Vzťah prírodných látok bližšie charakterizuje biochémia, ktorá je hraničnou vedou medzi chémiou a biológiou. Biochémia sa ďalej delí na statickú a dynamickú. Statická študuje látky z ktorých sú zložené telá organizmov a dynamická rieši dynamické deje v živých organizmoch. Aby sme mohli určiť vzájomné vzťahy, uvediem, aké živé organizmy poznáme.
1. Producenti
– autotrofné organizmy – rastliny. Rastliny získavajú energiu zo Slnka fotosyntézou. Energiu môžu získavať oxidáciou anorganických alebo jednoduchých organických látok – chemosyntézou /sírne baktérie v okolí vulkánov alebo dna morí/. Producenti vytvárajú na energiu bohaté látky /cukry/ a do ovzdušia uvoľňujú kyslík.
2. Konzumenti
– heterotrofné organizmy – živočíchy
Konzumenti I. rádu - primárne konzumenti /bylinožravé organizmy/
Konzumenti II. rádu – sekundárne konzumenti /mäsožravé organizmy alebo parazity/
Konzumenti III. rádu - terciálne konzumenti - predátory.
Medzi prírodné látky zaraďujeme: cukry, tuky, bielkoviny. To sú základné stavebné látky. Taktiež sem musíme zaradiť DNA, RNA, vitamíny a hormóny. Aby mohol organizmus fungovať optimálne, nesmie mať veľkú prevahu ani jednej prírodnej látky, resp. prvku. Zväčša vznikajú poruchy, ktoré sa musia odstraňovať a zakaždým to má negatívny dopad na živý organizmus, prevažne u ľudí.
Cukry: je z 99,8 % tvorený organickou zlúčeninou sacharózou – disacharidom, ktorý sa skladá z jednej molekuly glukózy (hroznový cukor) a jednej molekuly fruktózy (ovocný cukor). Chemický vzorec sacharózy je C12H22O11. Môže sa získavať z mnohých rastlín, ale najdôležitejšími zdrojmi sú cukrová repa a cukrová trstina. V klimatických podmienkach Strednej Európy sa však darí len cukrovej repe. Sacharóza sa pri trávení a metabolizme štiepi a uvoľnenú energiu využíva ľudské telo. Glukóza vznikajúca rozkladom cukru je zdrojom energie pre mozgové bunky. Sacharóza prechádza ústami a žalúdkom takmer nezmenená. V tenkom čreve sa štiepi na glukózu a fruktózu, ktoré krvným obehom prechádzajú do pečene a do ostatných orgánov. Fluktóza zostáva v pečeni a využíva sa na tvorbu glykogénu – zásobárne energie. Glukóza prechádza až k jednotlivým bunkám, kde sa odbúrava na oxid uhličitý a vodu pri uvoľnení energie. Prebytok glukózy sa ukladá v pečeni a svaloch ako glykogén.
Tuky: poškodzujú hrubé črevo, pľúca, prsníky, maternicu a prostatu. Najfrekventovanejším problémom je vysoký príjem tuku a ich nesprávna štruktúra pomer tuku živočíšneho a rastlinného pôvodu je v prospech živočíšnych, čo má nepriaznivé dôsledky. Veľa rokov sa zdôrazňuje vplyv tuku na aterosklerózu, ďalej na rakovinu, kde je významný napr. vplyv vysokej spotreby tukov na rakovinu prsníkov. Dôležitý je tento vplyv aj pri rakovine čreva a konečníka. Medzi novšie poznatky patrí aj zistený vplyv vysokého prívodu tuku na cukrovku (II. Typ cukrovky, kedy je inzulínu dosť, ale sa nemôže dostatočne uplatniť v cieľových bunkách). Zaujímavý je aj pomer kyseliny linolovej a linolénovej. Je potrebná určitá rovnováha týchto mastných kyselín, pretože medzi ich pôsobením sa ukazuje istá metabolická kompetícia, takže podľa niektorých autorov neúmerne vysoký prívod n-6 mastných kyselín z rastlinných olejov by mohol oslabovať priaznivý protisklerotický účinok n-3 mastných kyselín.
