1 / 99

The Cell

The Cell. Kurslitteratur: Purves, Sadava, Orians & Heller; LIFE The Science of Biology (6. el 7. upplagan) Kap. 2-7 Nätupplaga hittas på adressen www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/. Innehåll. Inledning Små molekyler Stora molekyler Cellen Cellmembranen Energi, enzymer och metabolism

quynh
Download Presentation

The Cell

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. The Cell • Kurslitteratur: Purves, Sadava, Orians & Heller; LIFE The Science of Biology (6. el 7. upplagan) • Kap. 2-7 • Nätupplaga hittas på adressen www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  2. Innehåll • Inledning • Små molekyler • Stora molekyler • Cellen • Cellmembranen • Energi, enzymer och metabolism • Metaboliska processer i cellen

  3. 1. Inledning Från atomer till biosfären: Atom  Molekyl  Cell  Vävnad  Organ  Organism  Population  Samhälle  Ekosystem  Biosfär Fig. 1.6 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  4. 2 Små molekyler • All materia består av atomer • Atomer är alltid neutralt laddade (har lika många protoner som elektroner) Fig. 2.2 Heliumatomen www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  5. Ett grundämne består av samma slags atomer • Viktigaste grundämnen i människas kropp: kol, väte, kväve, syre, fosfor och svavel (98 % av biomassan) • Atomer identifieras på basen av hur många protoner de har = atomnummer • Alla atomer förutom ”vanligt” väte har en eller flera neutroner i sin kärna • Summan av protoner och neutroner i en atoms kärna = massnummer

  6. Isotoper Fig 2.4 • Samma grundämne men olika antal neutroner, dvs. olika massnummer och olika vikt • Normalt förekommer isotoperna i ett visst förhållande till varandra • Ett ämnes atomvikt är medeltal av isotopernas atomvikter med hänsyn till deras förekomst • Ex. H atomvikt = 1,008 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  7. Elektroner • Står för reaktiviteten hos ett ämne • Alla kemiska reaktioner uppstår genom ett utbyte av elektroner • Elektronorbital: det utrymme där en elektron förekommer åtminstone 90% av tiden • Elektroner snurrar alltid runt sin egen axel, medsols eller motsols • En given orbital kan fyllas med två elektroner med motsatt spinn

  8. Orbitaler bildar olika lager runt kärnan Fig. 2.7 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  9. Kemiska bindningar • Genom att dela på elektroner kan två atomer länkas samman • En molekyl består alltid av två eller flera atomer • Kovalent bindning = när två atomer delar lika på elektroner • Enkel bindning = ett par e delas (2 e) • Dubbelbindning = två par e delas (4 e) • Trippelbindning = tre par e delas (6 e) • H, C, O och N bildar de starkaste kovalenta bindningarna, viktiga i levande material

  10. Fig. 2.8 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  11. Molekyler • Består av flera atomer som hålls samman genom kemiska bindningar • Grundämnesmolekyl = samma slags atomer • Kemisk förening = olika slags atomer • Molekylformeln visar hur många atomer av varje ämne det finns i molekylen • Skrivs nere till höger, ex. Metan CH4 består av 1 kolatom och 4 väteatomer • Strukturformeln berättar hur atomerna är bundna till varandra

  12. Molekylvikt = summan av atomvikterna • Molekylvikten ger den relativa storleken hos en molekyl Fig. 2.9 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  13. Joner och jonbindningar • Många ämnen joniseras i vatten, dvs. bindningarna mellan atomerna bryts och atomerna blir elektriskt laddade = joner • Katjoner = joner med positiv laddning • Anjoner = joner med negativ laddning • Ex. HCl i vatten  H+ + Cl- (stabila jonerty bådas yttre skal är fyllda) • Grupper med atomer kan också bilda joner • Ex. NH4+, SO42-

