2.1 Základní vlastnosti živých soustav
- Podobné chemické složení
- Buněčná organizace
- Metabolismus – přeměna, výměna látek
- Dráždivost – reakce na podněty
- Pohyb
- Rozmnožování
- Dědičnost
- Evoluce
2.2 Složení živé hmoty
- Voda 60%
- Organické sloučeniny 37%
- Anorganické sloučeniny 3%
2.2.1 Voda
Voda tvoří většinu objemu živé hmoty - 60-95 %.
Množství vody v živém organizmu kolísá podle různých hledisek:
- Podle druhu organizmu např. semena a spory mají pouze kolem 10-12 % vody, některé rostliny a živočichové-voděnky, medúza, lidské embryo obsahují až 98 % vody
- Podle stáří organizmu, mladší organizmus má více vody než starý organizmus (například 6ti týdenní lidské embryo obsahuje 97 % vody, novorozenec 75 % vody, dospělý člověk 65 %, staří lidé 42 % vody).
Rozmístění vody v živém organizmu:
Voda v organizmech je rozmístěna do prostorů:
- Uvnitř buněk- intracelulární prostor (cytoplazma) 60 %
- Vně buněk- extracelulání prostor 40 %
- V cévách (krev, míza, mozkomíšní mok atd.)
- Mimo cévy-kolem buněk (intersticiální prostor)
Význam vody v živé hmotě:
- Rozpouštědlo pro většinu látek v živé hmotě: krev, moč, míza.
- Vytváří prostředí pro chemické reakce probíhající v organizmu: střevní šťáva, pot, sliny
- Umožňuje transport látek v živé hmotě: moč, míza, krev.
- Reguluje tělesnou teplotu: je dobrým vodičem tepla, vyrovnává teplotní rozdíly a brání místnímu přehřátí (regulace pocením).
Pitný režim:
Pitný režim je zažitým pojmem pro doplňování tekutin. Je to hlavní způsob, jak pokrýt každodenní ztráty tekutin v těle. Je nutné vždy udržet rovnováhu mezi příjmem a výdejem tekutin. Doplňovat tekutiny je vhodné ještě dříve, než pocítíme žízeň.
Pro orientační zjištění, zda přijímáme dostatečné množství tekutin, stačí běžně sledovat, jaké množství a zbarvení moči z našeho těla odchází. Pokud má moč tmavou barvu, je to jedna ze známek nedostatečného zásobení tekutinami. Průměrně bychom měli vypít denně mezi 2-3 litry tekutin. Pohybujeme-li se v horku, těžce pracujeme nebo sportujeme, musí být příjem tekutin větší. Množství tekutin ovlivňuje i jídelníček - pokud je základem zelenina, ovoce a mléčné výrobky, může být příjem tekutin v nápojích o něco nižší.
Příjem tekutin by měl být plynulý v průběhu celého dne. Nelze vše potom dohánět večer. Základem pitného režimu mají být především nekalorické nápoje, hlavně voda, nejlépe s vyváženým poměrem minerálů.
2.2.2 Anorganické sloučeniny - biogenní prvky
V živé hmotě se vyskytuje cca 28 biogenních prvků, které tvoří různé anorganické a organické sloučeniny. Tyto prvky se vyskytují ve dvojí formě:
- Rozpuštěné – ve formě vodných roztoků ( disociovány na ionty)
K, Na, Ca atd. - Pevné – ve formě nerozpustných sloučenin, nerozpustných solí (pevné rostlinné a živočišné tkáně) - kostry obratlovců, schránky živočichů, buněčné stěny rostlin atd.
Rozdělení anorganických látek:
Podle výskytu anorganických látek v živé hmotě se tyto látky rozdělují do 3 skupin:
- Základní makroelementy (makroprvky) - vyskytují se v živé hmotě nejvíce 95 % (C, O, H, N, P, S).
- Další makroelementy (mikroprvky) – nižší výskyt 4,99 % (Na, K, Cl, Mg, Ca).
- Stopové prvky – vyskytují se ve velice malém množství-stopově-0,01 % (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, Cr, Mo, V, Ni, B, Si, Se, F, I, As, Cr, Sn).
Obrázek 6 : Graf se zařazením prvků Význam jednotlivých biogenních prvků:
- Makroprvky:
Tyto prvky mají nenahraditelnou roli v organizmu, jsou základními stavebními jednotkami proteinů, sacharidů, lipinů, enzymů, koenzymů, vitamínů, hormonů a nukleových kyselin. - Uhlík - C - základní biogenní prvek, vyskytuje se ve všech organických látkách, je součástí vzduchu (CO2), tělních tekutin (HCL), bílkovin, cukrů, tuků atd.
