lek. Dominik Mukrecki

lek. Dominik Mukrecki

Podstawowe role związków organicznych

Aby nauka o związkach organicznych nie była mechaniczną czynnością, warto ją zacząć od poznania podstawowej klasyfikacji. Załóżmy, że każdemu związkowi organicznemu w żywym organizmie można przypisać jedną z czterech ról: energetyczną, zapasową, budulcową lub regulującą. 

Substancje o charakterze energetycznym muszą być stosunkowo małe. Gwarantują w ten sposób szybkość ich biologicznego spalenia. Jest to ich główne przeznaczenie. Ponadto powinny dobrze rozpuszczać się w wodzie, gdyż to właśnie ona dostarcza je do miejsca reakcji. Najlepiej spalają się węgiel i wodór, tlen jest wobec tego obojętny, azot, siarka i fosfor będą natomiast przeszkadzać w tym procesie. Dlatego każdy kandydat na związek energetyczny musi zostać oczyszczony z niepożądanych pierwiastków biogennych, o innych makro i mikroelementach nie wspominając. Przykładem może być transaminacja lub deaminacja aminokwasu. Polegają one odpowiednio na przeniesieniu albo usunięciu grupy aminowej z jego cząsteczki. Tak powstała molekuła składa się jedynie z węgla, wodoru i tlenu, co klasyfikuje ją jako substrat biologicznego spalania. 

Związki pełniące funkcje zapasowe mają skąd pierwiastkowy podobny do tych energetycznych. Różnią się od nich natomiast rozmiarem. Aby można było bez przeszkód przechowywać je przez dłuższy czas, powinny być one stosunkowo dużymi cząsteczkami. Skrobia magazynowana w komórkach roślinnych jest tego dobitnym przykładem. Podobnie zresztą jak glikogen, obecny w komórkach zwierząt i grzybów. Związki zapasowe zmieniają się w energetyczne wskutek rozkładu. Najczęściej odbywać się to będzie poprzez hydrolizę wiązań − czyli ich rozpad pod wpływem wody. Całość przebiega sprawniej, jeżeli substancja ta jest rozgałęziona. Wówczas małe energetyczne elementy mogą być od nich odłączane jednocześnie w kilku miejscach. Odrębną grupą substancji zapasowych są tłuszcze. Nie są zbytnio duże, ale mają charakter hydrofobowy. Dlatego mogą być przechowywane w komórkach bardzo długo. Bez udziału wody nie ma bowiem mowy o biochemicznych reakcjach. 

Organizmy opierają się nie tylko na przemianach energetycznych. Muszą być także z czegoś zbudowane. Substancje pełniące tę rolę powinny być przede wszystkim odporne na wspomnianą hydrolizę. Przykładowo cząsteczki celulozy mają wiązania trudne do rozłożenia, do tego wykazują budowę liniową, co dodatkowo utrudnia ich degradację. Ponadto pomiędzy fragmentami makromolekuł tego typu powinny wytwarzać się silne wiązania międzycząsteczkowe. We wspomnianej celulozie będą to wiązania wodorowe między atomami tlenu i wodoru z sąsiednich łańcuchów cukru. Ważniejszymi substancjami budulcowymi są jednak białka. Swoją strukturę utrzymują także dzięki wiązaniom wodorowym, aczkolwiek biorą w nich udział atomy tlenu oraz atomy wodoru połączone z azotem. Bardzo silnym wiązaniem kowalencyjnym jest także mostek disiarczkowy pomiędzy dwoma aminokwasami − cysteinami. Aby dopełnić sześciu pierwiastków biogennych w związkach budulcowych, należy wspomnieć o fosfolipidach, w których pojawia się (zgodnie z nazwą) grupa fosforanowa. Te pojedyncze przykłady pokazują, że konstrukcja organizmu żywego wymaga bogactwa składu pierwiastkowego, inaczej niż w przypadku związków energetycznych i zapasowych. 

Kiedy jakaś substancja nie pasuje do trzech wymienionych grup, zwykłem klasyfikować ją jako związek regulujący. Za regulację można przyjąć sterowanie funkcjami biologicznymi i ich usprawnianie. Jest to daleko idące uproszczenie, aczkolwiek można je zastosować w celu dydaktycznym. Wszystkie pierwiastki biogenne znajdą sobie miejsce w molekułach tego rodzaju. Co więcej, mogą pojawić się inne makro-, a nawet mikroelementy. Wystarczy wspomnieć o magnezie w chlorofilu, żelazie w hemoglobinie, mioglobinie i cytochromach, albo o jodzie w cząsteczkach hormonów tarczycy. Przykładów jest wiele. Najważniejsza jest świadomość różnorodności opisywanych substancji. 

Wykłady w 15 miastach

Sprawdź czy są jeszcze wolne miejsca!

Wielka
Powtórka
Maturalna

Po wybraniu biletów przejdź do koszyka i uzupełnij dane uczestnika.