úvod
Ráno si dáš chlieb s maslom, vajce a pomaranč. Chlieb je hlavne zo škrobu, ktorý vyrobila pšenica, maslo je tuk z kravského mlieka, vo vajci sú bielkoviny a v pomaranči vitamín C. Všetky tieto látky vznikli v živých organizmoch. Chémia ich volá prírodné látky a skúma, ako sú zložené, ako sa v tele menia a prečo ich potrebujeme. V tejto kapitole spoznáš tie najdôležitejšie.
teória
Čo sú prírodné látky
Prírodné látky sú látky, ktoré vznikajú v živých organizmoch, v rastlinách, živočíchoch, hubách aj baktériách. Takmer všetky sú organické zlúčeniny, teda zlúčeniny uhlíka. Čím sú organické zlúčeniny výnimočné, ukazuje lekcia Organické zlúčeniny. Okrem nich je v tele voda a minerálne látky, napríklad vápnik a fosfor v kostiach. Tie sú anorganické.
Najdôležitejšie skupiny prírodných látok:
| skupina | príklad | kde ho nájdeš | na čo slúži |
|---|---|---|---|
| sacharidy | glukóza, škrob, celulóza | ovocie, zemiaky, obilie, drevo | zdroj a zásoba energie, stavba rastlín |
| lipidy | tuky, oleje, cholesterol | maslo, olej, orechy | zásoba energie, tepelná izolácia, bunkové membrány |
| bielkoviny | kolagén, keratín, hemoglobín | mäso, vajcia, strukoviny | stavba tela, svaly, prenos kyslíka |
| nukleové kyseliny | DNA, RNA | jadro každej bunky | uchovávajú a prenášajú dedičnú informáciu |
| vitamíny | vitamín C, D, A | ovocie, zelenina, ryby | pomáhajú enzýmom, telo si ich väčšinou nevyrobí |
| enzýmy | amyláza, pepsín | sliny, žalúdok, každá bunka | urýchľujú chemické reakcie v tele |
| hormóny | inzulín, adrenalín | krv | riadia deje v tele |
Sacharidy, lipidy a bielkoviny sú hlavné živiny, z ktorých telo získava energiu a stavebný materiál. Každej skupine sa venuje jedna lekcia tejto kapitoly.
vyskúšaj si
Sacharid, lipid alebo bielkovina?
Do ktorej skupiny prírodných látok patrí látka? Sacharidy sú cukry a ich reťazce, lipidy sa nerozpúšťajú vo vode a bielkoviny sú reťazce aminokyselín.
0 / 0teória
Z čoho je človek
Najviac je v tele vody, asi 60 % jeho hmotnosti. Voda je v každej bunke aj v krvi a rozpúšťajú sa v nej látky, ktoré telo potrebuje. Zvyšok tvoria najmä bielkoviny a tuky:
| látka | podiel hmotnosti tela | v tele človeka s hmotnosťou 70 kg |
|---|---|---|
| voda | asi 60 % | 42 kg |
| bielkoviny | asi 17 % | 11,9 kg |
| tuky (lipidy) | asi 15 % | 10,5 kg |
| minerálne látky | asi 6 % | 4,2 kg |
| sacharidy a ostatné | asi 2 % | 1,4 kg |
Hodnoty sú zaokrúhlené a u každého človeka sa líšia podľa veku a postavy. Napríklad novorodenec má vody až okolo 75 %. Ak chceš zistiť kilogramy, vynásob hmotnosť tela podielom a vydeľ stom: človek s hmotnosťou 50 kg má asi 50 · 60 / 100 = 30 kg vody.
teória
Biogénne prvky
Telo sa dá opísať aj podľa prvkov. Prvky, ktoré organizmy potrebujú na stavbu tela a na život, sa volajú biogénne prvky. Štyri z nich, kyslík, uhlík, vodík a dusík, tvoria spolu asi 96 % hmotnosti človeka:
| prvok | podiel hmotnosti tela | kde je |
|---|---|---|
| kyslík O | 65 % | vo vode a vo väčšine organických látok |
| uhlík C | 18 % | kostra všetkých organických látok |
| vodík H | 10 % | vo vode a v každej organickej látke |
| dusík N | 3 % | v bielkovinách a nukleových kyselinách |
| vápnik Ca | 1,5 % | v kostiach a zuboch |
| fosfor P | 1 % | v kostiach, DNA a ATP |
Kyslíka je najviac preto, lebo je v každej molekule vody. Ďalšie prvky, ako draslík, síra, sodík, chlór a horčík, sú v tele v menších množstvách. Kde sú biogénne prvky v periodickej tabuľke, ukazuje lekcia Skupiny a periódy.
Niektoré prvky telo potrebuje len v nepatrných množstvách. Volajú sa stopové prvky. Hoci ich je málo, bez nich by telo nefungovalo:
- železo Fe je v hemoglobíne, ktorý prenáša kyslík krvou (viac v lekcii Železo),
- jód I je v hormónoch štítnej žľazy, preto sa pridáva do kuchynskej soli,
- fluór F chráni zubnú sklovinu, preto je v zubných pastách,
- zinok Zn je súčasťou mnohých enzýmov a pomáha imunite.
vyskúšaj si
Z čoho je človek
- voda: 60 %, teda asi 42 kg. v bunkách aj v krvi, rozpúšťadlo všetkých dejov v tele
- bielkoviny: 17 %, teda asi 11,9 kg. svaly, enzýmy, vlasy, protilátky
- tuky (lipidy): 15 %, teda asi 10,5 kg. zásoba energie, tepelná izolácia, bunkové membrány
- minerálne látky: 6 %, teda asi 4,2 kg. najmä kosti a zuby (vápnik a fosfor)
- sacharidy a ostatné: 2 %, teda asi 1,4 kg. glykogén v pečeni a svaloch, glukóza v krvi, nukleové kyseliny
Človek váži 50 kg. Voda tvorí 60 % hmotnosti tela. Koľko je to kilogramov?
