1. Co powinniśmy wiedzieć o tłuszczach?

Tłuszcze to estry propano–$1$,$2$,$3$–triolu (glicerolu) i wyższych kwasów karboksylowych. W warunkach laboratoryjnych można je otrzymać w wyniku reakcji estryfikacji glicerolu i kwasów tłuszczowych, między innymi kwasów: heksadekanowego (palmitynowego), oktadekanowego (stearynowego) i kwas ($9\text{Z}$)–oktadec–$9$–enowy (oleinowego). Tłuszcze dostarczamy naszemu organizmowi w pożywieniu. Mogą to być substancje pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego. Są nierozpuszczalne w wodzie, ale za to dobrze rozpuszczają się np. w benzynie.

Rcpi0w95UGGTU

Na ilustracji ukazano wzór półstrukturalny tripalmitynianu glicerolu. Od grupy ${\text{CH}}_2$ odchodzą dwa wiązania pojedyncze. Pierwsze z nich, skierowane wdół prowadzi do grupy $\text{CH}$, a od niej odchodzi kolejne pojedyncze wiązanie w dół do grupy ${\text{CH}}_2$. Od każdej z tych trzech grup odchodzi wiązanie pojedyncze w prawo, które łączy się z atomem tlenu, który następnie łączy się z atomem węgla. Od niego odchodzi jedno wiązanie podwójne, skierowane w górę, prowadzące do atomu tlenu oraz jedno wiązanie pojedyncze w prawo, łączące się z grupą ${\text{CH}}_2$. Od niej odchodzi kolejne wiązanie do takiej samej grupy, następnie kolejne i kolejne. Łącznie, w jednej linii znajduje się czternaście grup ${\text{CH}}_2$ połączonych wiązaniami pojedynczymi, a na końcu znajduje się grupa ${\text{CH}}_3$.

2. Jak zbudowane są białka?

Białka to związki wielkocząsteczkowe zbudowane z reszt $\text{aminok}\text{wasowych}$, połączonych wiązaniami peptydowymi. Głównymi pierwiastkami wchodzącymi w skład białek są: węgiel, wodór, tlen i azot. Białka mogą również zawierać inne pierwiastki, między innymi siarkę, fosfor, rzadziej miedź, magnez i żelazo. Mają różne właściwości – zależne od budowy.

R1e25EKExrEaJ

Na ilustracji przedstawiono fragment łańcucha białkowego. Zaczynając od lewej strony zapisano wielokropek oznaczający powtarzalność owego fragmentu. Od niego poprowadzono wiązanie pojedyncze na ukos w dół do atomu azotu $\text{N}$. Od niego odchodzą dwa wiązania pojedyncze: jedno w dół do atomu wodoru $\text{H}$, a drugie na ukos w górę do grupy $\text{CH}$. Od niej poprowadzone są dwa wiązania pojedyncze: jedno w górę do symbolu ${\text{R}}_1$, oznaczającego łańcuch węglowy, a drugie na ukos w dół do atomu węgla $\text{C}$, który zaznaczono kolorem zielonym. Od atomu węgla odchodzą dwa wiązania zapisane na zielono: podwójne w dół do atomu tlenu $\text{O}$, zaznaczonego kolorem zielonym, i pojedyncze na ukos w górę do atomu azotu $\text{N}$, również zaznaczono kolorem zielonym. Wiązanie między atomem węgla a atomem azotu oznaczono zieloną strzałką i opisano jako „wiązanie peptydowe". Od atomu azotu odchodzą dwa pojedyncze wiązania: jedno w górę do atomu wodoru $\text{H}$, zaznaczono kolorem zielonym i drugie na ukos w dół do grupy $\text{CH}$. Cały fragment oznaczony na zielono opisano jako „ugrupowanie peptydowe". Od grupy $\text{CH}$ poprowadzono dwa wiązania pojedyncze: jedno w dół do symbolu ${\text{R}}_2$, oznaczającego łańcuch węglowy, a drugie na ukos w dół do atomu węgla $\text{C}$. Od niego poprowadzone są dwa wiązania: podwójne w górę do atomu tlenu i jedno na ukos w dół do wielokropka oznaczającego powtarzalność owego fragmentu.

RJhQO2MtKzUfS

Na ilustracji ukazano trzy modele różnych struktur białek. Pierwszy model od lewej ma postać cienkich, błękitnych, połączonych ze sobą patyczków, tworzących niepełne pięcio— i sześciokąty, których końcówki mają ciemnoniebieskie , czerwone oraz żółte kolory. Ich połączenia są splątane ze sobą i tworzą nieregularny kształt. Drugi model zbudowany jest z fioletowych spirali, przypominających kabel telefoniczny, połączonych ze sobą kolejno cieńszymi biało‑niebieskimi nićmi, następnie przechodzącymi w żółte, podłużne, płaskie połączenie, które ponownie łączy się z biało‑niebiskimi nićmi. Trzeci model posiada nieregularny kształt, przypominający eksplozję. Jego powierzchnia jest pokryta plamami czterech kolorów: niebieskiego, białego, zielonego i czerwonego.

3. Denaturacja a wysalanie białek

Białka ulegają koagulacji (wysalanie białka) pod wpływem między innymi chlorku sodu. Proces ten jest odwracalny, a struktura przestrzenna białka nie zostaje naruszona.

Denaturacja natomiast to proces nieodwracalny, w którym struktura przestrzenna białka zostaje zniszczona. Przypomnij sobie, jak różne czynniki wpływają na białko jaja kurzego.

