מונומרים ופולימרים של החיים

ישנם ארבעה סוגים של מולקולות ביולוגיות חשובות: פחמימות, חלבונים, שומנים וחומצות גרעין. מתוכם, שלושה סוגים, פחמימות, חלבונים וחומצות גרעין, בנויים מיחידות מולקולריות קטנות דומות זו לזו, ומחוברות בקשרים קוולנטים חזקים. היחידות נקראות מונומרים ('מונו' = יחיד) והן מחוברות לשרשראות ארוכות המכונות פולימרים ('פולי' = רבים).
לעיתים מאקרומולקולות (מולקולות גדולות), כמו תאית, הן שרשראות של אותם מונומרים, ולעיתים הן עשויות ממערך קטן של מונומרים שונים, כמו הדנ"א.
סוג חשוב של מאקרומולקולה שאינו נחשב פולימר כלל, הוא השומנים (ליפידים). שומנים אינם עשויים ממולקולות קטנות או ממונומרים הקשורים יחד. אולם, קבוצות של מולקולות שומן יכולות להמשך זו לזו בקשר חלש וליצור מבנים כמו קרום התא.

המקור להמחשה: MOLO molecular logic. זו לומדה המבוססת על JAVA ומשלבת מודלים מולקולריים. שווה לנסות.

סדרי גודל

אחרי שתחזרו לכדור הארץ תזיזו את הזום באתר של learn genetics

ותזכרו שהשמות של מידות האורך בהן אנו משתמשים קופצים פי אלף: קילומטר הוא אלף מטר, מטר אחד הוא אלף מילימטר, מילימטר אחד הוא אלף מיקרומטר או מיקרון, ומיקרון אחד הוא אלף ננומטר.  

יוצא דופן הוא הסנטימטר (cent כמו century - מאה) שהוא מאית המטר ולכן מילימטר הוא עשירית הסנטימטר.

בדומה גם מידות הנפח: ליטר הוא אלף מיליליטר, מיליליטר אחד הוא אלף מיקרוליטר.  

ומידות משקל: קילוגרם, גרם, מיליגרם, מיקרוגרם, פיקוגרם - קפיצות של פי אלף.

חומרים שבונים את הגוף - פחמימות

חומרים אורגניים  - חומרים שנבנים בתוך גופם של יצורים חיים, בנויים מהיסודות פחמן, חמצן ומימן ולפעמים גם חנקן וזרחן: פחמימות, שומנים וחלבונים.

חומרים אנאורגאניים - חומרים שנמצאים בתוך גופם של יצורים חיים (אך אינם נבנים בו). מלחים, מינרלים ומים.

הפחמימות הן התרכובות האורגניות הנפוצות ביותר על פני כדור הארץ הן חיוניות לכל היצורים החיים. צמחים מסוגלים ליצר לעצמם את הסוכר הנחוץ להם מפחמן דו חמצני (מהאוויר) ומים בתהליך הפוטוסינתזה. המילה 'פחמימה' היא שילוב של פחמן ומים.

 תפקידי הפחמימות:

1. משמשות דלק לאנרגיה: כל היצורים החיים מפיקים אנרגיה מפירוק גלוקוז בתהליך הגליקוליזה

2. בנייה: מבנים רבים בתא עשויים מפחמימות (למשל דופן התא בצמחים מכילה מתאית), גם חומצות הגרעין היוצרות את החומר התורשתי, דנ"א ורנ"א מורכבות מנוקליאוטידים המכילים סוכר (דאוקסי ריבוז וריבוז, בהתאמה)

3. זיהוי תאים: פחמימות הנמצאות על גבי קרום התא משמשות מעין "תעודת זהות" של התא בתהליכים של מע' החיסון ואחרים.

חד סוכר

1.      חד סוכרים הם המרכיבים הבסיסי ים של כל הפחמימות - אבן הבניין של הפחמימה

2.      מורכב מפחמן, מימן וחמצן ביחס של 1:2:1

3.      נוסחת הבסיס של חד סוכר היא CH₂O.

