Přírodní makromolekulární látky

Mezi přírodní makromolekulární látky patří tuky, cukry, bílkoviny a nukleové kyseliny.

Význam

Jsou důležitou součástí lidského těla
Stavební složky rostlinných a živočišných organismů.
Napomáhají chemickým reakcím v podobě enzymů

Tuky

Tuky=lipidy

Vznik

Tuk je ester, kde alkohol je glycerol = 1,2,3-propantriol, kyselina je vždy palmitová, olejová, stearová (=tuky jsou estery vyšších mastných kyselin a glycerolu): CH2-OH CH2-COO-x | | CH —OH + 3(COOH-x) -→ CH-COO-x + 3H2O | | CH2-OH CH2-COO-x , kde x je např. CH3-(CH2)14 (podle toho, jestli je to kyselina stearová, palmitová, nebo olejová)
Musí být 3x, protože glycerol má 3 uhlíky, na které se kyselina naváže.

Nasycené tuky

Palmitová a stearová jsou nasycené kyseliny → vznikají z nich nasycené tuky. Ty jsou pevného skupenství
Dělí se na tuky živočišného (např. máslo, sádlo) a rostlinného původu
Nasycené tuky jsou také přítomny v mléce a v mléčných výrobcích - tyto tuky chrání před rakovinou tlustého střeva
Nejznámějším nasyceným tukem je cholesterol - živočišný tuk
"hodný" a "zlý" cholesterol – "zlý" ucpává cévy a tepny, získává se z tučných jídel; "hodný" – rozpouští vitamíny (A, D, E, K), "hodný" cholesterol obsahují ořechy, semínka

Nenasycené tuky

Vznikají reakcí glycerolu s kyselinou olejovou, nenasycené jsou díky tomu, že kyselina olejová obsahuje dvojnou vazbu
Jsou to většinou kapaliny, též je označujeme jako oleje.
Mezi nenasycené oleje patří rostlinné oleje (slunečnicový, olivový, ...) a rybí tuk.
Všechny nenasycené tuky jsou zdravé, nemají žádný škodlivý vliv na lidský organismus.

Poznámky

Přepálené tuky – pokud už olej jednou prošel svým bodem varu, uvolňuje "toxiny" – ty mohou způsobit alergie, trávicí potíže, ...

Ztužování tuků – proces, který se používá v potravinářském průmyslu, reakce H2 s olejem (glycerol + kyselina olejová - dvojná vazba) – za vyšší teploty, za vyššího tlaku, za přítomnosti katalyzátoru (látka, která reakci podporuje) se v kyselině olejové z dvojné vazby stává jednoduchá → kyselina olejová se mění buďto na palmitovou nebo stearovou, tudíž z kapalného oleje vzniká pevný tuk
Ztužováním vznikají tzv. margaríny

fermež - rostlinný olej na vzduchu vysychá a tuhne

Využití živočišných tuků - mýdlo, šampóny

Význam tuků

Zdroj energie, musí být obsaženy v potravě
Tuková vrstva - ochrana vnitřních orgánů
Tuky chrání tělo před ztrátou tepla
Rozpouští některé vitamíny - A, D, E, K
Podílejí se na tvorbě některých hormonů
Doporučená denní dávka - 30-35% = 50-105g tuku denně - etikety potravin

Vosky

= estery karboxylových kyselin (palmitová/stearová/olejová) + alkohol, který má 1 OH skupinu = 1-sytný alkohol (methanol, ethanol, ...)
Dělí se na rostlinné (Tvoří povlaky na listech, na plodech, kmenech stromů, nejvíce např. rostlina voskovka; tvoří mechanickou ochranu) a živočišné (Především stavební funkce - včelí vosk - při 30ºC se tvaruje, nad 60ºC taje; poté výroba např. krémů na boty, vosků na leštění aut)

Cukry

(=sacharidy)
= organické sloučeniny, ve kterých jsou vázány uhlíky do šestíúhelníků (šestiúhelníky pak tvoří dlouhý řetězec), na ně jsou dále navázány kyslíky, vodíky, hydroxylová skupina (=-OH skupina) a karbonylová skupina (=-CO skupina)
*Starý název sacharidů - uhlovodany/uhlohydráty