4. Podział cukrów

Cukry to związki chemiczne zbudowane z atomów węgla, wodoru i tlenu. Dzielimy je na cukry proste i złożone. Do tych pierwszych zaliczamy glukozę i fruktozę. Do drugich zaś należą dwucukry, między innymi sacharoza, laktoza (cukier mleczny) i maltoza (cukier słodowy). Skrobia, celuloza i glikogen to cukry zbudowane z wielu reszt cukrów prostych.

RFij1vHSx0O3F

Na ilustracji ukazano pomarańczowy schemat, na samej górze znajduje się napis: Podział cukrów. Odchodzą od niego dwie odnogi, kolejno od lewej: cukry proste — glukoza, fruktoza ${\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6$ oraz cukry złożone, od których również odchodzą dwa rozgałęzienia. Od lewej są to: dwucukry — sacharoza, maltoza, laktoza ${\text{C}}_{12}{\text{H}}_{22}{\text{O}}_{11}$ oraz wielocukry — skrobia, celuloza, glikogen ${\left({\text{C}}_6{\text{H}}_{10}{\text{O}}_5\right)}_{\text{n}}$.

Ciekawostka

Cukrem złożonym, o strukturze podobnej do struktury celulozy, jest chityna. Buduje ona pancerze skorupiaków oraz występuje w ścianach komórkowych niektórych grzybów i bakterii.

RN3MREXaF8M3Q

Na ilustracji ukazano czarno‑brązowego owada, żuka gnojowego, stojącego na ziemi pokrytej licznymi zielonymi oraz uschłymi już źdźbłami trawy.

5. Cukry proste

Cukry proste cechuje dobra rozpuszczalność w wodzie. Do tej grupy związków zaliczamy glukozę i fruktozę. Cząsteczki cukrów prostych budują cukry złożone.

R5yqNlsjPBgYg

Na ilustracji przedstawiono tabelę porównującą właściwości glukozy i fruktozy. Składa się ona z sześciu wierszy i trzech kolumn, gdzie pierwsza kolumna zawiera opisy zawartości poszczególnych wierszy, kolejno od góry są to: Cukier prosty, Wzór sumaryczny, Wzór półstrukturalny, Występowanie, Właściwości fizyczne i Właściwości chemiczne. W pierwszej kolumnie opisana została glukoza, a w drugiej — fruktoza. Wzór sumaryczny jest taki sam dla obu związków, a jest to ${\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6$. Wzór półstrukturalny glukozy ma kształt sześciokąta, w jego pięciu rogach znajdują się atomy węgla $\text{C}$, a w jednym — atom tlenu $\text{O}$. Od czterech atomów węgla odchodzą po dwa wiązania pojedyncze, przy jednym z nich znajduje się jeden atom wodoru $\text{H}$, a przy drugim — grupa $\text{OH}$. Od jednego atomu węgla, znajdującego się na lewo od atomu tlenu odchodzą dwa wiązania pojedyncze, przy jednym z nich znajduje się jeden atom wodoru $\text{H}$, a przy drugim — grupa ${\text{CH}}_2\text{OH}$. Wzór półstrukturalny fruktozy ma kształt pięciokąta, w jego czterech rogach znajdują się atomy węgla $\text{C}$, a w jednym — atom tlenu $\text{O}$. Od dwóch atomów węgla odchodzą po dwa wiązania pojedyncze, przy jednym z nich znajduje się jeden atom wodoru $\text{H}$, a przy drugim — grupa $\text{OH}$. Od jednego atomu węgla, znajdującego się na lewo od atomu tlenu odchodzą dwa wiązania pojedyncze, przy jednym z nich znajduje się jeden atom wodoru $\text{H}$, a przy drugim — grupa ${\text{CH}}_2\text{OH}$. Od jednego atomu węgla, znajdującego się na prawo od atomu tlenu odchodzą dwa wiązania pojedyncze, przy jednym z nich znajduje się grupa $\text{OH}$, a przy drugim — grupa ${\text{CH}}_2\text{OH}$. Oba związki występują w owocach i warzywach oraz w kwiatach i miodach. Właściwości fizyczne glukozy i fruktozy są również takie same: są to białe substancje stałe, dobrze rozpuszczalne w wodzie. Związki te różnią się nieco właściwościami chemicznymi. Glukoza ma słodki smak, posiada właściwości redukujące i ulega fermentacji alkoholowej. Fruktoza ma smak słodszy od glukozy, również posiada właściwości redukujące i ulega fermentacji alkoholowej.

6. Cukry złożone

Cukry złożone to związki zbudowane z cukrów prostych. Należą do nich dwucukry i wielocukry.

Dwucukry są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Tworzą je dwie połączone cząsteczki cukrów prostych. Przykładem jest sacharoza, którą znamy pod postacią cukru spożywczego.

Wielocukry to związki organiczne zbudowane z wielu połączonych ze sobą cząsteczek cukrów prostych. Są one nierozpuszczalne w wodzie.

7. Reakcje charakterystyczne

Reakcje charakterystyczne to reakcje, za pomocą których można zidentyfikować daną substancję lub grupę związków. Przypomnijmy, jakie reakcje poznaliśmy w przypadku substancji chemicznych o znaczeniu biologicznym.

Ćwiczenia

Czy uważasz, że dobrze znasz zagadnienia dotyczące substancji chemicznych o znaczeniu biologicznym? Sprawdź swoją wiedzę podczas gry w quiz. Gra składa się z trzech poziomów trudności, aby przejść do następnego najpierw musisz zaliczyć poprzedni. Powodzenia!

Bibliografia

Danikiewicz W., Podręcznik do kształcenia rozszerzonego w liceach, cz. 3, Warszawa 2009.

Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy ósmej szkoły podstawowej, Mac Edukacja 2020.