Aminokwasy łączą się ze sobą przez wiązanie peptydowewiązanie peptydowewiązanie peptydowe, które powstaje pomiędzy grupą karboksylową jednego aminokwasu a grupą aminową drugiego. W wyniku połączenia dwóch reszt aminokwasowych powstaje dipeptyd, w wyniku połączenia trzech reszt aminokwasowych – tripeptyd itd. Nazwy peptydów tworzy się, łącząc nazwy aminokwasów np. glicyloseryna.

Łączenie aminokwasów skutkuje utworzeniem różnej długości łańcuchów peptydowych. Produktem syntezy peptydów z aminokwasów są też cząsteczki wody. Łańcuch liczący więcej niż 10 aminokwasów nazywa się polipeptydem, zaś łańcuch zbudowany z ponad 100 aminokwasów (o określonej strukturze przestrzennej) – białkiem. Skład aminokwasowy polipeptydów przedstawia się za pomocą trójliterowych lub jednoliterowych symboli, które odpowiadają konkretnym aminokwasom, np.:

• Ala‑Lys‑Gly‑Ala‑Tyr‑Pro‑Ser;

• ALGATPS.

Obydwa powyższe zapisy przedstawiają skład aminokwasowy tego samego peptydu.

RRnY5GAI01uVh

Schemat przedstawia wzór strukturalny dipeptydu jakim jest glicyloglicyna. Wiązanie peptydowe łączy grupę aminową jednego aminokwasu z grupą karboksylową drugiego aminokwasu.

Długie, wielkocząsteczkowe łańcuchy polipeptydowe o masie cząsteczkowej od ok. 10 tys. daltonów (unitów) tworzą białka. Białka proste są zbudowane wyłącznie z aminokwasów, natomiast białka złożone mogą zawierać dodatkowe nieaminokwasowe ugrupowania, takie jak cukry i tłuszcze. Wyróżnia się cztery poziomy struktury białek:

• pierwszorzędową;

• drugorzędową;

• trzeciorzędową;

• czwartorzędową.

Struktura	Charakterystyka	Schemat budowy
Pierwszorzędowa	Tworzą ją wyłącznie aminokwasy. Ułożone liniowo aminokwasy są połączone wiązaniami peptydowymi. Ułożenie aminokwasów odzwierciedla kolejność odpowiednich kodonów (sekwencji trzech nukleotydów występujących w mRNA).	REDzt24D1UwWo Schemat struktury pierwszorzędowej białka. Przedstawia on sekwencje sześciu różnych aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym.
Drugorzędowa	Wynika ze współzależności między aminokwasami struktury pierwszorzędowej. Powstaje w rezultacie regularnego pofałdowania łańcucha polipeptydowego. Wyróżnia się dwa rodzaje struktury: αalfa‑helisę i βbeta‑harmonijkę. αalfa‑helisa: Wiązania peptydowe układają się spiralnie, natomiast reszty aminokwasowe ułożone są na zewnątrz łańcucha polipeptydowego. Występuje wiązanie wodorowewiązanie wodorowewiązanie wodorowe pomiędzy tlenem grupy karboksylowej a wodorem grupy aminowej, oddalonej o cztery kolejne aminokwasy (grupy te wchodzą w skład wiązań peptydowych). βbeta‑harmonijka: Rozciągnięte łańcuchy polipeptydowe.	R18VV0fHurnuw Grafika przedstawia struktury drugorzędowe białka. Helisa alfa kształtem przypomina cylinder, tworzony przez ciasno, prawoskrętnie skręconą sprężynę. Harmonijka beta przypomina wyglądem kartkę papieru pofałdowaną w harmonijkę.
Trzeciorzędowa	Powstaje w wyniku zwinięcia struktur drugorzędowych w bryły. Stabilizują ją wiązania wodorowe pomiędzy atomami wodoru jednego aminokwasu a atomem tlenu lub azotu innego aminokwasu, wiązania jonowewiązanie jonowewiązania jonowe, oddziaływania van der Waalsaoddziaływania van der Waalsaoddziaływania van der Waalsa i mostki dwusiarczkowemostki siarczkowemostki dwusiarczkowe pomiędzy grupami -SH dwóch cząsteczek cysteiny tego samego łańcucha polipeptydowego. Stanowi o właściwościach biologicznych białka.	RcboHgePKCFYh Grafika przedstawia strukturę trzeciorzędową białka. Struktury drugorzędowe białka są w stosunku do siebie ułożone w przestrzeni.
Czwartorzędowa	Stanowi najwyższy poziom organizacji białek. Zbudowana jest z więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego. Utrzymywana jest przez te same oddziaływania co struktura trzeciorzędowa, które zachodzą także między różnymi łańcuchami polipeptydowymi tworzącymi białko.	RDVvvGensEceX Grafika przedstawia strukturę czwartorzędową białka. Kilka różnych łańcuchów polipeptyowych połączonych w przestrzeni.