4.      מולק' החד סוכר בנויות מחמישה או שישה פחמנים: C₅H₁₀O₅, C₆H₁₂O₆

5.      מולק' חד סוכר הנפוצות ביותר הן גלוקוז, פרוקטוז וגלקטוז

6.      אלו מולק' קטנות באופן יחסי

7.      עוברות דרך קרום התא

8.      מסיסות
9.      מתוקות (הטעם המתוק של החד סוכרים מורגש בזכות המסיסות שלהן כי כך הן מגיעות אל אזורי הטעם בלשון)

דו סוכר

1.      בנוי מהאטומים פחמן מימן וחמצן

2.      בנוי מחיבור של שתי יחידות של חד סוכר

3.      הנוסחה של דו סוכר היא C₁₂H₂₂O₁₁ (מדוע לא 1:2:1? כי צריך לוותר על שני מימנים וחמצן כדי לקבל את הקישור של שני חד סוכרים)

4.      דו הסוכר הנפוצים הם: סוכרוז (סוכר לבן מהסופרמרקט), מלטוז ולקטוז (סוכר החלב)

5.      מולק' קטנה

6.      עובר דרך קרום התא

7.      מתוקה

8.      מסיסה

רב סוכר

1.      מולק' הבנויה מהאטומים פחמן מימן וחמצן

2.      מולק' ענק שבנויה מ-3 ויותר יחידות של חד סוכר כמו גלוקוז

3.      מולק' גדולה ולכן אינה עוברת דרך קרום התא

4.      אינה מסיסה

5.      אינה מתוקה

6.      מולק' רב סוכר נחשבות לחומרי תשמורת.

7.      הנוסחה של רב הסוכר היא (C₁₂H₂₂O₁₁)n+ nH₂O
8.      רב סוכרים לדוגמה: עמילן (בצמחים בלבד), גליקוגן (בבעלי חיים בלבד) ותאית (בדופן  התא של צמחים)

חומרי תשמורת - הם רב סוכרים שנאגרים בגוף ומתפרקים בעת הצורך. כלומר כאשר יש גלוקוז בגוף (מהמזון למשל), חלקו משמש להפקת אנרגיה והעודפים מתרכבים יחד ליצור רב סוכר אשר נאגר לעת הצורך. בצום, או לאחר אימון גופני, כאשר הגוף השתמש בכל הגלוקוז הזמין לו להפקת אנרגיה, מתפרק חומר התשמורת ליחידות של גלוקוז המשמשות להפקת אנרגיה לפעולות הגוף. חומרי התשמורת אינם מסיסים במים ולכן התא יכול לאגור אותם בכמות גדולה (על נושא זה נלמד בהמשך). רב סוכר יכול לשמש כחומר תשמורת רק אם הגוף יכול לפרקו לחד סוכרים. בעלי חיים וצמחים יכולים לפרק עמילן וגליקוגן אך לא יכולים לפרק תאית, ולכן תאית אינה משמשת כחומר תשמורת. עמילן משמש חומר תשמורת רק בצמחים (חיטה, תפוח אדמה, בננה ועוד) וגליקוגן משמש חומר תשמורת רק בבעלי חיים כולל האדם.
אינסולין, הוא הורמון שמגביר את כניסת הגלוקוז לתאים. רמתו עולה בדם לאחר ארוחה.

המבנה המולקולרי של גלוקוז

מבנה מולקולרי הוא המבנה המרחבי של המולק'. מציירים גלוקוז או בשרשרת או בטבעת. במים הגלוקוז בדרך כלל מתקפל ונסגר לטבעת. 

קשרים קוולנטים (שיתופיים) בגלוקוז:

·         פחמן, C, יוצר תמיד 4 קשרים

·         חמצן, O,  יוצר תמיד 2 קשרים

·         מימן, H,  יוצר תמיד קשר אחד

ש.ב. כיצד מתחברים חד סוכרים לרב סוכרים?

מאטומים לגוף - רמות ארגון ביצורים רב תאיים

·      

רמות ארגון ביצורים רב תאיים

אם ניקח מצלמה דמיונית בעלת יכולת זום גדולה ונתחיל לעשות zoom in – לכוון את הזום מגוף של אדם ולכוון את הזום עד שנוכל לראות דברים מאד קטנים שבמציאות אפשר לראות רק דרך מיקרוסקופ, נראה לפי הסדר הבא:

א.           גוף

ב.           מערכות

ג.            אברים

ד.            רקמות

ה.           תאים

ו.             אברונים

ז.            מולקולות

ח.           אטומים

ומהן רמות הארגון האלו?

