2. Επίπεδα οργάνωσης ζωής με νέες ιδιότητες
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Δομή κυττάρων <=> λειτουργία
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Εισαγωγή
Φυσικοχημικοί νόμοι άβιας/έμβιας ύλης
Ίδια χημικά μόρια = κοινή καταγωγή
3. ΑΣ
ΙΑ
1.1. Η χημεία της ζωής
Άνθρακας (C)
Υδρογόνο (H)
Οξυγόνο (O)
Άζωτο (N)
ΠΕ
›
›
›
›
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
Χημικά στοιχεία Περιοδικού Πίνακα: 118
Χημικά στοιχεία του πλανήτη: 92
Χημικά στοιχεία απαραίτητα για ζωή: 27
Βασικά χημικά στοιχεία ζωντανών
οργανισμών (96%)
ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ + ΠΟΙΚΙΛΟΜΟΡΦΙΑ
(ομοιοπολικοί δεσμοί)
4. Σταθερότητα & ποικιλομορφία
Ώστε να υπάρχει μεγάλη
ποικιλία λειτουργιών και
μορφών, που είναι
απαραίτητη για τη ζωή
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Ώστε να εξασφαλίζονται οι
σταθερές δομές,
που είναι απαραίτητες
στους οργανισμούς
5. Η χημεία της ζωής
4% είναι άλλα στοιχεία:
›
›
›
›
›
›
›
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Φώσφορο (P)
Θείο (S)
Νάτριο (Na)
Κάλιο (K)
Ασβέστιο (Ca)
Μαγνήσιο (Mg)
Και άλλα: 0,01% είναι ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ: απαραίτητα!
Σίδηρος, σελήνιο, ιώδιο, φθόριο, χαλκός, χρώμιο,
ψευδάργυρος
6. Η Χημεία της ζωής είναι “υγρή”
Ζει στο νερό
Ενδοκυτταρικά νερό
ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΟΥΣΙΩΝ
› Πρόσληψη
› Απέκκριση
Κύτταρο
ανθρώπου
Περιβάλλεται από το μεσοκυττάριο
υγρό (υδατικό)
Ενδοκυτταρικά νερό
ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΟΥΣΙΩΝ
› Πρόσληψη
› Απέκκριση
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Κύτταρο
αμοιβάδας
12. ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ
ΑΣ
ΙΑ
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
ΑΝ
ΑΣ
Τ
Το πιο διαδεδομένο & πολυδιάστατο
πολυμερές
Πήραν το όνομά τους από το μύθο του
Πρωτέα: ήρωα & βασιλιά στη μυθολογία
Αποτελούνται από αμινοξέα που συνδέονται
σε σειρά με ισχυρούς δεσμούς που
ονομάζονται ΠΕΠΤΙΔΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
20 διαφορετικά αμινοξέα
πρωτεΐνες
Υ
› 24 γράμματα
λέξεις
13. Υ
ΠΕ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
>170 στη φύση
20 στις πρωτεΐνες
Σταθερό τμήμα: C με αμινομάδα,
καρβοξυλομάδα, υδρογόνο
Μεταβλητό τμήμα: πλευρική ομάδα (R)- 20
ΧΤ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Αμινοξέα
διαφορετικές πλευρικές ομάδες
15. ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
Συμπύκνωση:
ΟΗ (καρβοξυλομάδας) +
Η (αμινομάδας)
διπεπτίδιο, τριπεπτίδιο,
…, πολυπεπτίδιο
ΑΣ
ΙΑ
Πεπτιδικός δεσμός
ΠΕ
ΧΤ
Αν έχεις δύο αμινοξέα, τη σερίνη-Σ
και την αλανίνη-Α, πόσα διαφορετικά
τριπεπτίδια μπορείς να φτιάξεις
χρησιμοποιώντας κάθε είδος αμινοξέος
Από 1 έως 3 φορές;
16. Γιατί υπάρχουν άπειροι συνδυασμοί
πολυπεπτιδίων;
20 διαφορετικά αμινοξέα
Μπορούν να μπουν με διαφορετική σειρά
Η αλυσίδα μπορεί να έχει διαφορετικό μήκος
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Διαφορετικές ιδιότητεςάρα το διπεπτίδιο Α-Β είναι
διαφορετικό από το
διπεπτίδιο Β-Α
20. Σημασία των πλευρικών ομάδων
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Διαμόρφωση της πρωτεΐνης,
άρα και ανάλογη λειτουργία
Δεσμοί ανάμεσα στις πλευρικές
Ομάδες R
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
Αλληλουχία των αμινοξέων
(πρωτοταγής δομή)
21. Δομή & λειτουργία πρωτεϊνών
ΑΣ
ΙΑ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
Υ
Κολλαγόνο: ελαστικότητα δέρματος
Αιμοσφαιρίνη: μεταφέρει O2
Ένζυμα: χημικές αντιδράσεις
ΕΛ
ΙΔ
Ο
ΧΤ
Άνθρωπος > 30.000 πρωτεΐνες
Διακρίνονται σε δομικές & λειτουργικές:
ΠΕ
22. Μετουσίωση πρωτεϊνών
ΑΣ
ΙΑ
Είναι η καταστροφή της τριτοταγούς δομής (3D)
μιας πρωτεΐνης με μη αντιστρεπτό τρόπο
Καταστροφή λειτουργίας (ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ)
Σπάσιμο δεσμών (μεταξύ R) λόγω:
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΠΕ
ΧΤ
Παράδειγμα:
Αλβουμίνη
(ασπράδι αβγού)
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
a. Ακραίας θερμοκρασίας
b. Ακραίου pH
25. ΝΟΥΚΛΕΪΚΑ ΟΞΕΑ
Πρωτεΐνες => υπεύθυνες για τις λειτουργίες των οργανισμών
(πήξη αίματος, μεταφορά & αποθήκευση ουσιών, ρύθμιση
σακχάρου, κυτταρικός κύκλος, κίνηση κλπ.)