Lipidy to ważna grupa związków organicznych. Mają właściwości hydrofoboweoddziaływania hydrofobowehydrofobowe i rozpuszczają się jedynie w rozpuszczalnikach niepolarnych, takich jak benzen i chloroform. Zbudowane są z węgla, tlenu, wodoru i innych pierwiastków (np. azotu). Wyróżnia się lipidy proste i złożone, a także lipidy o szczególnej budowie, do których zaliczamy np. steroidy i karotenoidy.

R1KEHVs3WHl66

Schemat przedstawia podział lipidów ze względu na budowę. Zostały one podzielone na trzy kategorie: lipidy proste do których zaliczono tłuszcze właściwe oraz woski. Lipidy złożone takie jak fosfolipidy, glikolipidy i inne tłuszcze złożone oraz lipidy o innej budowie do których zaliczają się steroidy i karotenoidy.

• Lipidy proste 
  Lipidy proste są estrami kwasów tłuszczowych i alkoholi. Połączenie kwasu tłuszczowego z glicerolem powoduje powstanie tłuszczów właściwych, tzw. glicerydów. Alkohol ten zawiera trzy grupy hydroksylowe, do których mogą przyłączyć się maksymalnie trzy reszty kwasów tłuszczowych.

R1Cf8bdXLoNvl

Równanie reakcji: Trzy cząsteczki kwasu tłuszczowego dodać jedna cząsteczka glicerolu strzałka w prawo trigliceryd dodać trzy cząsteczki wody.

Do lipidów prostych należą również woski. Powstają one w wyniku połączenia się kwasu tłuszczowego z alkoholem monohydroksylowym (zawierającym jedną grupę -OH). Przykładami takich związków są: wosk pszczeli (wosk zwierzęcy), olej jojoba (wosk roślinny) i parafina (wosk mineralny).

RFzaeSvfGSLWD

Zdjęcie przedstawia drobne żółte pastylki pszczelego wosku o delikatnym połysku.

• Lipidy złożone

Lipidy złożone, oprócz kwasów tłuszczowych i alkoholu, zawierają inne związki chemiczne, np. resztę kwasu fosforowego (fosfolipidy) czy resztę cukru (glikolipidy). Do lipidów złożonych zalicza się również sulfolipidy, których grupa funkcyjna zawiera siarkę, a także lipoproteiny składające się z rdzenia lipidowego, estrów cholesterolu i triglicerydów oraz powłoki zbudowanej z fosfolipidów, wolnego cholesterolu i białka (np. VLDL, HDL, LDL).

RGlHZqRb7HZI5

Schemat fosfolipidu. Cząsteczka ta składa się z hydrofilowej główki, w której skład wchodzą połączone wiązaniami reszta choliny, kwas fosforowy oraz reszta glicerolu i ogonka hydrofobowego który tworzą reszty kwasów tłuszczowych.

RgRmvykAphphY

Schemat przedstawia wzór szkieletowy fosfolipidu Dipalmitoilofosfatydylocholiny.

• Kwasy tłuszczowe nasycone i nienasycone

Wśród kwasów tłuszczowych wyróżnia się kwasy nasycone i kwasy nienasycone. Pierwsze z nich charakteryzują się występowaniem pojedynczych wiązań pomiędzy atomami węgla. Przeważają one w tłuszczach zwierzęcych, które mają przez to stały stan skupienia w temperaturze pokojowej. Kwasy tłuszczowe nienasycone przeważają w tłuszczach roślinnych, które w związku z tym w temperaturze pokojowej występują w postaci płynnej – są nimi oleje roślinne. Atomy węgla w kwasach tłuszczowych nienasyconych są połączone przynajmniej jednym wiązaniem podwójnym. Tłuszcze z przewagą kwasów tłuszczowych nasyconych można odróżnić od tłuszczów zawierających kwasy tłuszczowe nienasycone w stanie ciekłym, posługując się wodą bromową. Ma ona kolor brązowy, lecz w obecności kwasów tłuszczowych zawierających wiązania podwójne, a więc nienasyconych, dochodzi do jej odbarwienia.

Węglowodany (sacharydy, cukry) zbudowane są z atomów węgla, tlenu i wodoru. Związki te pełnią zarówno funkcje strukturalne, jak i metaboliczne. Węglowodany dzieli się na cukry proste i cukry złożone.