מערכות - קבוצה של איברים, כל אחד בעל תפקיד שונה, הפועלים בשיתוף פעולה ויוצרים תפקוד אחד של מערכת. לדוגמה, מערכת העיכול
איבר - חלק מגופו של אורגניזם (יצור) הפועל כיחידה אחת עם תפקיד מוגדר וברור
רקמה -  קבוצת תאים מאותו סוג הממלאים את אותו תפקיד.
תא - יחידת המבנה הבסיסית של כל האורגניזמים. כל תא נוצר מתא קודם לו. התכונה המאפיינת את תאי כל היצורים החיים היא שהם עטופים בקרום (לכן וירוס אינו חי)
אברונים - מרכיבים בתא שאחראיים על תפקודו. לדוגמה, גרעין התא והמיטוכונדריה

התאים בגוף מתפתחים ומתמחים כל סוג תא מתמחה בתפקיד שונה. לתאים מתמחים קוראים תאים ממויינים.  תאים ממויינים מצליחים לבצע את תפקידם הייחודי בין השאר בזכות המבנה שלהם שמותאם לתפקיד. למשל תא הזרע אשר מפרה את הביצית מגיע אליה בזכות יכולת התנועה שלו אותה מאפשר השוטון. אולם תאים לאחר שהתמיינו כבר לא יכולים להתחלק יותר. רק תאים לא ממויינים יכולים להתחלק תאים כאלו נקראים תאי גזע.

נמשיך למרכיבי התאים והאברונים ונגיע לחומרים שבונים את החיים - המולקולות והאטומים:

מולקולה – חומר המכיל 2 או יותר אטומים

אטום – המבנה הראשוני, הבסיסי שבונה את כל החומרים

יסוד – חומר המורכב מסוג אחד של אטומים ואינו יכול להתפרק לחומר פשוט יותר.

בגוף האדם יש 24 יסודות וכולם מלבד חמצן בתרכובות עם יסודות אחרים.

לדוגמה היסודות שבמולקולת המים:

מולקולת מים    H₂O, מורכבת משני יסודות: מימן (H) וחמצן (O).

את מולקולת המים מרכיבים שלושה אטומים: שני אטומים של יסוד המימן ואטום אחד של יסוד החמצן

בכל נוסחה כימית ישנם שני סוגי ספרות –  הספרה שבאה משמאל לכל הנוסחה מציינת את מספר המולקולות.הספרה שמימין ליסוד מציינת את מספר האטומים של אותו יסוד.

   לדוגמה, אם נכתוב 7H₂O ,הכוונה היא ש- "7" מציין את מספר המולקולות, ו"2" את מספר האטומים

דוגמאות ליסודות:

 Fe                ברזל                        H, מימן             I, יוד

O, חמצן                      C, פחמן             Br, ברום

Cu, נחושת                   S, גופרית          Ba, בריום

Mg, מגנזיום                N, חנקן             K, אשלגן

Ca, סידן                      Na, נתרן           Mn, מנגן

P, זרחן                        Cl, כלור             Si, צורן

Al, אלומיניום              He, הליום

בשנת 1669 הנינג ברנד, אלכימאי חובב מגרמניה, ניסה לייצר זהב מ...שתן. הוא שם שתן במעבדה לכמה ימים עד שהסריח ואז חימם אותו והעביר את האדים דרך מים. במקום זהב הוא קיבל חומר לבן שנשרף מיד ולהפתעתו הרבה זרח בחשיכה. זריחתו היתה כה חזקה שאפשר היה לקרוא לאורו. הנינג קרא ליסוד שגילה, פוספורוס (מיוונית, מעלה אור). יסוד זה נקרא בעברית זרחן. התגלית הונצחה על ידי הצייר ג'וזף רייט מדרבי.

תוכנית הלימודים י'-יב'

שלום לכולם,
נושאי הלימוד בביולוגיה השנה הם גוף האדם ושמירה על הומיאוסטזיס.

·         כיתה י' נושאי ליבה:

o        מבוא



לקוח מבלוג מדע (nerdy science blog)



o        מערכות הגוף

§         מערכת הובלה

§         מערכת הנשימה

§         מערכת ההפרשה

§         מערכת העיכול

§         מערכת העצבים

§         מערכת אנדוקרינית (הורמונים)

§         וויסות חום

§         הגנה

·         כיתה י"א à בגרות 1.5 יח"ל

o        התא

o        אקולוגיה

·         כיתה י"ב  à בגרות

o        מעבדה – 1 יח"ל

o        עבודת חקר – 1 יח"ל

o        יישומי מחשב – 0.9 יח"ל

o        נושאי הרחבה – 0.6 יח"ל à מבחן עיוני

ובהצלחה לכולם!