ma wpływ na
metabolizm żelaza w organizmie.
Cynk, Zn
Odgrywa ważną rolę w procesie
gojenia ran.
Napady nudności, bóle głowy,stany
lękowe, silny pociąg do słodyczy i
alkoholu, ryzyko cukrzycy i choroby
niedokrwiennej serca.
Zaburzenia procesu krzepnięcia krwi.
Zaburzenia erekcji.
Molibden, Mo
Pytania do wykładu
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Wymień i omów główne funkcje składników komórki eukariotycznej.
Czym jest ciśnienie: izotoniczne, hipotoniczne i hipertoniczne?
Jakie są główne kationy i aniony nieorganiczne występujące w tkankach?
Omów funkcję i budowę białek wchodzących w skład tkanek.
Czym są i jaką rolę w tkankach pełnią węglowodany?
Wymień i omów funkcje dwóch kwasów nukleinowych wchodzących w skład tkanki.
Jakie są trzy główne różnice w budowie RNA i DNA?
Jakie rodzaje lipidów występują w tkankach?
Wymień 4 najważniejsze pierwiastki budujące związki chemiczne, które wchodzą w skład
komórek/tkanek.
10. Wymień pierwiastki wchodzące w skład organizmu oraz najważniejsze skutki dla organizmu
przy ich niedoborze?