• Cukry proste

Cukry proste (monosacharydy) zbudowane są z kilku atomów węgla (od trzech do siedmiu), grup hydroksylowych (-OH) i grup funkcyjnych. Nie ulegają hydrolizie na prostsze cząsteczki. Ze względu na liczbę atomów węgla wyróżnia się triozy, tetrozy (np. erytroza), pentozy (np. ryboza), heksozy (np. glukoza, fruktoza) i heptozy (np. mannoheptuloza), natomiast ze względu na rodzaj grupy funkcyjnej jednocukry dzieli się na aldozy, w których występuje grupa aldehydowa (-CHO), i ketozy, dla których właściwa jest grupa ketonowa (=C=O).

R1YvMTzr2s2LV

Schemat przedstawia wzory strukturalne D-glukozy i D-fruktozy. Oba te związki mają ten sam wzór sumaryczny C indeks dolny 6 H indeks dolny 12 O indeks dolny 6. Różnią się jednak wzorami strukturalnymi. W cząsteczce D-glukozy do pierwszego atomu węgla przyłączona jest grupa aldehydowa. Przy kolejnych węglach grupy O H oraz atomy wodoru przyłączone są naprzemiennie. Przy szóstym atomie węgla znajduje się grupa C H indeks dolny 2 O H. W cząsteczce D-fruktozy przy pierwszym atomie węgla znajduje się grupa O H, natomiast przy drugim atomie węgla przyłączona jest grupa ketonowa. Przy kolejnych węglach grupy O H oraz atomy wodoru przyłączone są naprzemiennie. Przy szóstym atomie węgla znajduje się grupa C H indeks dolny 2 O H.

Cukry, podobnie jak aminokwasy, występują w jednej z dwóch postaci: mogą być prawoskrętne (izomer D) lub lewoskrętne (izomer L). W przyrodzie najczęściej spotykamy D‑cukry.

Niektóre cukry proste w roztworach wodnych tworzą pierścienie. Grupa karbonylowagrupa karbonylowaGrupa karbonylowa łączy się z hydroksylową za pomocą mostków tlenowych. Podczas tworzenia pierścienia tlen z grupy karbonylowej zostaje przekształcony do grupy -OH, która zostaje uwięziona „powyżej” lub „poniżej” pierścienia. Jeśli ta grupa znajduje się po przeciwnej stronie względem grupy -CHIndeks dolny 2₂OH, mamy do czynienia z formą αalfa cukru, a gdy po tej samej stronie, wówczas powstaje forma βbeta. Odmiany łańcuchowe i pierścieniowe są odmianami tautomerycznymitautomeriatautomerycznymi danego cukru.

R8mu16M0RO0s6

Schemat przedstawia strukturalny wzór formy pierścieniowy alfa-D-glukozy w projekcji Hawortha. We wzorze taflowym piąty oraz pierwszy węgiel w cząsteczce glukozy połączone są wiązaniem pomiędzy grupą hydroksylową przedostatniego atomu węgla a karbonylowym atomem węgla. Ponadto grupa hydroksylowa przy pierwszym atomie węgla jest skierowana do dołu, pod płaszczyznę pierścienia.

RowXIQ109Xmzf

Schemat przedstawia strukturalny wzór formy pierścieniowy beta-D-glukozy w projekcji Hawortha. We wzorze taflowym piąty oraz pierwszy węgiel w cząsteczce glukozy połączone są wiązaniem pomiędzy grupą hydroksylową przedostatniego atomu węgla a karbonylowym atomem węgla. Ponadto grupa hydroksylowa przy pierwszym atomie węgla jest skierowana do góry, ponad płaszczyznę pierścienia.

• Cukry złożone

Cukry złożone dzieli się na disacharydy, oligosacharydy i polisacharydy. Powstają w wyniku łączenia się monosacharydów za pomocą wiązania glikozydowegowiązanie glikozydowewiązania glikozydowego.

Disacharydy podczas hydrolizy rozpadają się na dwie cząsteczki monosacharydów. Mogą to być cząsteczki tego samego monosacharydu (jak w przypadku maltozy, która rozpada się na dwie cząsteczki glukozy) lub cząsteczki różnych sacharydów (jak w przypadku laktozy, z której powstaje jedna cząsteczka glukozy i jedna galaktozy). Najbardziej rozpowszechnionymi w przyrodzie disacharydami są sacharoza, laktoza i maltoza. Sacharoza występuje w trzcinie cukrowej i burakach cukrowych. Cukier ten jest połączeniem fruktozy z glukozą. Maltozę można spotkać w niektórych pyłkach roślin. Otrzymuje się ją na drodze hydrolizy (rozkładu) skrobi. Zbudowana jest z dwóch cząsteczek tego samego monosacharydu – glukozy, połączonych wiązaniem αalfa‑1,4‑glikozydowym. Laktoza z kolei to disacharyd występującym w mleku. Zbudowana jest z D‑galaktozy połączonej wiązaniem βbeta‑1,4‑glikozydowym z D‑glukozą.