Monosacharidy

mají šest uhlíkatých atomů uzavřených do kruhu, na uhlíky jsou navázány vodíky nebo kyslíky, nebo více hydroxylových skupin (-OH)
Koncovka -óza

Složité sacharidy

mají několik šestiúhelníků - podle počtu se označují např. disacharidy (2 šestiúhelníky), trisacharidy (3 šestiúhelníky), ...
Nejznámější skupina jsou disacharidy - ty mají 2 uhlíkaté šestiúhelníky = 12 uhlíků

Disacharidy


* Sacharin - umělé sladidlo - má být "dietní", ve skutečnosti je ale 400krát sladčí než cukr (dodá 400× více energie) ˇ:(    (šmajlík)

Polysacharidy

Dochází k pospojování velkého počtu šestiúhelníků (monosacharidů) - v řádech desítek, stovek, tisíců
Označujeme je též jako makromolekulární látky.

Hydrolýza

Chemická reakce, které podléhají složité cukry a polysacharidy
Probíhá v kyselém nebo v zásaditém prostředí
Můžou působit i enzymy - ty se u člověka tvoří v trávicím traktu
hydolýzou se složité sacharidy a polysacharidy štěpí na monosacharidy
Př.: škrob (syrové pečivo) → dextriny (upečené pečivo) → maltóza → glukóza

*Fotosyntéza

Probíhá vždy v zelených rostlinách
Podmínky : sluneční svit (světlo obecně), chlorofyl
*chloróza - nedostatek chlorofylu v rostlině - žloutnou listy → opadají → rostlina uhyne

Proč potřebujeme kyslík?

//TODO: Látka chybí
glukóza se štěpí, štěpení=glykolýza, uvolňuje se ATP
kyselina citronová se štěpí v cyklu kyseliny citronové, uvolňuje se ATP a CO2
Tento děj probíhá v mitochondriích, proto se říká, že mitochondrie jsou energetickým centrem buňky
Při rozštěpení 1 glukózy se vyrobí 38 moklekul ATP, z čehož je 68% procent využito na nějakou činnost, zbytek se přemění na teplo.

Kvašení

= rozklad některých organických látek, nejčastěji sacharidů, působením enzymů. Enzymy jsou produkovány mikroorganismy (kvasinky).
* Enzymy jsou látky, které chemickou reakci buď urychlují, nebo zpomalují, nebo jí uplně zastavují
** Kvasinky jsou organismy mikroskopických rozměrů, rozmnožují se pučením (=na kvasince naroste pupen, do něj přejde část jádra, na pupenu vyroste další pupen ...).

Alkoholové kvašení

Sacharomyces C6H12O6 ------------> C2H5OH+CO2 Sacharomyces - specifický druh kvasinek
Alkoholové kvašení je třeba nechat proběhnout do konce (12% ethanolu), jinak vzniká methanol
Využití např. ve vinařství

Mléčné kvašení

=kvašení, které probíhá bez přítomnosti kyslíku
štěpí se sacharidy, vzniká kyselina mléčná + CO2, na štěpení se podílejí kvasinky rodu Lactobacilus.
Využití: při výrobce kysaného zelí, okurek, sýrů, tvarohů
bakterie mléčného kvašení jsou v zubním plaku → štěpí cukry → vzniká kyselina mléčná → ta naleptává zubní sklovinu → vznik zubního kazu

Máselné kvašení

štěpí se sacharidy, vzniká kyselina máselná + CO2, kvašení pomáhají bakterie máselného kvašení (což jsou kvasinky)
Nejvíce se využívá při výrobě sýrů - Olomoucké tvarůžky
Probíhá i v přírodě - tam, kde je nedostatek kyslíku (bažiny, znečištěné vody), ve hnoji
Máselné kvašení je doprovázeno zápachem

Octové kvašení

Jako jediné probíhá za přítomnosti kyslíku
Z ethanolu za přístupu kyslíku vzniká kyselina octová
Při kvašení se uvolňují bakterie octového kvašení – bakterie acetobacter
Příklad octového kvašení – zkysnutí vína
Zkysnutí vína lze zabránit přídavkem SO2

