Biologija: Celica - uvod

do 3,6

Osnovni pogoji za nemoten potek življenjskih procesov v celicah organizmov.

1 Snovne in energijske spremembe v celicah.

2 Izbirno prepustne membrane obdajajo celice.

3 V celicah je dedna snov s kodiranimi informacijami.

4 Celice imajo mehanizme oz. reakcije, ki preprečujejo škodljive vplive.

Elementi, ki sestavljajo organizme so biogeni elementi. Na katere skupine jih delimo?

1 Makroelementi (96 %) - C, O, H, N

2 Mikroelementi (4 %) - npr. Ca, Mg, K, S, P

3 Elementi v sledovih (<0,01 %) - npr. Zn, Cu, Fe, I, F

Voda je anorganska snov. Kakšen pomen ima v organizmih?

Deluje kot topilo, reaktant ali produkt v reakcijah.

Gradbena snov - 70 % celice je iz vode

Vir vodika pri izgradnji organskih molekul.

Vir kisika pri fotosintezi.

Kohezijska vez je vez med istovrstnima molekulama. Kaj je vodikova vez?

Vodikova vez je vez med elektropozitivnim vodikom, ki je vezan na zelo elektronegativen element (npr. O, F), in neveznim elektronskim parom zelo elektronegativnega elementa.

Kaj pomeni, da je voda polarna molekula?

Ima pozitivno nabiti del (H2) in negativno nabiti del (O).

Fizikalne značilnosti vode in njihov pomen.

• Anomalija vode - voda ima največjo gostoto pri 4 °C

• Visoka specifična toplota - voda se počasi segreva in ohlaja zato predstavlja temperaturno stabilnejše okolje za organizme

• Visoka izparilna toplota - potrebno ji je dovesti veliko energije, da izpari, tako se lahko organizmi s potenjem ohlajajo brez velike izgube vode

• Zaradi vodikovih vezi ima veliko površinsko napetost - nekateri organizmi lahko hodijo po vodi

Kaj je hidratacijski ovoj?

Vodni naboj okoli ionov ali polarnih molekul.

Voda okoli teh delcev je vezana voda in ne sodeluje v kemijskih reakcijah, zmrzuje pri nižjih temperaturah, v obmorskih rastiščih pa je zato slana voda nedostopna rastlinam.

Kaj je glavno transportno sredstvo v organizmih?

Voda. (deluje kot topilo)

Kako še drugače pravimo izgradnji in razgradnji polimerov?

izgradnja: polimerizacija = dehidracija = kondenzacija

razgradnja: hidroliza

Na katere skupine delimo ogljikove hidrate in kateri so njihovi glavni predstavniki?

Enostavni sladkorji:

• monosaharidi (glukoza)

Sestavljeni sladkorji:

• Disaharidi (saharoza, laktoza, maltoza)

• Polisaharidi (založna: škrob, glikogen; spiralne oblike) (gradbena elementa: celuloza (snopi nitastih molekul, hitin)

Ali so ogljikovi hidrati topni v vodi?

Večinoma so hidrofilni.

Polisaharidi so hidrofobni.

Skupni značilnosti lipidov.

So hidrofobni. Nimajo polimerov. (so premajhni, da bi jim rekli makromolekule)

Na katere tri skupine delimo lipide?

Maščobe, fosfolipide in steroide.

Opiši maščobe.

So sestavljene iz glicerola, na katerega so vezanez estrsko vezjo maščobne kisline - največ 3; triglicerid.

Maščobna kislina je lahko:

• Nasičena: ima samo enojne vezi. Maščoba je nasičena in pri sobni T v trdnem agregatnem stanju.

• Nenasičena: vsebuje vsaj eno multiplo vez. Maščoba je nenasičena in pri sobni T v tekočem agregatnem stanju.

Katere so najpomembnejše molekule za dolgoročno shranjevanje energije in zakaj?

Maščobe, ker imajo v vezeh shranjene 2x več energije kot ogljikovi hidrati.

Opiši fosfolipide.

Imajo hidrofilno glavo in hidrofobna repka (maščobni kislini).

Opiši steroide.

Imajo 4 ogljikove obroče - 3 iz šestih C atomov in 1 iz pet C atomov

Glavni predstavnik je holesterol, ki poleg drugih molekul gradi celično membrano, iz njega pa tudi nastajajo spolni hormoni.

Kaj je monomera beljakovin in katere stranske skupine ima? Kaj vpliva na fizikalne lastnosti teh monomer?

Aminokislina.

• -OH hidroksilna skupina

• -COOH karboksilna skupina

• -H vodik

• -R radikal oz. stranska skupina

AK se med sabo razlikujejo po radikalih oz. stranskih skupinah, ki dajejo AK različne fizikalne lastnosti.

Esencialne AK so AK, ki jih organizem sam ne more izgraditi in jih zato mora pridobiti iz zunanjega okolja.

Opiši gradbene nivoje beljakovine.

• Primarna zgradba: število in zaporedje AK, od katerega je odvisno zvijanje in gubanje v prostoru.