- Kyslík - O - vyskytuje se v přírodě volný (O2, O3 ve vzduchu, oxidační reakce, ozón) a vázaný (CO2, H2O, COOH atd.)
- Vodík - H - nejčastěji se vyskytuje vázaný (H2O, COOH, HCl atd.)
- Dusík - N - volný ve vzduchu, vázaný NH2-součást bílkovin a nukleových kyselin.
- Fosfor - P - součást DNA, RNA.
- Síra - S - součást tkání - kůže, srsti, vlny, peří.
- Mikroprvky: Na, K, Cl, Mg, Ca
- Sodík a draslík se podílí na regulaci nervové soustavy, krve, srdeční funkce, udržení osmotického tlaku a hospodaření s vodou.
- Hořčík – významný biogenní prvek rostlin, součást chlorofylu, u živočichů důležitý pro normální růst.
- Vápník - součást kostí a zubů, srážení krve.
- Chlór - Cl - udržuje osmotický tlak, součást HCl.
- Stopové prvky (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, Cr, Mo, V, Ni, B, Si, Se, F, I, As, Cr, Sn)
- B - důležitý prvek pro klíčení pylové láčky u rostlin
- Si - pevnost rostlin, součást kostry živočichů.
- Se - v AMK, antikarcinogenní účinek, součást enzymů, vitamínu E.
- F - součást kostí a zubů.
- I - hormony štítné žlázy, ovlivńuje vývoj mozku.
- V (vanad) - součást nižších rostlin a živočichů, inhibice některých enzymů.
- Cr - součást vyšších organizmů, ovlivňuje správnou funkci inzulínu, metabolizmus glukózy.
- Mo (molybden) - ve všech tkáních organizmu, fixuje dusík v táních.
- Mn (mangan) - významný pro fotosyntézu, oxidačně-redukční procesy.
- Fe - přenos kyslíku, jeho skladování ve svalech.
- Ni (nikl) - metabolizmus sacharidů.
2.2.3 Organické látky
Mezi základní organické látky patří: bílkoviny, cukry, tuky, nukleové kyseliny, vitamíny, hormony, enzymy.
Podle složitosti dělíme organické látky do dvou skupin:
- Nízkomolekulární látky - jsou jednodušší, mají malou molekulu (jednoduché cukry, AMK, nukleotidy) jsou stavebními kameny organických látek vysokomolekulárních.
- Vysokomolekulární (makromolekulární) látky - vznikají z nízkomolekulárních, mají velkou molekulu (bílkoviny, nukleové kyseliny, cukry, lipidy).
Složení organických látek:
Organické látky se skládají z řetězců uhlíku na které jsou navázány další látky. Nejjednodušší organické látky jsou uhlovodíky, jsou tvořeny pouze z atomů uhlíku a vodíku. Další organické látky, které jsou součástí živé hmoty jsou pak odvozeny (jsou deriváty) těchto uhlovodíků. Obsahují ale navíc další prvky-O, H, N, S atd.
Základními uhlovodíky jsou: metahan, ethan, propan, butan, pentan, hexan, heptan, oktan, nonan, dekan
Metabolizmus - látková výměna organických látek:
(příjem látek, jejich trávení, vstřebávání a vylučování)
Každá organická látka vstupující do procesu metabolizmu (látkové výměny) musí projít změnami které umožní využití této organické látky heterotrofními organizmy. Tyto změny probíhají zejména procesem trávení a vstřebávání.
Autotrofní organismus:
Organismus mající chlorofyl (především rostliny, sinice) který z látek anorganických vytváří látky organické (tedy je schopen fotosyntézy) – producenti organické hmoty.
Heterotrofní organismus:
Oranismus neschopný fotosyntézy, závislý na autotrofních organismech pro příjem organických látek (živočichové, člověk) – konzumenti.
Trávení:
Při tomto ději se složité organické látky rozkládají na látky jednoduché (například bílkoviny na aminokyseliny, škroby na monosacharidy, tuky na glycerol a mastné kyseliny).
Proces trávení probíhá u různých organických látek v různých oddílech zažívacího traktu viz. dále. Rozklad látek je důležitým přípravným procesem pro jejich další zpracování-vstřebávání do organizmu. Proces trávení probíhá většinou v horním úseku trávicí trubice od dutiny ústní po tenké střevo.