  14. Ex. NaCl består av Na+ och Cl- joner Bindningarna bygger på elektrisk attraktion, atomerna delar egentligen inte på elektronerna utan ena jonen har e-paret hela tiden Löser sig lätt i vatten Jonbindningar bryts lättare än kovalenta bindningar • Joner med motsatt laddning attraherar varandra = jonbindningar Fig. 2.13 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  15. Vatten, H2O • Den biologiskt viktigaste föreningen • Ingen organism kan leva ett biologiskt aktivt liv utan vatten • Vatten löser många ämnen • De biologiskt intressanta reaktionerna sker i vatten • Deltar också i många viktiga reaktioner • Vatten kan joniseras (i mycket liten grad) H2O  H+ + OH- • Dessa joner deltar i många viktiga kemiska reaktioner

  16. Polaritet • I polära molekyler är laddningen inte jämnt fördelad i den kovalenta bindningen • Ex. I H2O dras e-paret mera till syreatomen (syre är mera elektronegativt, ty syre har 8 protoner, medan H har endast 1 var) • Syre får då en negativ delladdning medan vätena får positiva delladdningar • Polariteten gör vattnet till ett bra lösningsmedel • Metan är icke polärt, e-paret är jämnt fördelat mellan atomerna. Fig. 2.11 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  17. Vätebindningar • Pga. vattnets polaritet blir vattenmolekylerna attraherade till varandra • 1/10 av de kovalenta bindningarnas styrka • Spelar en stor roll vid bildandet av stora molekyler, t.ex. proteiner och DNA Fig. 2.12 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  18. Interaktioner mellan icke polära molekyler • Uppstår när oladdade molekyler kommer så nära varandra att deras elektronmoln kommer i kontakt med varandra • Elektronerna hos en molekyl attraheras då svagt av kärnorna i den andra molekylens atomer • Kallas van der Waals-interaktion • Viktiga i stora molekyler

  19. Hydrofob interaktion • När icke polära molekyler förs samman i t.ex vatten för att minimera kontakten med vatten, t.ex.olja i vatten bildar droppar • Hydrofob = skyr vatten • Hydrofil = tycker om vatten

  20. Kemiska reaktioner • När atomer går samman eller molekyler byter bindningar med andra molekyler sker en kemisk reaktion • Under reaktionens gång sker en uppspjälkning av de kemiska bindningarna och nya bildas • Vid reaktioner sker energiförändringar • Exoterm reaktion = energi frigörs (spontan) • Endoterm reaktion = energi binds (energi måste tillföras för att reaktionen skall ske) • Ex. förbränning av propan C3H8 + 5 02 3 CO2 + 4 H20 + energi

  21. Fig. 2.15 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  22. Organiska föreningar • Innehåller alltid kol • De enklaste organiska föreningarna är kolväten • Metan CH4 • Etan CH3-CH3 • Propan CH3-CH2-CH2 • Dessa är mättade kolväten, har endast enkelbindningar • Omättade kolväten har en dubbelbindning och kan reagera med väte • Ex. CH2=CH2 + H2 CH3-CH3 • Fleromättade kolväten har flera dubbelbindningar • Kolväten är brännbara, oljiga och icke polära (löser sig inte i vatten)

  23. Funktionella grupper • Hydroxylgrupp –OH = alkohol • Karbonylgrupp • Aldehyd –CHO • Keton –COR (–COCH3) • Socker innehåller –OH och karbonylgrupp • Karboxylgrupp –COOH = syra • Aminogrupp –NH2 = amin (baser) • –SH grupp; viktig i proteiner • Fosfatgrupp –O–PO32- ; viktiga i reaktioner som överför energi Fig. 2.20 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  24. 3 Stora molekyler • Makromolekyler • Fyra olika: proteiner, nukleinsyror, kolhydrater och lipider • Har en molekylvikt över 1000 • Är polymerer = bildas genom att många små molekyler (monomerer) går samman • En oligomer innehåller endast några få monomerer • Makromolekyler bildas av monomerer i kondensations- och dehydreringsreaktioner • Ex. A-H + B-OH  A-B + H2O • Vatten spjälks bort • Energi måste tillföras