• Sekundarna zgradba: lokalni gradbeni vzorci, odvisni od primarne zgradbe. Poznamo 2 tipa: 1 α-vijačnica 2 β-struktura

• Terciarna zgradba: specifična prostorska (3D) oblika, ki jo oblikujejo sile med radikali AK in interakcije med AK in vodo. Poznamo 2 tipa: 1 kroglasta terciarna struktura 2 nitasta terciarna struktura

• Kvartarna zgradba: povezane podenote (verige AK), ki so povezane s šibkimi vezmi. Imajo jo le beljakovine z 2 ali več podenotami.

Naštej vrste beljakovin glede na naloge, ki jih opravljajo.

• strukturne beljakovine: so gradbeni elementi, gradijo dele telesa

• motorične beljakovine: omogočajo gibanje mišic

• receptorske beljakovine: na površini celic zaznavajo in prenašajo signale beljakovinam v notranjosti celic.

• obrambne beljakovine: =protitelesa - pomagajo pri obrambi telesa

• regulacijske beljakovine: =hormoni - uravnavajo procese v telesu

• prenašalne beljakovine: prenašajo snovi v telesu

• ionski kanalčki: spuščajo ione skozi membrano

• encimi: katalizirajo oz. pospešujejo kemijske reakcije

• založne beljakovine: predstavljajo zalogo AK (peptidna vez ni energetsko bogata, zato niso primerne kot zaloge energije)

Kaj je denaturacije? Katera tipa denaturacij poznamo? Kaj jo lahko povzroči?

Denaturacija oz. razmotavanje je sprememba vseh ravni zgradbe razen primarne zgradbe beljakovine. Beljakovina izgubi funkcijo.

1. povratna denaturacija: ob odstranitvi povzročitelja denaturacije beljakovina spet zavzame prvotno obliko.

2. koagulacija = nepovratna denaturacija: beljakovina se ne more vrniti v prvotno obliko.

Denaturacijo lahko povzroči visoka T, sprememba pH, sprememba koncentracije soli, prisotnost kislin, baz, alkoholov in težkih kovin, UV sevanje.

Kaj je monomera nukleinske kisline in kakšna je njena sestava?

Nukleotid: sestavljen je iz sladkorja (pentoze oz. riboze), na katero sta vezana fosfatna skupina in dušikova baza (adenin/timin/uracil/citozin/gvanin)

Kako sta vezani verigi DNA druga na drugo?

Nasprotno vezani - sta antiparalelni: na istem koncu dvojne verige se ena veriga prične s 5’ koncem (fosfatno skupino), druga pa 3’ koncem (-OH skupino).

Kateri dve vrsti nukleinskih kislin poznamo? V čem se razlikujeta?

	DNA	RNA
zgradba	dvojna vijačnica	ena veriga
dušikove baze	adenin, timin, citozin, gvanin	adenin, uracil, citozin, gvanin
sladkor pentoza	deoksiriboza	riboza (1 -OH več)
dolžina	daljša	krajša

Kakšna je velikost celic?

10-100 mikrometrov

Naštej splošne zakonitosti celične teorije.

1. Vsi organizmi so sestavljeni iz ene ali več celic.

2. Celice so temeljne gradbene in dejavne enote živih bitij.

3. Vse celice imajo podobno kemijsko sestavo.

4. Nove celice nastajajo iz obstoječih celic s celično delitvijo.

5. Delovanje večceličnega organizma kot celote je seštevek delovanja in medsebojnih vplivov celic.

Naštej dele svetlobnega mikroskopa. Katerih struktur ne moremo opazovati z njim? Kateri mikroskop uporabimo takrat?

Strukture manjše od 0,2 mikrometra ali strukture, ki ne prepuščajo svetlobe. Takrat uporabimo elektronski mikroskop, s katerim skozi objekt usmerimo snop elektronov. Elektronski mikroskop ima elektromagnetne leče.

Kako izračunamo povečavo mikroskopa? Kaj je ločljivost?

Povečava = povečava objektiva * povečava okularja

Ločljivost (d) je najmanjša razdalja med dvema točkama na opazovanem objektu, ki ju pri dani povečavi še vidimo kot 2 ločeni točki.

Naštej skupne značilnosti vseh celic.

1. celična membrana

2. beljakovine kot nosilci dejavnosti

3. dedna informacija v obliki DNA

4. vse celice potrebujejo snov in energijo

5. skupni prednik - prokariont; pred 2,5 mio. let (LUCA)

6. ATP kot prenašalec energije po celici

Kakšna oblika energije se sprošča ob postopni razgradnji organskih molekul?

Kemijska energija v molekulah ATP in toplota.

Kateri dve obliki metabolizma poznamo? Opiši ju.

1. Katabolizem oz. razgradnja: zapletena molekula se razgradi na enostavnejše produkte, energija se sprošča - eksotermna reakcija; npr. celično dihanje.

2. Anabolizem oz. izgradnja: iz preprostih molekul se sintetizirajo kompleksnejše, energija se porablja - endotermna reakcija; npr. sinteza polipeptidov iz AK.

Opiši molekulo ATP.