Vstřebávání:
Je proces, kdy jednoduché organické látky přecházejí přes stěnu tenkého střeva (žaludku, tlustého střeva) do krve. Krev dále přenáší tyto rozložené živiny (monosacharidy, aminokyseliny, glycerol a mastné kyseliny) k buňkám jednotlivých orgánů, kde jsou tyto látky využity. Proces vstřebávání probíhá nejčastěni v dolním úseku trávicí trubice-tenké střevo.
Využití látek buňkami organismu:
Pokrytí energetických potřeb-získávání energie pro organizmy (Q10, glycogen, ATP).
Použijí je na výstavbu těla (škrob, chitin, celulóza, protein).
Použijí ji pro syntézu látek důležitých pro organizmus (L- thyrosin).
Uložení látek do zásoby (lipidy).
Obrázek 7 : Nákres a popis trávicího systému Přehled organických látek: 
❖ Bílkoviny (proteiny)
Bílkoviny, odborně proteiny, patří mezi biopolymery (látky makromolekulární). Jedná se o vysokomolekulární přírodní látky s relativní molekulární hmotností 103 až 106 složené z aminokyselin. Proteiny jsou podstatou všech živých organismů.
Neumíme si je ukládat do zásoby, musíme je přijímat neustále v pravidelných dávkách.(denní dávka je 0,8 g na 1 kg tělesné váhy).
Množství bílkovin v lidském organizmu je asi 15-20 % hmotnosti těla. Při průměrné váze 70 kg je to asi 10-12 kg bílkovin těla.
Obrázek 8: 3D struktura proteinu Aminokyseliny (AMK, AK) - základní stavební jednotky bílkovin:
Aminokyseliny jsou tvořeny atomy C, O, H, N (zejména N je prvek pro bílkoviny charakteristický), dále bývá v AMK přítomen P a S.
Složení AMK:
Každá aminokyselina je tvořena skupinou:
- Karboxylovou COOH
- Aminovou NH2
- AMK jsou mezi sebou spojeny peptidovou vazbou.
Přehled AMK:
V přírodě existuje asi 20-21 AMK. Některé AMK si umí organizmus člověka sám vytvářet (2/3), některé AMK ale přijímá člověk výhradně potravou, organizmus si je neumí sám vytvořit (1/3) - nazývají se esenciální aminokyseliny.
Tvorba bílkovin:
Aminokyseliny vytvářejí dlouhé řetězce (od 100 až po několik tisíc AMK). Podle počtu AMK a jejich kombinace je pak vystavěna bílkovina. Každá bílkovina je tedy jiná, má individuální charakter (každá bílkovina má „svůj“ počet AMK a „svoji“ kombinaci AMK. AMK jsou jako cihly, ze kterých je vystavěna budova bílkovin.
Podstata a vlastnosti každé bílkoviny závisí tedy na druzích a počtu AMK které ji tvoří ale i na způsobu, jakým jsou AMK uspořádány v řetězci bílkovin.
Peptidová vazba:
Peptidová vazba, také peptidická vazba, je druhem kovalentní chemické vazby obsahující seskupení atomů –CO–NH–. Je typická např. pro proteiny v nichž se –CO–NH– vytváří při kondenzací jednotlivých aminokyselin.
Význam bílkovin:
Bílkoviny jsou základními organickými látkami nezbytnými pro existenci živého organizmu, jejich základní význam je:
- Stavební (kolagen, elastin, keratin). Tvoří základní struktury buněk (buněčné membrány), jsou součástí všech živých struktur - svalů, kůže, krve, všech vnitřních orgánů.
- Transportní a skladovací (hemoglobin, transferin).
- Zajišťující pohyb (aktin, myosin).
- Katalytické, řídící a regulační (enzymy, hormony, receptory…).
- Ochranné a obranné (imunoglobulin, fibrin, fibrinogen).
Tvar bílkovin:
Bílkoviny mají v prostoru své zvláštní uspořádání - strukturu. Tento tvar, struktura významně ovlivňuje vlastnosti a funkce bílkovin.
Rozlišujeme primární, sekundární, terciární a u některých složitějších proteinů ještě kvartérní strukturu bílkovinného řetězce.
Struktura bílkovin:
• Primární struktura
Pořadí ve kterém se AMK vážou do řetězců není nahodilé. Toto pořadí je charakteristické pro každou bílkovinu, každý živočišný druh, každého jedince v rámci druhu. Označujeme ho jako primární strukturu bílkovin. Na tomto pořadí AMK v bílkovinném řetězci závisí specifické (jedinečné) vlastnosti bílkovin.
