Człowiek — układy narządów
Człowiek — regulacja hormonalna
Budowa i funkcje węglowodanów
Monosacharydy są najprostszymi cukrami i mogą pełnić funkcję energetyczną lub budulcową. Glukoza jest głównym substratem oddychania, ryboza wchodzi w skład RNA i ATP, a deoksyryboza — DNA.
Wiązanie glikozydowe powstaje w reakcji kondensacji między grupami hydroksylowymi cukrów. Jego konfiguracja ma znaczenie biologiczne: człowiek trawi wiązania α w skrobi i glikogenie, ale nie posiada celulazy rozkładającej wiązania β-1,4 celulozy.
Skrobia magazynuje glukozę w roślinach, glikogen w grzybach i zwierzętach, celuloza wzmacnia ścianę komórkową roślin, a chityna buduje ścianę komórkową grzybów i oskórek stawonogów.
- Sacharoza = glukoza + fruktoza.
- Laktoza = glukoza + galaktoza.
- Maltoza = glukoza + glukoza.
- Jodyna tworzy ze skrobią granatowy kompleks — jest to próba jakościowa.
Podstawa programowa: XI.2.5a
Lipidy: budowa, hydrofobowość i funkcje
Triacyloglicerole powstają z glicerolu i trzech kwasów tłuszczowych połączonych wiązaniami estrowymi. Są wydajnym magazynem energii, ponieważ ich łańcuchy węglowodorowe są silnie zredukowane i prawie nie wiążą wody.
Fosfolipidy są amfipatyczne: mają hydrofilową głowę i hydrofobowe ogony. W środowisku wodnym samorzutnie tworzą dwuwarstwy, stanowiące podstawę błon biologicznych.
Sterole mają sztywny układ czterech pierścieni. Cholesterol stabilizuje błony zwierzęce i jest prekursorem hormonów steroidowych, kwasów żółciowych oraz witaminy D.
- Nasycone kwasy tłuszczowe nie mają wiązań podwójnych C=C.
- Wiązania podwójne cis powodują zagięcia łańcucha i zwiększają płynność lipidów.
- Tłuszcz podskórny izoluje termicznie, a tkanka tłuszczowa amortyzuje narządy.
- Woski ograniczają utratę wody z powierzchni roślin i zwierząt.
Schemat: Lipidy: budowa, hydrofobowość i funkcje
Budowa cząsteczki połączona z jej właściwościami.
Podstawa programowa: XI.2.5b
Metabolizm, ATP i regulacja enzymów
Metabolizm obejmuje szlaki kataboliczne, które rozkładają związki i uwalniają energię, oraz anaboliczne, które zużywają energię do syntezy. ATP sprzęga procesy egzoergiczne z endoergicznymi przez przenoszenie grupy fosforanowej.
Enzym stabilizuje stan przejściowy i obniża energię aktywacji, nie zmieniając ΔG ani położenia równowagi. Swoistość wynika z przestrzennego i chemicznego dopasowania centrum aktywnego do substratu.
Aktywność enzymu zależy od temperatury, pH, stężenia substratu i inhibitorów. Inhibitor kompetycyjny konkuruje o centrum aktywne, a niekompetycyjny obniża aktywność przez związanie w innym miejscu.
- Fosforylacja może zmienić aktywność białka lub energię substratu.
- Przy wysokim stężeniu substratu enzym osiąga nasycenie.
- Sprzężenie zwrotne ujemne hamuje wcześniejszy etap szlaku przez produkt końcowy.
- Koenzymy i grupy prostetyczne są niebiałkowymi składnikami części enzymów.
Schemat: Metabolizm, ATP i regulacja enzymów
Zależność między zmiennymi i jej interpretacja.
Podstawa programowa: XI.2.5c
Najczęstsze błędy
„Celuloza i skrobia mają takie same właściwości, bo są zbudowane z glukozy”
Poprawnie: Różny typ wiązań glikozydowych powoduje odmienną przestrzenną budowę, funkcję i podatność na trawienie.