Adenozin trifosfat je sestavljen izadenozina (adenina in riboze) ter treh fosfatnih skupin.

Je prenašalec kemijske energije v celici.

Opiši cikel ATP.

ATP nastane s fosforilacijo (vezave fosfatne skupine) na molekulo ADP. Pri tem se porablja energija in odcepi ena molekula vode.

Defosforilacija je obraten proces fosforilacije.

Opiši kako ATP omogoča mehansko delo.

1. Trki med molekulami povzročijo razpad ATP ter prenos fosfata na motorično beljakovino.

2. Pri prenosu fosfata se sprosti energija, ki spremeni obliko beljakovine: ročica beljakovine se premakne, energija se torej porabi za celično delo.

3. Fosfat se odcepi, ročica beljakovine se povrne v prvotno stanje.

Kako encimi katalizirajo reakcijo?

Znižajo aktivacijsko energijo?

Kaj je aktivacijska energija?

Energija, ki je potrebna za začetek kemijske reakcije.

Po čem poimenujemo posamezne vrste encimov? Kakšna je zgradba encimov?

1. Po substratu + -aza

2. Po reakciji, ki jo katalizira + -aza

Encim = beljakovina + kofaktor (nebeljakovinski del)

kofaktor je lahko

• organski = koencim (vitamini)

• anorganski (ioni npr. Mg2+, Zn2+)

Kako delujejo encimi?

1. Encim s prostim aktivnim mestom nase veže substrat. Saj površina aktivnega mesta privlači substrat.

2. S hidrolizo se substrat pretvori v produkt.

3. Produkti se sprostijo iz aktivnega mesta.

Encim se med reakcijo ne spremeni - kemijsko se spremeni le substrat.

Kaj vpliva na delovanje encimov?

1. Temperatura - encimi človeka najbolje delujejo pri telesni temperaturi

2. pH vrednost medija - encimi v želodcu delujejo najbolje v kislem mediju, encimi v črevesju pa v rahlo bazičnem mediju

3. koncentracija soli - lahko vplivajo na privlačne sile med AK in povzročijo denaturacijo

4. koncentracija encima - več je encima, hitrejša je reakcija

5. koncentracija substrata - več je substrata, hitrejša je reakcija, vendar hitrost reakcije narašča le do točke, ko so vsa aktivna mesta encimov zapolnjena

6. encimski zaviralci - molekule, ki se vežejo na aktivno mesto in mu spremenijo obliko, zato se nanj ne more vezati substrat. Tudi ATP je zaviralec na encime glikolize, ko ga je v celici preveč.

Kakšna je vloga plazmaleme?

1. Vzdržuje določeno kemijsko sestavo snovi v celici

2. Omogoča izmenjavo snovi med celico in okoljem

Kaj je pogoj za difuzijo? V kateri smeri poteka? Ali se pri tem porablja energija? Katere snovi lahko z difuzijo prehajajo skozi fosfolipidni dvosloj?

Koncentracijski gradient = razlika v koncentraciji snovi v različnih območjih.

Snovi prehajajo v smeri padajočega koncentracijskega gradienta.

Ne, to je pasivni transport snovi.

Majhne nepolarne molekule (O2, CO2,N2) in majhne polarne molekule (H2o, glicerol, etanol, sečnina)

Kaj je založna snov (polisaharid) v živalih in kaj v rastlinah?

Živali: glikogen

Rastline: škrob

Kaj omogoča membranskim beljakovinam, da samodejno ostanejo vstavljene v membrano?

Njihova površina ima dvojno naravo: Na zgornjem in spodnjem robu so hidrofilne, na sredinskem delu pa hidrofobne.

Naštej in opiši vrste pasivnega transporta skozi membrano s pomočjo membranskih beljakovin.

1. Difuzija anorganskih ionov: difuzija skozi ionski kanalček (poro) = membransko beljakovino z izbirno prepustnim kanalčkom, ki je bolj pozitivno ali bolj negativno nabit. Kanalčki pogosto niso odprti ves čas, ampak njihovo odpiranje sproži električni ali kemijski signal.

2. Difuzija vode: difuzija vode lahko poteka skozi biotsko membrano, takrat je to osmoza. Lahko poteka tudi skozi beljakovinske kanalčke = akvaporine.

3. Večje organske molekule: prehajajo skozi beljakovinske prenašalce. Ko se na beljakovinski prenašalec veže molekula, se njegova oblika spremeni, molekula pa se odcepi in se sprosti na drugo stran membrane (slika: 3. beljakovina)

Opiši aktivni transport snovi skozi membrano.

Za prenos se porablja energija iz molekul ATP. Snovi prehajajo v nasprotni smeri koncentracijskega gradienta - iz nižje proti višji koncentraciji snovi. Tako celica nekatere snovi kopiči, nekatere pa aktivno izloča.

Prenašalna beljakovina je membranska črpalka. S fosforilacijo le-te se njena oblika spremeni in se snov sprosti na drugo stran membrane (slika)

Katere naloge opravljajo membranske beljakovine?

1. prenos snovi

2. encimske reakcije

3. prenos sporočil