• Sekundární struktura
Molekuly v makromolekule bílkovin jsou zvláštně uspořádány, vytvářejí specifickou kresbu. Sekundární struktura je prostorové uspořádání polypeptidového řetězce „na krátké vzdálenosti“, tzn. mezi několika po sobě jdoucími aminokyselinami. Jsou rozpoznávány různé druhy těchto stavebních motivů: alfa šroubovice (alfa-helix), struktura skládaného listu (beta-sheet), otočka (beta-hairpin), neuspořádaná struktura (random coil) a podobně.
• Terciární struktura
Tímto pojmem se označuje trojrozměrné uspořádání celého peptidového řetězce. Obecně neexistuje jasná hranice mezi pojmy sekundární a terciární struktura, ale v bioinformatice se standardně hovoří o části řetězce (sekundární struktura) a celém řetězci (terciární struktura).
Tvar bílkovin v prostoru:
Globulární (kulovitá) struktura:
Příkladem bílkoviny kulovitého tvaru vyskytující se v lidském organizmu je hemoglobin, imunoglobulin.
Vláknitá struktura:
Příkladem bílkoviny vláknitého tvaru vyskytující se v lidském organizmu je myofibrila.
Obrázek 9 : Globulární a vláknitá bílkovina
Trávení, vstřebávání a využití bílkovin:
Bílkoviny musí být stále přijímány v potravě (rostlinná a živočišná potrava), neumíme je ukládat do zásoby. V organizmu se bílkoviny rozkládají v zažívacím traktu na jednotlivé AMK. Tyto rozložené AMK jsou pak základním „materiálem“ pro stavbu nových, pro organizmus potřebných bílkovin (typově, druhově a individuálně specifických).
Proces trávení a vstřebávání bílkovin probíhá v zažívacím traktu za významné pomoci enzymů proteáz (žaludek, pankreas, tenké střevo) Enzymy štěpící bílkoviny jsou např. pepsinogen (žaludek), erepsin (tenké střevo), trypsin, chymotrypsin (slinivka břišní).
Popis procesu trávení a vstřebávání:
- žaludek - denaturace bílkovin kyselinou HCl (pH v žaludku je 1-2), zahájení štěpení vazeb v molekulách bílkovin, uvolňování prvních AMK. Toto štěpení zahajuje enzym pepsinogen (proteáza), který je obsažen v žaludeční šťávě.
- dvanácterník - pokračuje štěpení AMK na 2-4 AMK pomocí trypsinu (proteáza) a dalších proteáz přicházejících z pankreatu (chymopsin). Pankreatická šťáva pH 8!
- tenké střevo - dokončuje se štěpení na jednotlivé AMK (erypsin), rozštěpené AMK jsou transportovány přes stěnu střeva do krve a k buňkám těla.
- buňky těla - využití AMK. AMK jsou využívány několika způsoby:
- AMK jsou dopravovány ke všem buňkám těla, které je využívají k syntéze vlastních bílkovin.
- vytvoří se drobné zásoby AMK v buňkách jater.
- přebytečné AMK jsou metabolizovány na energii, přeměněny na tuky nebo cukry.
Obrázek 10: Úsek trávicí soustavy s popisem trávení a vstřebávání bílkovin
Systém bílkovin:
Bílkoviny jsou součástí všech organizmů - rostlin a živočichů, přičemž bílkoviny živočichů pocházejí vlastně z rostlin. Pouze rostliny umí vytvářet organické látky / AMK / z látek anorganických-fotosyntéza.
Rostlinné bílkoviny - bílkoviny, které se vyskytují v ovoci, obilovinách a zelenině obsahují všechny AMK, i esenciální. Ne každá rostlina ale obsahuje všechny AMK v množství, jak je lidský organizmus potřebuje. Pokud bychom přijímali jen rostlinnou potravu, museli bychom přijímat různé rostliny (ovoce, zelenina, obiloviny atd.) abychom zajistili přísun všech AMK potřebných pro naše tělo. Proto označujeme bílkoviny rostlin jako neplnohodnotné bílkoviny (výjimkou je sója).
Živočišné bílkoviny. Živočišné bílkoviny se tvoří z AMK rostlin. Živočišné bílkoviny obsahují více esenciálních AMK, jsou koncentrovanější..Bílkoviny živočišného původu-maso, ryby, mléko, vejce obsahují všechny AMK v ideálních proporcích-nazýváme je plnohodnotné bílkoviny.