  25. Fig. 3.3 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  26. Proteiner • Bildas av aminosyror (aa) • Proteiner har många viktiga uppgifter i kroppen: • Finns i membraner (utgör kanaler) • Finns i huden, ben och senor • Viktiga för immunförsvaret • Enzymer • Det är proteiner i muskelceller som står för kontraktionen

  27. Aminosyror • innehåller en karboxylgrupp och en aminogrupp bundna till samma kolatom (kallas -kol). Till samma kol är även en H-atom och en sidokedja (R) bunden. • 20 olika aminosyror utgör byggstenarna för proteiner • Är alla lika förutom ifråga om sidokedjan, som är olika hos alla • Aminosyror är samtidigt både syror och baser • Sidokedjorna står för de kemiska egenskaperna, dvs. de är de reaktiva grupperna • Inbördes rangordning hos sidokedjorna bestämmer proteinets 3D struktur • Olika sidokedjor: • 5 elektriskt laddade (hydrofila), både + och - • 5 oladdade men polära (hydrofila) • 7 opolära (hydrofoba) • 3 specialfall (normalt hydrofoba)

  28. Tab 3.2 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  29. Två leucinsidokedjor kan bilda en disulfidbrygga som är en kovalent bindning • Disulfidbindningen är viktig i många proteiner Fig. 3.4 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  30. Peptidbryggor • Binder samman aa-monomererna till polymerer (=proteiner) • Karboxylgryppen hos en aa reagerar med aminogruppen hos en annan aa, vatten spjälks bort och det bildas en peptidbrygga Fig. 3.5 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  31. En linjär polymer av aa kallas för polypeptid • Ett protein består av en eller flera polypeptider • I ena ändan av en polypeptid finns en fri aminogrupp = N-ändan • I den andra ändan av polypeptiden finns en fri karboxylgrupp = C-ändan • Proteinerna har en riktning • Ex. N-glycin-alanin-C olika N-alanin-glycin-C

  32. Proteinstrukturens nivåer • Primärstruktur • Den exakta sekvensen av aa i en linjär polypeptid • Sekundärstuktur • Består av reguljära, upprepade mönster hos olika delar av polypeptidkedjan • -helix (en högervriden spiral), -plattor, trippelhelix • Tertiärstruktur • Det slutgiltiga utseendet hos en polypeptidkedja • Kvartiärstruktur • Hos proteiner med en eller flera polypeptidkedjor • Beskriver hur dessa kedjor förhåller sig till varandra

  33. www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/ Fig. 3.6

  34. Kolhydrater (H-C-OH) • Det finns tre grupper av kolhydrater: • Monosackarider • Enkla socker, består av en monomer • Glukos (C6H12O6), fruktos, mannos, galaktos • Pentossocker (har 5 kolatomer): • Ribos, finns i RNA • Deoxyribos, finns i DNA • Disackarider • Består av 2 monosackarider • De binds kovalent till varandra genom en glykosidbindning (-O-) • Maltos C12H22O11 består av 2 glukos - H2O • Sackaros, består av glukos + fruktos • Laktos, består av glukos + galaktos

  35. Fig 3.15 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  36. Polysackarider • Kan bestå av upp till 1000 olika glukosenheter • Stärkelse och cellulosa • Glykogen • Fungerar som energireserv i lever och muskler • Kan brytas ner till glukosmonomerer, då frigörs energi

  37. Fig. 3.16

  38. Lipider • Olösliga i vatten, löser sig i organiska (opolära) lösningsmedel, t.ex. Eter • Frigör stora mängder energi när de bryts ner • Fosfolipiderna är viktiga i cellmembraner • Fungerar som barriärer för polära ämnen såsom joner, socker och aminosyror • Lagrar energi i form av fett • Isolerar nerver