Ποιος καθορίζει όμως τη δομή τους;
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Νουκλεϊκά οξέα => απομονώθηκαν
το 19ο αιώνα από τον Ελβετό
γιατρό & βιολόγο Φρίντριχ Μίσερ
από πυρήνες λευκών
αιμοσφαιρίων
Μετά τον Β' παγκόσμιο πόλεμο
αποδείχτηκε τελικά ότι τα
νουκλεϊκά οξέα ελέγχουν όλες τις
λειτουργίες και τα γνωρίσματα των
οργανισμών
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
RNA
&
DNA
26. Μονομερή των νουκλεϊκών οξέωνΝουκλεοτίδια
ΑΣ
ΙΑ
Μία πεντόζη, δηλ. Σάκχαρο
με 5 άνθρακες (δεοξυριβόζη
στο DNA και ριβόζη στο
RNA)
Μια φωσφορική ομάδα Ρ
(ένα μόριο φωσφορικού
οξέος)
Μία αζωτούχο βάση
(αδενίνη-Α, θυμίνη-Τ,
ουρακίλη- U, γουανίνη- G ή
κυτοσίνη- C)
ΠΕ
•
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
•
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
•
Γι αυτό τα νουκλεοτίδια του DNA
λέγονται δεοξυριβονουκλεοτίδια,
ενώ του RNA λέγονται ριβονουκλεοτίδια
Το DNA
περιέχει
Αδενίνη
Θυμίνη
Κυτοσίνη
Γουανίνη
Το RNA περιέχει:
Αδενίνη
Ουρακίλη
Κυτοσίνη
Γουανίνη
28. Πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα (πολυμερές)
Δινουκλεοτίδιο
Τρινουκλεοτίδιο
Τετρανουκλεοτίδιο
Πολυνουκλεοτίδιο
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
ΠΕ
ΧΤ
4x4x4x4
Απεριόριστη δυνατότητα συνδυασμών των
4 νουκλεοτιδίων για να φτιάξουν μια
αλυσίδα (4ν) => δικαιολογεί και το ρόλο του
DNA ως το γενετικό υλικό των οργανισμών
Για να θυμηθώ... πώς λέγεται αυτή
η αντίδραση,
όπου ενώνονται μονομερή;;
30. Δομή του DNA- δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Δευτεροταγής δομή νουκλεϊκών οξέων =>
Μοντέλο διπλής έλικας (Watson & Crick, Βραβείο Νόμπελ
1962)
2 πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες, που σχηματίζουν στο χώρο
μια διπλή έλικα
Αζωτούχες βάσεις εσωτερικά
2 αλυσίδες συγκρατούνται με δεσμούς H ανάμεσα στις
βάσεις των απέναντι κλώνων (συμπληρωματικές)
Ισχύει ο κανόνας συμπληρωματικότητας
› A=T
› GΞC
Χάρη στη συμπληρωματικότητα, το μόριο μπορεί να
αντιγράφεται με ακρίβεια, οπότε σε όλα τα κύτταρά μας να
χουμε το ίδιο γενετικό υλικό!