Bielkoviny: sú po chemickej stránke zložené z aminokyselín, ktoré vo svojich molekulách obsahujú C, O, H, N, niekedy aj síru a fosfor. Sú to makromolekulové látky s osobitným postavením v živých systémoch. Predstavujú štruktúru, ktorá podmieňuje základné prejavy života organizmov. Možno povedať, že sám „život je vo svojej podstate osobitnou formou existencie bielkovín“ (F. Engels). Pri evolúcii živých systémov boli bielkoviny pralátkou (proteíny – gr. protos = prvý), na ktorej sa formoval celý ďalší vývoj organizmov. V súčasnosti nepoznáme život bez bielkovín. Bielkoviny plnia v organizme mnohé základné funkcie:
- štruktúrne (tvorba buniek a tkanív organizmov),
- Katalytické (vo forme rozmanitých enzýmov),
- Transportné (prenos biologicky aktívnych látok),
- Pohybové (kontrakcia svalových vláken a celých buniek),
- Obranné (vo forme protilátok),
- Regulačné (ako hormóny)
Aminokyseliny
Pre tvorbu bielkovín majú význam α-aminokyseliny, ktoré majú -NH2 a -COOH skupinu naviazanú na tom istom atóme uhlíka. Zo známych aminokyselín je proteínogénnych (tvoriacich proteíny) iba 20. Aminokyseliny bielkovín majú L-konfiguráciu, teda aminoskupina na chirálnom uhlíku sa nachádza vľavo.
Skupina -R vo všeobecnom vzorci aminokyselín predstavuje vedľajší uhlíkový reťazec, ktorý je pre každú aminokyselinu charakteristický.
Živočíšny organizmus nie je schopný syntetizovať všetky aminokyseliny. Molekuly aminokyselín sa nesyntetizujú z jednotlivých atómov, ale prijímajú sa vo forme potravy. Niektoré aminokyseliny si organizmus dokáže prestavať na iné aminokyseliny, ktoré potrebuje. Avšak aminokyseliny, ktoré majú vo svojej molekule rozvetvený reťazec, aromatický kruh alebo heterocyklus (Val, Leu, Ile, Met, Thr, Phe, Trp, Lys), potrebuje organizmus prijímať výlučne z potravy, lebo si ich nevie vyrobiť sám - nazývajú sa esenciálne aminokyseliny.
Vitamíny:
- rozpustné v tukoch - patria sem vitamíny A D E K
Retinol-vitamín A je terpentický alkohol skladajúci sa zo štyroch izoprénových jednotiek. Tvorí sa v pečeni z b-karoténu, ktorý je provitamínom A. Vyššie živočíchy ho prijímajú rastlinnou potravou. Nedostatok retinolu sa prejavuje šeroslepotou a poškodením funkcie buniek slizníc telových orgánov.
Kalciferoly-vitamín D chemicky patria medzi steroidy. Vznikajú napr. z ergosterolu, ktorý je základný steroid kvasiniek, ožiarením ultrafialovými lúčmi. Kalciferoly spolupôsobia pri vstrebávaní vápnika z tráviacej sústavy.
Tokoferoly-vitamín E tvoria sa v rastlinách. V bunkách živočíchov a človeka sú dôležité pri redoxných dejoch-zabraňujú oxidácii viacerých látok, a tým aj poruchám činnosti buniek.
Fylochinóny-vitamín K sú deriváty naftochitónu. Syntetizujú ich rastliny a mikroorganizmy. Bunky živočíchov a človeka ich potrebujú na zabezpečenie zrážania krvi, bunky rastlín pri fotosyntéze.
- rozpustné vo vode - Patria sem vitamíny skupiny B a C
Tiamín-vitamín B obsahuje v molekule pyrimidinove a tiazolové jadro. Je dúležitý tým, že sa z neho tvorí koenzým pre niektoré enzými. Jeho nedostatok sa prejavuje najmä nervovými poruchami
Riboflavín-vitamín B2 tvorí štruktúrny základ koenzímu oxidoreduktáz (flavínmonomukleotid-FMN a flavínadeníndinukleotid-FAD). Jeho nedostatok sa prejavuje poruchami látkovej premeny.