Potřeba zvýšeného příjmu bílkovin:
- v období růstu a dospívání
- v těhotenství a v době kojení
- v rekonvalescenci
- při extrémní zátěži (nervové vypětí, extrémní teploty atd)
❖ Cukry – sacharidy (uhlohydráty)
Cukry jsou základní organické látky, jsou nejrozšířenější organickou látkou na Zemi. Jsou tvořeny biogenními prvky - C, H, O. Sacharidy jsou jedny ze základních přírodních látek v rostlinných i živočišných organismech. Rostliny a ostatní autofototrofní organismy je dokáží vyrábět procesem zvaným fotosyntéza ( viz. kapitola fotosyntéza) z vody a oxidu uhličitého pomocí sluneční energie. Ostatní organismy jsou závislé na jejich příjmu v potravě. Při krátkodobém nedostatku je mohou syntetizovat z aminokyselin a glycerolu. Základní stavební jednotkou všech sacharidů jsou monosacharidy, které jsou samy o sobě nejjednoduššími cukry vůbec.
Cukry mají sladkou chuť (glycidy z řeckého gluco-sladký), jsou rozpustné ve vodě. Cukry by měly tvořit asi 70 % veškeré energie tj. asi 1200 kalorií, kterou tělu dodáváme, denní dávka je 300 gramů cukru.
Druhy cukrů:
Podle chemického složení molekuly cukru, její velikosti a složitosti dělíme cukry na:
- monosacharidy (1 molekula cukru)
- oligosacharidy (2-10 molekuly cukru)
- polysacharidy (mnoho molekul cukru)
- Monosacharidy
- tvořeny jedinou molekulou cukru, jsou organizmem přímo a rychle tráveny a vstřebávány, jsou obsaženy hlavně v ovoci a medu.
Nejběžnější monosacharidy jsou: - Glukóza (cukr hroznový)
- Fruktóza (cukr ovocný)
- Galaktóza (cukr mléčný)
- Oligosacharidy
- jsou tvořeny dvěma až deseti cukernými jednotkami.
- Disacharidy - jsou tvořeny dvěma cukernými jednotkami (např. sacharóza, maltóza nebo laktóza).
- Trisacharidy - jsou tvořeny třemi cukernými jednotkami (např. rafinóza).
- Tetrasacharidy - jsou tvořeny čtyřmi cukernými jednotkami.
- Polysacharidy
- jsou tvořeny velkým množstvím (i tisíci) monosacharidů, většinou glukózou.
Rostlinné polysacharidy - škroby:
- Amylum Je obsaženo v semenech rostlin, hlízách, kořenech, má zde funkci zásobní látky.
- Celulóza - vláknina Je obsažena ve všech rostlinách, tvoří těla rostlin, je obsažena v obalech semen, kořenech, stoncích, listech atd.
Význam celulózy - vlákniny:
Pro rostlinu má celulóza význam stavební., nazýváme ji rostlinnou vlákninou. Molekulu celulózy tvoří dlouhý řetězec molekul glukózy, jsou ale spojeny způsobem, který naše tělo není schopno rozštěpit a není schopno zužitkovat. Lidský organizmus tedy neumí z celulózy získat energii, celulóza prochází zažívacím traktem nerozložena. Přesto má celulóza pro výživu člověka velký význam.
Obrázek 11 - Celuloza, zdroj vlákniny
Živočišné polysacharidy - škroby:
- Chitin - živočišný škrob, má u živočichů stavební význam, tvoří těla drobných členovců.
- Glykogen - živočišný škrob, je uložen v organizmech jako zásobárna energie.
Je skladován v játrech a ve svalech, představuje pohotovostní energetickou rezervu, kterou organizmus může využít při náhlém energetickém požadavku (fyzická nebo duševní námaha). Glykogen spolu s inzulínem zajišťuje stálou hladinu cukru v krvi.
Význam cukrů:
- zdroj a krátkodobá zásoba energie (glukóza, fruktóza)
- zásobní látky (škrob, glykogen, inulin)
- stavební materiál (celulóza, chitin)
- složka některých složitějších látek (nukleových kyseliny, hormonů, koenzymů)
Trávení a vstřebávání cukrů (metabolizmus cukrů):
Složité cukry se musí v zažívacím systému rozštěpit na cukry jednoduché. Při tomto metabolizmu se účastní enzymy-amylázy, proces štěpení je zahájen již v dutině ústní.
Popis trávení a vstřebávání cukrů
- dutina ústní - štěpení škrobů na jednodušší začíná v dutině ústní enzymem ptyalinem.