  39. Triglycerider • enkla lipider • Fetter = fasta vid rumstemperatur • Oljor = flytande vid rumstemperatur • Består av två slags byggstenar: 3 fettsyror och en glycerolmolekyl • Fettsyra = Karboxylsyror med långa kolvätekedjor • Glycerol = en liten alkohol med 3 -OH grupper • Typiska fettsyror: Palmintrinsyra och stearinsyra (mättade) samt lineolsyra (fleromättad)

  40. Fig. 3.18 Syntes av en triglycerid www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  41. Fosfolipider • Bildas av en glycerol-molekyl, två fettsyror och en fosfatgrupp • Fosfatgruppen är laddad = hydrofil grupp • Fettsyrorna är hydrofoba • Viktiga i biologiska membraner där de bildar ett dubbellager av lipider Fig 3.21 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/ Fig. 3.20

  42. Karotener • Ljusabsorberande pigment • Ex. -karoten (deltar i fotosyntesen) • I en människa kan en molekyl av -karoten brytas ner till två vitamin A molekyler. Av vitamin A kan vi sedan göra pigmentet rhodopsin som är viktigt för synen • Färgar bl.a. morötter och tomater • Steroider • Aromatiska • Ex. Hormoner; fungerar som kemiska signaler i kroppen • Ex. Testosteron, kortison • De flesta lipider kan tillverkas i kroppen men en del måste intagas med födan

  43. Nukleinsyror • DNA = deoxyribonukleinsyra • En stor polymer som innehåller instruktioner för att tillverka proteiner (utgör det genetiska materialet) • RNA = ribonukleinsyra • Tolkar och utför instruktionerna i DNA • Nulkeinsyror bildas av nukleotider • Nukleotiderna består av ett pentossocker, en fosfatgrupp och en kväveinnehållande bas • I DNA och RNA finns fem olika nukleotider, baserna skiljer sig åt

  44. Fig. 3.24 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  45. Ryggraden hos RNA och DNA består av alternerande socker och fosfat, baserna pekar ut från kedjan • Nukleotiderna binds samman med fosfodiesterbindningar mellan socker hos en nukleotid och fosfat hos nästa • De flesta RNA består av en enkel kedja • DNA består av en dubbelkedja • De två polynukleotidkedjorna hålls samman genom vätebindningar mellan baserna • Kedjorna är antiparallella, har olika riktning

  46. www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/ Fig. 3.25

  47. Baserna i DNA = adenin, cytosin, guanin och thymin • adenin=thymin, cytosinguanin • Purinbaser: adenin och guanin (stora baser) • Pyrimidinbaser: thymin och cytosin (små baser) • Genom att en bas endast kan para sig med en annan specifik bas får vi samma storlek på basparen, vilket möjliggör en effektiv kopiering av DNA-kedjorna • Baserna i RNA: adenin, guanin, cytosin och uracil • När RNA kopierar DNA binder (RNA) adenin till thymin (DNA) uracil till adenin guanin till cytosin cytosin till guanin

  48. DNA molekylen bildar en dubbelhelix • Ser alltid likadan ut • Är en informativ molekyl som lätt kan kodas Fig. 3.27 www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

  49. 4 Cellen • Grunden för allt liv • Består av mindre enheter = organeller • Alla levande organismer består av celler och en cell kan endast bildas genom att en modercell delar på sig • Cellernas utseende och storlek varierar med funktionen • Cellernas gemensamma karaktärer: • Upptar och omvandlar energi • Överför den genetiska informationen i DNA till proteiner • Separerar oförenliga biokemiska reaktioner m h a olika strukturer • Omges av en plasmamembran • Det finns två celltyper: prokaryota och eukaryota

  50. Prokaryota organismer • Finns inom rikena Eubakterier och Ärkebakterier • Består av en cell som saknar kärna och inre membranombundna strukturer • Cellen består av (alla har): • En plasmamembran som separerar cellen från omgivningen och bestämmer vad som kommer in i cellen och vad som far ut • Nukleoid(er) som innehåller DNA • Cytoplasma fylld med ribosomer, de utför proteinsyntesen. I cytoplasman finns även enzymer och andra av cellens kemiska föreningar

More Related