0 / 0Pri prepočte na kilogramy si dávaj pozor, či počítaš s látkami, alebo s prvkami. Vody je v tele asi 60 %, ale kyslíka 65 %. Kyslík je vo vode aj v ostatných látkach, a preto je ho viac ako samotnej vody. Uhlíka je 18 %, hoci tukov a bielkovín je spolu asi 32 %: v tukoch a bielkovinách je okrem uhlíka aj vodík, kyslík a dusík.
Makroprvky a stopové prvky
Biogénne prvky sa delia podľa množstva v tele. Makroprvky (makrobiogénne prvky) sú C, H, O, N, P, S, Ca, K, Na, Cl a Mg. Tvoria takmer celú hmotnosť tela. Mikroprvky, čiže stopové prvky, sú napríklad Fe, Zn, Cu, Mn, Se, I, F a Co. Je ich v tele menej ako stotina percenta, väčšinou sú súčasťou enzýmov a hormónov. Kobalt je v strede molekuly vitamínu B₁₂, horčík v chlorofyle rastlín a selén v enzýmoch, ktoré chránia bunky pred poškodením. Aj stopové prvky však v nadbytku škodia: rovnaký prvok môže byť v malej dávke potrebný a vo veľkej jedovatý.
Podľa hmotnosti je v tele najviac kyslíka. Podľa počtu atómov by bol na prvom mieste vodík, asi 60 % všetkých atómov. Atómy vodíka sú najľahšie, a tak ich musí byť veľmi veľa, aby tvorili čo i len desatinu hmotnosti.
Uhlík ako kostra
Atóm uhlíka má štyri valenčné elektróny a tvorí štyri kovalentné väzby. Väzby uhlíka s uhlíkom sú pevné, a tak vznikajú dlhé reťazce, rozvetvenia aj kruhy, na ktoré sa viažu vodík, kyslík, dusík, síra či fosfor. Preto existujú milióny organických látok. Viac o uhlíku v lekcii Uhlík.
Najväčšie prírodné látky sú makromolekuly s tisíckami až miliónmi atómov. Organizmus ich skladá z malých molekúl ako stavebnicu:
| malé molekuly | z nich vzniká |
|---|---|
| monosacharidy (glukóza) | polysacharidy: škrob, celulóza, glykogén |
| aminokyseliny | bielkoviny |
| nukleotidy | nukleové kyseliny DNA a RNA |
| glycerol a mastné kyseliny | tuky (to však nie je makromolekula, len tri kyseliny na jednom glycerole) |
Pri každom spojení dvoch malých molekúl sa uvoľní molekula vody. Opačný dej, pri ktorom sa makromolekula štiepi vodou na malé molekuly, je hydrolýza. Tak telo trávi potravu: škrob rozštiepi na glukózu a bielkoviny na aminokyseliny.
rozšírenie Prečo práve uhlík a nie kremík
Vo vedeckofantastických príbehoch sa občas objavia bytosti postavené z kremíka. Kremík je v tej istej skupine ako uhlík a tiež tvorí štyri väzby. V zemskej kôre je ho dokonca vyše stokrát viac ako uhlíka. Prečo teda život na Zemi stojí na uhlíku?
Väzby kremíka s kremíkom sú oveľa slabšie ako väzby uhlíka s uhlíkom, a tak dlhé kremíkové reťazce vo vode a na vzduchu rýchlo reagujú. Kremík sa najradšej viaže s kyslíkom, a tie väzby sú zas veľmi pevné: oxid kremičitý je tuhý piesok a kremeň. Uhlík s kyslíkom tvorí oxid uhličitý, plyn, ktorý organizmy ľahko vydýchnu a rastliny ľahko prijmú. Kremíkový „dych“ by bol piesok. Viac o kremíku v lekcii Kremík.
teória
Časté chyby
- „Prírodné znamená neškodné.“ Prírodné látky môžu byť aj prudké jedy. Jed muchotrávky zelenej je prírodná látka a stačí malé množstvo na otravu. O tom, či látka škodí, rozhoduje jej zloženie a dávka, nie pôvod.
- „Človek je hlavne z uhlíka.“ Podľa hmotnosti je človek hlavne z vody, a preto najmä z kyslíka (asi 65 %). Uhlíka je asi 18 %.
- „Stopové prvky sú nepodstatné, je ich málo.“ Bez železa nemá krv čím prenášať kyslík a bez jódu nefunguje štítna žľaza. Na množstve nezáleží, každý z nich má svoju úlohu.
- „Organická látka je to isté ako prírodná látka.“ Organické sú všetky zlúčeniny uhlíka, aj plasty, lieky a farbivá z továrne. Naopak voda a minerálne látky v tele sú anorganické.
Prvej veľkej skupine prírodných látok, sladkým aj nesladkým cukrom, sa venuje ďalšia lekcia Sacharidy.