RvXvahZ0EAn2Y

Schemat przedstawia wzór strukturalny sacharozy. Cząsteczka zbudowana jest z dwóch pierścieni reszt D-fruktozy i D-glukozy połączonych wiązaniem α, β-1,2-glikozydowym.

Oligosacharydy (np. maltotrioza) i polisacharydy (np. skrobia) mają bardziej złożoną budowę niż disacharydy. Pierwsze z nich zbudowane są z trzech do dziesięciu monosacharydów, natomiast drugie – z ponad dziesięciu.

Polisacharydy różnią się budową przestrzenną. Przykładem są frakcje skrobi – amyloza i amylopektyna. Amyloza ma łańcuch prosty, w którym monosacharydy połączone są wyłącznie wiązaniami αalfa‑1,4‑glikozydowymi, z kolei amylopektyna jest rozgałęziona, a budujące ją monosacharydy połączone mogą być zarówno wiązaniami αalfa‑1,4‑glikozydowymi, jak i αalfa‑1,6‑glikozydowymi.

R183tvpdN4JBS

Schemat przedstawia wzór strukturalny polisacharydu amylozy. Jej wzór sumaryczny to C indeks dolny 6 H indeks dolny 10 O indeks dolny 5 wzięte n razy.

Podstawową jednostką strukturalną kwasów nukleinowych są nukleotydy, zbudowane z reszty fosforanowej i nukleozydu, czyli pentozy (cukru pięciowęglowego) połączonej z jedną z zasad azotowych. Cukrem występującym w DNA jest deoksyryboza, natomiast w RNA – ryboza. W skład nukleotydów budujących DNA wchodzą zasady azotowe dwupierścieniowe (puryny) – adenina (A) i guanina (G) oraz dwie z zasad azotowych jednopierścieniowych (pirymidyn) – cytozyna (C) i tymina (T). W nukleotydach budujących RNA nie występuje tymina, a inna pirymidyna – uracyl (U). Pentoza łączy się wiązaniem fosfodiestrowym z resztą kwasu fosforowego(V) i wiązaniem N‑glikozydowym z zasadą azotową.

RN4a3rCMNdTKW

Ilustracja przedstawia nukleotyd jakim jest adenozyno-5′-trifosforan zwany również ATP o wzorze sumarycznym C indeks dolny 10 H indeks dolny 16 N indeks dolny 5 O indeks dolny 13 P indeks dolny 3. Składa się on z grupy trifosforanowej przyłączonej do adenozyny wiązaniem estrowym w pozycji 5 prim O H.

Nukleotydy łączą się ze sobą przez wiązania fosfodiestrowe, formując łańcuchy polinukleotydowe. Wiązania fosfodiestrowe powstają pomiędzy resztą fosforanową jednego nukleotydu a cząsteczką cukru kolejnego. RNA zazwyczaj składa się z pojedynczego łańcucha. Jedynie w niektórych rodzajach RNA, np. transportującym RNA (tRNA), występują fragmenty dwuniciowe, a cała cząsteczka przyjmuje skomplikowaną strukturę przestrzenną. DNA jest z kolei dwuniciową cząsteczką, w której obie nici są skręcone helikalnie (śrubowo) wokół wspólnej osi. Struktura dwuniciowa utrzymywana jest dzięki licznym wiązaniom wodorowym łączącym zasady azotowe obu łańcuchów.

Zasady azotowe obu nici łączą się ze sobą zgodnie z regułą komplementarności. Oznacza to, że cytozyna (C) łączy się tylko z guaniną (G), a adenina (A) w DNA z tyminą (T), zaś w RNA z uracylem (U). Pomiędzy G i C występuje potrójne wiązanie wodorowe, zaś pomiędzy A i U oraz A i T – wiązanie podwójne.

Rc9UYl2rlFxPq

Ilustracja przedstawia porównanie kwasu rybonukleinowego RNA oraz kwasu deoksyrybonukleinowego DNA. RNA ma strukturę jednoniciowej helisy, zaś DNA dwuniciowej helisy. W DNA cukrem jest deoksyryboza, a w RNA ryboza. W obu cząsteczkach występują zasady azotowe cytozyna, guanina oraz adenina. Oprócz tego w DNA występuje tymina, a w RNA uracyl.