„Enzym zwiększa ilość produktu w stanie równowagi”
Poprawnie: Enzym przyspiesza reakcję w obu kierunkach i skraca czas osiągnięcia równowagi, ale nie przesuwa jej położenia.
„Tętnice zawsze prowadzą krew utlenowaną”
Poprawnie: Tętnice prowadzą krew od serca; tętnica płucna przenosi krew odtlenowaną.
„Każdy hormon działa na wszystkie komórki”
Poprawnie: Odpowiadają tylko komórki docelowe posiadające receptor i odpowiedni aparat sygnałowy.
Zadania z odpowiedziami
1. Wykrywanie skrobi
Zaplanuj próbę wykazującą obecność skrobi w badanym materiale.
- 1.Przygotuj próbkę badaną i próbę kontrolną bez skrobi.
- 2.Dodaj taką samą objętość płynu Lugola.
- 3.Porównaj barwę obu prób.
Odpowiedź
Granatowe lub granatowoczarne zabarwienie próbki badanej przy braku takiej zmiany w kontroli świadczy o obecności skrobi.
2. Doświadczenie z aktywnością enzymu
Zaplanuj badanie wpływu pH na aktywność amylazy.
- 1.Przygotuj identyczne mieszaniny skrobi i amylazy.
- 2.Zastosuj bufory o różnych pH, utrzymując stałą temperaturę i czas.
- 3.Oceń pozostałą skrobię płynem Lugola.
Odpowiedź
Zmienną niezależną jest pH, zależną — ilość rozłożonej skrobi. Najsłabsze zabarwienie po jodynie wskazuje najwyższą aktywność amylazy.
3. Ujemne sprzężenie zwrotne tarczycy
Przewidź zmianę TSH przy wysokim stężeniu T3 i T4.
- 1.Wskaż działanie hormonów tarczycy na podwzgórze i przysadkę.
- 2.Określ kierunek sprzężenia.
- 3.Zapisz skutek dla wydzielania TSH.
Odpowiedź
Wysokie T3 i T4 hamują podwzgórze i przysadkę, dlatego wydzielanie TSH maleje.
Podsumowanie
- Sacharoza = glukoza + fruktoza.
- Laktoza = glukoza + galaktoza.
- Monosacharydy są najprostszymi cukrami i mogą pełnić funkcję energetyczną lub budulcową. Glukoza jest głównym substratem oddychania, ryboza wchodzi w skład RNA i ATP, a deoksyryboza — DNA.
- Nasycone kwasy tłuszczowe nie mają wiązań podwójnych C=C.
- Wiązania podwójne cis powodują zagięcia łańcucha i zwiększają płynność lipidów.
- Triacyloglicerole powstają z glicerolu i trzech kwasów tłuszczowych połączonych wiązaniami estrowymi. Są wydajnym magazynem energii, ponieważ ich łańcuchy węglowodorowe są silnie zredukowane i prawie nie wiążą wody.
- Fosforylacja może zmienić aktywność białka lub energię substratu.
Słownik pojęć
- Wiązanie glikozydowe
- Wiązanie łączące reszty monosacharydów.
- Polisacharyd
- Polimer zbudowany z wielu reszt monosacharydów.
- Triacyloglicerol
- Ester glicerolu i trzech kwasów tłuszczowych.
- Energia aktywacji
- Minimalna energia potrzebna do osiągnięcia stanu przejściowego.
- Sprzężenie zwrotne
- Regulacja, w której produkt procesu wpływa na wcześniejsze etapy.
- Surfaktant
- Substancja zmniejszająca napięcie powierzchniowe pęcherzyków płucnych.
- Komórka docelowa
- Komórka posiadająca receptor dla danego hormonu.
- Oś hormonalna
- Hierarchiczny układ podwzgórze–przysadka–gruczoł obwodowy.