- dvanáctník - štěpení cukrů pokračuje v dvanáctníku amylázou produkovanou slinivkou břišní, škroby se zde rozštěpí až na disacharidy /2 molekuly cukru/.
- tenké střevo -dokončuje se štěpení cukrů na monosacharidy amylázami obsaženými ve střevní šťávě.
- vstřebávání do krve - monoacharidy přehází přes stěnu střeva do krve a putují k buňkám k dalšímu využití (viz. význam cukru v organizmu). Při tomto zpracování cukru je důležitý hormon inzulín.
❖ Tuky
Tuky - lipidy jsou přírodní látky živočišného i rostlinného původu. Jsou to velice důležité organické sloučeniny, nerozpustné ve vodě, (rozpustné v éteru, benzenu, chloroformu). Jsou tvořeny atomy C, H, O- stejně jako cukry, atomy těchto prvků, jsou ale uspořádány jiným způsobem. Tuky jsou energeticky nejbohatší složky potravy (1g obsahuje 39 kJ = 9,3kcal)
Příjem tuků. Tuky by měly pokrývat asi 25 % energetických požadavků organizmu tj. asi 500 kalorií, tj asi 60 gramů tuků za 24 hodin.
Složení tuků:
Tuky jsou estery (tj. sloučeniny) složené obvykle z:
- glycerolu ( alkohol)
- mastných kyselin
- dalších látek (dusíkaté, kyselina fosforečná, sírová…)
Mastné kyseliny:
Mastné kyseliny jsou organické kyseliny s dlouhým uhlíkovým řetězcem, obsahují v molekule většinou 16 a více atomů uhlíku. Mastné kyseliny se z chemického hlediska dělí na 2 druhy s velice odlišnými vlastnostmi (důležité výživově).
- 1. Mastné kyseliny nasycené 2. Mastné kyseliny nenasycené
- Mastné kyseliny nasycené
Nejčastěji jsou odvozeny od kyseliny palmitové (16 atomů C) a stearové (18 atomů C), mají jenom jednoduché vazby. Tuky odvozené od těchto mastných kyselin jsou tuky živočišné (kromě palmového ořechu a kokosu), mají pevnou konzistenci-máslo, sádlo, lůj, podkožní tuk. Tyto tuky obsahují velké množství cholesterolu-tím zvyšují množství cholesterolu v krvi (nebeztpečí artheriosklerózy). Živočichům slouží tento tuk hlavně jako zásobní látka a termoregulační činitel. Živočichové si umí sami tento tuk vytvořit, není nutné ho přijímat v potravě.
Obrázek 12 : Nákres arteriosklerózy (jak vypadají cévy)
- Mastné kyseliny nenasycené
Nejčastěji jsou odvozeny od kyseliny olejové, linolové, mají mezi atomy C dvojné vazby. Tuky odvozené od těchto nenasycených mastných kyselin jsou tuky rostlinné - rostlinné oleje, zůstávají při pokojové teplotě v tekutém stavu. Tyto mastné kyseliny zrychlují odbourávání nasycených mastných kyselin v krvi (snižují množství cholesterolu).
Esenciální mastné kyseliny:
Jsou mastné kyseliny, které si lidský organismus nedokáže vytvořit. Proto je velmi důležité přijímat je v běžné stravě. Nenasycený tuk je z esenciální mastnou kyselinou obsažený v olivovém oleji, klíčcích pšenice, ořeších, slunečnici, sóje.
Význam tuků:
- stavební - tuky se podílí na stavbě buněčných membrán (lipoproteidy)
- zdroj energie pro organizmus
- zásobárna energie ve formě zásobního tuku
- důležité pro vstřebávání vitamínů rozpustných v tucích A, D, E, K
- ochrana povrchů (kůže)
- termoregulace (izolační vrstva těla)
Trávení a vstřebávání tuků (metabolismus tuků):
S metabolismem tuků má organizmus velké potíže.Tuky jsou ve vodě nerozpustné a přitom se v zažívacím traktu vyskytují jen ve vodném prostředí. Tuky proto zpomalují proces trávení, vyvolávají pocit delšího naplnění žaludku. Metabolismus tuků umožňují enzymy lipázy a žluč.
Průběh metabolismu
- dvanácterník - působením žluči jsou tuky emulgovány a připraveny pro zahájení rozkladu enzymy lipázami, ty jsou produkovány v pankreatu.