Bílkoviny

=proteiny
makromolekulární látky přírodní povahy
Vznik: spojení desítek či stovek molekul aminokyselin (aminokyseliny – zkratka=AK)
Molekuly AK obsahují zejména atomy uhlíku, vodíku, dále dusík, kyslík, občas také fosfor a síra

AK

Každá aminokyselina obsahuje aminoskupinu (NH2) a karboxylovou kyselinu (COOH)
Všechny aminokyseliny tedy vypadají takto:
H | NH2-C-COOH | R Kde R je radikál – ten je u různých aminokyselin odlišných
Aminokyseliny se v bílkovině spojí tzv. peptidickou vazbou:
H H H | | | NH2-C-COOH + N-C-COOH | | | R H R ↓↓↓ H H | | NH2-C-CO-NH-C-COOH + H2O | | R R (NH2 = H-N-H) Z jedné aminokyseliny se odštěpí OH, z druhé se odštěpí jedno H, vzniká H2O, zbytek se spojí peptidickou vazbou
AK se dělí na esenciální (jsou nezbytné, musíme je přijímat, je jich 20) a neesenciální (vyrábíme si je sami)
Dejme tomu, že máme 4 aminokyseliny: AK1, AK2, AK3 a AK4
z AK1-AK3-AK4-AK2 vznikne bílkovina ♠
z AK1-AK4-AK2-AK3 vznikne bílkovina ♬

Bílkovina je dána přesným uspořádáním aminokyselin (pokud zaměníme pouze jednu AK, vznikne úplně jiná bílkovina)
Důkaz bílkovin v neznámém vzorku: Biuretova reakce – neznámý vzorek + 10% roztok hydroxidu sodného (NaOH) + 1% roztok síranu měďnatého (CuSO4). Pokud je ve vzorku přítomna bílkovina, roztok změní barvu na červenofialova až modrofialova

denaturace bílkovin – mění se struktura a uspořádání AK či bílkovin; vlivem toho dochází ke ztrácení funkce bílkoviny; denaturace nastává vlivem silných kyselin, silných hydroxidů, těžkým kovem, nebo vlivem teploty

Příklady AK: glycin, alanin, leucin, alin, tryptofan


Hermann Emil Fischer: Nobelova cena za objevení struktury bílkovin

Výskyt bílkovin: bílé maso, vejce (žloutek ale obsahuje cholesterol), mléko, luštěniny
Bílkoviny → tvorba svaloviny

Funkce bílkovin

Nukleové kyseliny

nukleotid
Dělí se na DNA (deoxyribonukleová kyselina) – dvojšroubovice a RNA (ribonukleová kyselina) – jednoduchá šroubovice

Schéma nuklotidu DNA/RNA (jediný rozdíl je v názvu – deoxyribóza (DNA) a ribóza (RNA))

DNA

Kóduje genetické informace, neboli geny (jeden gen určuje např. barvu očí, další např. povahové rysy)
DNA + bílkoviny → chromozom
Chromozomy se shromažďují v buněčném jádře
Při dělení buněk nastává dělení jádra, při dělení jádra nastává dělení DNA. Dělení DNA = replikace. Přitom se dvoušroubovice rozplete na dvě vlákna, ke každému se pak vytvoří vlákno nové.

Význam

Největší význam spočívá v genetice
Každý člověk má svojí typickou DNA, tudíž kombinaci genů
Při pohlavním rozmnožování dochází ke kombinaci genů samičky a samečka, vytváří se nový jedinec, ten má svou vlastní kombinaci genů.
Daktyloskopie – studuje otisky prstů (každý člověk má unikátní otisky)
DNA se využívá v genovém inženýrství

RNA

Význam

Pomocí RNA se v našem těle vytváří bílkoviny, k tomu je ale nutná DNA – ta je předlohou pro tvorbu vlákna RNA

Vitamíny

= chemické látky převážně rostlinného původu
Vitamíny pomáhají správnému průběhu chemických dějů
Člověk a živočichové přijímají vitamíny buďto přímo – ve formě provitamínu (např. tablety s vitamínem C), nebo nepřímo – za pomoci enzymů dochází v těle k jejich syntéze (=vzniku)