Niacín-vitamín PP chemicky kyselina nikotínová. Od nej sa odvodzuje významný derivát- nikotínamid, ktorý je základom koeznímu oxidoreduktáz (nikotínamidadeníndinukleotidu-NAD+ a jeho fosforečného esteru NADP+)
Pyridoxín-vitamín B6 je derivátom pyridínu a tvorí koenzímovú zložku enzímov. Ktoré katalyzujú premeny aminokyselín(ich transamilácie a dekarboxylácie). V týchto procesoch vystupuje vratne v dvoch štruktúrnych formách: ako pyridoxol, pyrodoxál a pyrodoxamín. Pri jeho nedostatku nastávajú poruchy metabolizmu a nervovej činnosti.
Kyselina pantoténová je chemicky derivátom kyseliny maslovej a b-alanínu. Je základom dôležitého koenzímu A, ktorý sa zúčastňuje na aktivácii karboxylových kyselín v ich metabolizme. Nedostatok kyseliny pantoténovej spôsobuje poruchy metabozlimu a činnosti buniek.
Kyselina listová-kyselina folová, folát obsahuje v molekule kyselinu glutámovú, p-amiobenzoovú a heterocyklickú zložku-pteridín. Je koenzýmom enzýmov, ktoré katalyzujú reakcie pri tvorbe nukleotidov. Jej nedostatok sa prejaví poruchami tvorenia krvných buniek.
Biotín-vitamín H má heterocyklickú štruktúru, ktorá tvorí koenzímovú zložku enzýmov katalyzujúcich vznik karboxylových kyselín a premenu sacharidov. Ľudia majú v čreve mikroorganizmy, ktoré biotín syntetizujú, preto jeho nedostato sa vyskytuje zriedkavejšie.
Kyselina l-askorbová-vitamín CJe sacharidový derivát. Má dôležitú úlohupri oxidačno-redukčných dejoch v organizme. Oxidáciou sa mení na kyselinu L-dehydroaskorbovú. Nedostatok vitamínu C je porucha metabolizmu spojivového tkaniva, tzv. skorbut.
Hormóny: rozoznávame endokrinné, živočíšne, rastlinné, tkanivové hormóny... Žľazy s nútornou sekréciou produkojúce hormóny sú pod kontrolov špeciálnej oblasti mozgu (hypotalamu), ktorá vysiela regulačné substancie do mozgového podvesku (hypofýzy). Tu sa pod ich vplyvom tvoria hormóny stimulujúce tvorbu hormónov v jednotlivých žľazách. Platí to pre štítnu žľazu, kôru nadobličiek, semenníky a vaječníky. Aby bol zaručený priebeh všetkých reakcií, musí byť hladina jednotlivých hormónou v organizme v rovnováhe. Ak sa do organizmu privádzajú dodatočné hormóny vo forme tabletiek alebo injekcií, prirodzená rovnováho hormónov v krvi a tkanvách sa naruší. Takáto porucha sa prenáša do všetkých článkov hormonálnej regulácie, od hypofýzy, cez hypotalamus až do jednotlavých oblastí mozgovej kôry.
Pri podávaní anabolických steroidov sa organizmus snaží ich zvýšené množstvo kompenzovať a obnoviť hormonálnu stabilitu obmedzením ich prirordzenej produkcie. Dôsledkom takéhoto umelého prívodu pohlavných hormónov v organizme je pokles produkcie vlastného testosteronu. Ak sa do organizmu dostáva umelý testosteron, semenníky nemusia vykonávať jednu zo svojich funkcií – tvorbu a vylučovanie testosteronu. Dlhšia trvajúca nečinnosť funkčného tkaniva vedie k jeho atrofii. Pri prívode umelých anabolických substancií do organizmu sa zvyšuje sekrécia mnohých iných hormónov, čo pomáha vykompenzovať rovnováhu narušenú vysokou koncentráciu anabolicko – adrogénnych hormónov. Zvyšuje sa napríklad hladina hormónov štítnej žľazy, hormónov kôry nadobličiek a dokonca i hormónov podžalúdkovej žľazy, vrátane inzulínu. Tieto zmeny môžu viesť k príznakom, ktoré sa za normálnych okolností vyskytujú iba ako výsledok abnormálnej funkcie niektorej zo žliaz, produkujúcich tieto hormóny.