- a. tenké střevo (první polovina střeva) střevní lipázy pokračují ve štěpení tuků na glycerol a mastné kyseliny
- b. tenké střevo (druhá polovina) glycerol a mastné kyseliny přecházejí přes stěnu střeva do krve
- vstřebávání tuků-glycerol a mastné kyseliny přechází do jater a tukové tkáně, kde se z nich opět vytváří tuk další část je transportována přímo k buňkám které je přímo využijí
Cholesterol:
Cholesterol je komplexní lipid (druh tuku), který se nachází výhradně v živočišných tucích.
Organizmus člověka vytváří cholesterol v játrech a používá ho na syntézu pohlavních hormonů, žlučových kyselin a buněčných membrán.
Cholesterol putuje v krvi navázaný na lipoproteiny. Lipoproteiny jsou dvojího druhu:
Lipoproteiny o nízké hustotě LDL-Low Density Lipoprotein
Na tyto lipoproteiny se váže asi 75 % veškerého cholesterolu v těle. Tento cholesterol podporuje vznik arteriosklerózy, nazýváme ho „špatným cholesterolem“.
Lipoproteiny o vysoké hustotě HDL-High Density Lipoprotein
Tento cholesterol má preventivní účinek proti arterioskleróze, čím je jeho hladina vyšší, tím lépe, nazýváme ho „dobrým cholesterolem“.
Fyziologická hladina cholesterolu v krvi člověka a její vyšetření_
Stanovení hodnot cholesterolu se provádí z krve (sérum, plasma) nalačno, vhodná doba lačnění je 12 hodin. Výsledky se vyjadřují v milimolech na litr. Průměrný cholesterol je 5,2 mmol/l.
❖ Opakování: Bílkoviny, Cukry, Tuky
❖ Nukleové kyseliny (NK)
Nukleové kyseliny jsou základní organické látky, které se vyskytují v každém organizmu.
Název je odvozen od jejich umístění v buněčném jádře (nukleus). Základní funkcí nukleových kyselin je uchování a přenos genetické informace (vloh-genů) z generace na generaci (základní vlastnost živé hmoty).
Dělení nukleových kyselin:
- Ribonukleová kyselina RNA
- Deoxyribonukleová kyseliny DNA
Ribonukleová kyselina - RNA:
RNA je nukleová kyselina umístěná v buňce na několika místech - v jadérku, cytoplasmě a ribozómech.
Základní funkcí RNA je pomoc při přenosu genetické informace uložené v DNA (RNA je „servisní“ látkou). Tak jako u bílkovin, určujeme u RNA její stavbu, tvar, strukturu.
Stavba RNA:
Primární struktura (chemické složení) RNA
RNA je tvořena 3 součástmi:
- cukrem ribózou
- kyselinou fosforečnou
- dusíkatými bázemi – adenin, guanin, cytosin, uracyl
Sekundání struktura (tvar RNA v prostoru)
RNA vytváří v prostoru jednoduché vlákno, které je spirálovitě zatočené.
Obrázek 13: Sekundární struktura RNA
Druhy a funkce RNA:
RNA se vykytuje v buňce ve třech druzích, každý druh má jinou funkci a je uložen v buňce na jiném místě.
- M-RNA mediátorová, informátorová RNA je umístěná v jadérku (tvoří jadérko) buněčného jádra. Základní funkcí je překopírování informace z buněčné DNA - z chromozomu na M RNA - TRANSKRIPCE.
- T-RNA- transferová RNA je přítomná v buněčné cytoplazmě. Základní funkcí je přenos překopírované informace z M-RNA na R-RNA, a také transport látek (B, C,T) důležitých pro tvorbu bílkovin TRANSLACE.
- R-RNA ribozómová tvoří organely-ribozómy. Základní funkcí je tvorba buněčných bílkovin PROTEOSYNTÉZA.
Deoxyribonukleová kyselina – DNA:
DNA je nukleová kyselina uložená v buněčném jádře (malé množství je také v mitochondriích), hlavním úkolem DNA je přenos DNA mezi organizmy
Stavba, tvar DNA:
Primární struktura DNA (chemické složení)
DNA je tvořena ze 3 součástí:
- cukr deoxyribóza
- kyselina fosforečná
- dusíkaté báze
- adenin
- quanin
- cytosin
- tymin
Sekundární struktura DNA (tvar vlákna DNA):
DNA vytváří dlouhé dvojité vlákno stočené do spirály. Tento tvar se nazývá DVOJITÁ ŠROUBOVICE = polynukteotydové řetězce jsou spojeny vodíkovými vazbami ( dvojitými nebo trojitými), a to na základě komplementarity bází ( adenin- tymin event. uracyl a cytosin s quaninem)
Obrázek 14 : Sekundární struktura DNA a RNA (porovnání)
Terciální struktura DNA (tvar šroubovice v prostoru):
Šroubovice je v prostoru buněčného jádra uspořádána, vytvarována do zvláštního útvaru připomínajícího tyčku. Tento útvar nazýváme chromozóm.