32. Βιολογικός ρόλος του DNA
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Αποθηκεύει τις γενετικές
πληροφορίες
Ελέγχει κάθε κυτταρική
δραστηριότητα
Μεταβιβάζει τις πληροφορίες
αναλλοίωτες από κύτταρο σε κύτταρο
& από γενιά σε γενιά
(αυτοδιπλασιασμός DNA)
Επιτρέπει τη δημιουργία γενετικής
ποικιλομορφίας
Το σύνολο των μορίων DNA ενός
κυττάρου αποτελεί το γενετικό του
υλικό
Πυρήνας- μιτοχόνδριαχλωροπλάστες
33. RNA- ριβονουκλεϊκό οξύ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Δομή
Μονόκλωνο με κάποιες αναδιπλώσεις, λόγω
δεσμών Η
Βρίσκεται σε πυρήνα, κυτταρόπλασμα,
χλωροπλάστες, μιτοχόνδρια
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
Βιολογικός ρόλος
Αγγελιαφόρο (mRNA)
Μεταφέρει την πληροφορία από τον πυρήνα στα
ριβοσώματα => πρωτεϊνοσύνθεση
Μεταφορικό (tRNA)
Μεταφέρει τα αμινοξέα στα ριβοσώματα για την
πρωτεϊνοσύνθεση
Ριβοσωμικό (rRNA)
Συστατικό των ριβοσωμάτων (+πρωτεΐνες)
34. Διαφορές DNA - RNA
•
Δίκλωνο
Πεντόζη: δεοξυριβόζη
A, T, G, C
ΑΣ
ΙΑ
•
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
•
ΕΛ
ΙΔ
Ο
•
ΧΤ
•
Μονόκλωνο
Πεντόζη: Ριβόζη
A, U, G, C
ΠΕ
•
42. ΛΙΠΙΔΙΑ
ΑΣ
ΙΑ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
Υ
•
ΕΛ
ΙΔ
Ο
•
ΧΤ
•
Δομικά συστατικά των κυττάρων (πχ. συστατικά
μεμβρανών)
Λειτουργικά (πχ.αποταμιευτικές ουσίες)
Χαρακτηριστικό όλων είναι ότι δε διαλύονται στο
νερό
Γνωστό λιπίδιο στα ζωικά κύτταρα =>
χοληστερόλη, που η συσσώρευσή της
δημιουργεί την αρτηριοσκλήρωση
ΠΕ
•
Κατηγορίες λιπιδίων
Ουδέτερα λίπη (κορεσμένα ή ακόρεστα)
Φωσφολιπίδια
Στεροειδή(πχ. χοληστερόλη)
51. Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Συμπεριφορά φωσφολιπιδίων στο νερό
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Οι υδρόφιλες κεφαλές στρέφονται προς το
υδατικό εξωκυττάριο & ενδοκυττάριο περιβάλλον
Οι υδρόφοβες ουρές “κρύβονται” στο εσωτερικό
της διπλοστιβάδας
Πολύ σημαντική ιδιότητα για τη συγκρότηση &
λειτουργία των μεμβρανών του κυττάρου
55. Λειτουργίες οιστρογόνων
ΠΕ
ΧΤ
ΕΛ
ΙΔ
Ο
Υ
ΑΝ
ΑΣ
Τ
ΑΣ
ΙΑ
Δομή
1) προωθούν την διαμόρφωση των γυναικείων δευτερευόντων φυλετικών
χαρακτηριστικών (πχ. μαστός)
2) Συντελούν στην ανάπτυξη του κόλπου, του τραχήλου και του σώματος της μήτρας και
των σαλπίγγων
3) διατηρούν αγγεία και δέρμα
4) ελαττώνουν την επαναρρόφηση των οστών και αυξάνουν την δημιουργία νέου οστικού
ιστού
Λιπίδια
1) αυξάνουν επίπεδα HDL χοληστερόλης, τριγλυκεριδίων, απόθεση λίπους.
2) μειώνουν επίπεδα LDL χοληστερόλης, η οποία προκαλεί τις αθηρωματικές πλάκες στις
αρτηρίες
3) Αναστέλλουν την πρόσληψη σιδήρου από τα ερυθρά με συνέπεια την μείωση της
αιμοσφαιρίνης στις γυναίκες
4) Μπορούν να αναστείλουν την οστεοπόρωση.
5) Μπορούν να αναστείλουν την ανάπτυξη όταν η εμμηνορρυσία εμφανίζεται νωρίς
Ομοιοστασία
1) συγκράτηση άλατος και νερού
Γαστρεντερικός σωλήνας
1) μειώνουν την κινητικότητα του εντέρου
2) αυξάνουν χοληστερόλη στη χολή
Στους άνδρες τα οιστρογόνα ρυθμίζουν διάφορες λειτουργίες του αναπαραγωγικού
συστήματος (ωρίμανση του σπέρματος, κανονική σεξουαλική επιθυμία)
56. Λειτουργίες τεστοστερόνης
Κυτταρική δράση
ΑΣ
ΙΑ
1) προάγουν την πρωτεϊνοσύνθεση και την ανάπτυξη των ιστών
ΑΝ
ΑΣ
Τ
2) Η τεστοστερόνη είναι αναβολική, που σημαίνει ότι αναπτύσσει τα οστά και τη
μυϊκή μάζα αλλα σε υπερβολικες δοσεις μπορει να γινει θανατιφορα
Υ
Ανδρογονικές ιδιότητες
ΕΛ
ΙΔ
Ο
1) ωρίμανση των γεννητικών οργάνων, ιδίως του πέους και το σχηματισμό των
όρχεων στο έμβρυο
ΠΕ
ΧΤ
2) στην εφηβεία βάθυνση της φωνής, την αύξηση των τριχών του προσώπου και
της μασχάλης (δευτερευόντων χαρακτηριστικών του αρσενικού φύλου)
3) ανάπτυξη του προστάτη και των σπερματοδόχων κύστεων
Στις γυναίκες υψηλή συγκέντρωση τεστοστερόνης συνδέεται με το σύνδρομο
πολυκυστικών ωοθηκών