Prírodné zdroje uhľovodíkov
Prírodné zdroje uhľovodíkov sú uhlie, ropa, zemný plyn.
Uhlie: je to tvrdá, čierna, tuhá látka, ktorá vznikala v priebehu miliónov rokov z fosílnych zvyškov rastlín. Je to najmä uhlík, ale obsahuje aj vodík, kyslík, dusík a síru. Vrstvy uhlia sú uložené pod zemou v slojoch, ktoré vyzerajú ako vrstvy krému v torte. Niektoré vrstvy sa nachádzajú v blízkosti povrchu a dajú sa ťažiť rýpadlami. Hovoríme tomu povrchové dobývanie. Väčšina vrstiev je však uložená oveľa hlbšie. Musia ich dolovať baníci, ktorí používajú ťažké stroje. Sú tri druhy uhlia:
1. Lignit
2. Antracit
3. Hnedé uhlie.
Ročne sa vyťaží 5 000 miliónov ton uhlia. Uhlie sa používa ako palivo v elektrárňach, v priemysle a v domácnostiach. Z tvrdého uhlia, ktoré sa nachádza hlboko v podzemí, sa pri spaľovaní uvoľňuje viac energie.
- Z rašeliny sa vyrábajú brikety na kúrenie.
- Mäkké, drobivé čierne uhlie sa používa na výrobu koksu.
- Čierne kamenné uhlie sa spaľuje v elektrárňach.
- Antracit sa používa v domácnostiach a v továrňach.
Vznik ropy:Ropa vzniká z morských živočíchov podobným spôsobom ako uhlie. Väčšina ropy v severnej a strednej časti Stredozemného mora vznikla zo zbytkov jednobunkových rias a baktérií, ktoré v priebehu jurskej doby boli na morskom dne pokryté bahnom.
Charakteristika: Má čiernu farbu a silný zápach, ktorý spoznáte všade. Vznáša sa na vode, pretože má menšiu hustotu. Je to viskózna kvapalina.
Zásoby ropy:Stredný východ - 49,0 mld (miliard ton) / Východná Európa / Čína /
Severná Amerika - 11,5 mld / Afrika - 8,8 mld / Západná Európa - 2,3 mld /
Iné - 7,1 mld /
Svetové zásoby - 93,2 mld
Využitie ropy: Z ropy sa dá získať sedem frakcií a to frakčnými destiláciami na základe rôznych teplôt varu: Frakcie:
1.) surový benzín – slúži ako pohonná látka do rôznych dopravných prostriedkov, napr. do áut.
2.) petrolej – spracuváva sa ďalej, náplň do lámp (petrolejová)
3.) plynový olej -> petrolej -> nafta – pohonná látka, napr. do
4.) mazacie oleje – mazanie strojov, aby nezhrdzaveli
5.) vazelína – mazanie a v kozmetike
6.) parafín – na sviečky, leštidlá
7.) asfalt – povrch ciest, chodníkov
Preprava ropy: ropovodmi a tankerom ( loď špeciálne upravená na prepravu ropy )
Klady: využitie v mnohých odvetviach priemyslu, na cestovanie
Zápory: je vyčerpateľná, nákladná ťažba, možnosť ekologickej katastrofy (ropa-more)
Záver: opäť veľmi dôležitá súčasť nášho života, bez ktorej si dnes už žiadny človek nevie predstaviť život.
Zemný plyn: ropa a zemný plyn majú obrovský priemyslový význam. Slúži k príprave nasýtených i nenasýtených alifatických i alicyklických uhľovodíkov.