Obrázek 15 : Terciální struktura DNA
Význam DNA:
DNA je chemická organická látka, která je nositelkou všech informací o organizmu (genů). Pomocí RNA jsou geny (informace z DNA) přenášeny na nově vznikající buňky (mitóza). Tímto mechanizmem je zajištěno, že nově vytvořená buňka bude úplně stejná jako buňka původní (důležité pro obnovu buněk-regeneraci, růst těla, orgánů-zmnožování buněk, vznik a vývoj plodu).
Replikace DNA:
(samozdvojení) = účinkem DNA polymerázy dojde ke zrušení vodíkových vazeb mezi bázemi , rozvolněné polynukleotydové řetězce slouží jako MATRICE ( vzory) k přiřazování volných komplementárních nukleotidů. Vznikají tak dvě dceřinné dvouřetězcové molekuly DNA.
OBRÁZEK 16 : Replikace DNA ❖ Enzymy
Enzymy jsou látky bílkovinné povahy. Účinkují jako biokatalyzátory, ovlivňují průběh různých biochemických reakcí, které by bez enzymů vůbec neproběhly. Enzymy ovlivňují např. metabolizmus, trávení, srážení krve, chrání organizmus. Každý enzym je specializován na určitou funkci, je úzce specifický -princip klíče a zámku. Enzymy jsou velice citlivé na působení vnějších jevů (teplota, pH, jedy, záření).
Složení enzymů:
Každý enzym se skládá většinou ze dvou základních složek:
- bílkovinné složky - apoenzymu (jeho úkolem je přenos enzymu v organizmu).
- nebílkovinné složky - koenzymu - často vitamín nebo biogenní prvek (úkolem koenzymu je vlastní funkce enzymu-enzymové reakce).
Obrázek 17 : Nákres a popis enzymu
Druhy enzymů:
Enzymy se dělí funkčně na více druhů.
Hydrolázy - ovlivňují trávicí procesy v organizmu (štěpení složitých látek na jednodušší-např. amylázy).
Transferázy - podporují transport látek v organizmu (transaminázy).
Oxidoreduktázy - podporují oxidačně-redukční reakce organizmu (získávání energie v buňce).
❖ Hormony
Hormony jsou z chemického hlediska různorodou skupinou látek, nejčastěji jsou bílkovinné povahy, vznikají přímo v organizmu v žlázách s vnitřní sekrecí. Jejich hlavní funkcí je řízení činnosti organizmu ( spolu s nervovým systémem). Svojí činností regulují činnost některých orgánů a ovlivňují metabolizmus buněk. Ze žláz s vnitřní sekrecí se dostávají hormony krví do různých částí těla, kde vykonávají své funkce (jsou zachyceny receptory buněčných membrán, zahajují syntézu enzymů pro určitou biochemickou reakci apod.)
Hormony tedy působí jako biokatalyzátory, účinkují v malém množství, jsou úzce specifické.
Obrázek 18: Nákres a popis těla s endokrinními žlázami ❖ Vitamíny
Vitamíny jsou organické látky bílkovinné povahy, vznikající hlavně v rostlinách, ale také činností některých hub a bakterií. Lidský organismus si, až na výjimky, neumí vitamíny vytvořit, musí je přijímat v potravě.
Význam vitamínů:
V organizmu působí jako biokatalyzátory, v malých dávkách působí na správný růst a vývoj celého organizmu. Vitamíny neumíme v těle skladovat. Výjimkou jsou vitamíny A, D, které jsou uloženy v organizmu ve formě provitamínů.
Poruchy příjmu vitamínů:
- Hypovitaminóza - je dlouhodobý nedostatek vitamínů v těle
- Avitaminóza - je úplné chybění vitamínů v těle
- Hypervitaminóza - nadbytek vitamínů v těle
Druhy vitamínů:
Podle rozpustnosti se vitamíny rozdělují na vitamíny:
- rozpustné ve vodě - vitamíny skupiny B, vitamín H, vitamín C
- rozpustné v tucích – vitamíny A, D, E, K
❖ Opakování: Organické látky
