Lekce 4. Molekula
Co jsou to organické a anorganické sloučeniny? Proč naše tělo tvoří sůl a voda? A kde se v té změti chemie bere život?
Život je biochemický proces, tedy výměna látek a energie, soubor chemických reakcí. Je to paradox: ve své podstatě se většina toho, čemu říkáme „život“, a co pozorujeme jako dýchání, rozmnožování, růst, děje na úrovni „neživých“ organických a anorganických molekul a sloučenin.
K zamyšlení: Čím je tvořena živá a neživá příroda? Je tvořena stejnými molekulami, nebo se nějak liší? A kde se v té změti chemie bere život?
Jsme více organičtí nebo anorganičtí?
Odpověď Vás může překvapit: lidské tělo je z většiny tvořeno anorganickou sloučeninou vodou. U novorozenců je to až 75 % hmotnosti, u dospělých kolem 60 %. Voda je hlavní součástí každé naší buňky. Je tomu tak proto, že život jako takový vznikl ve vodě a na bázi vody – v oceánu. Kdyby byly naše buňky naplněné vzduchem, naprostá většina mechanismů, které zajišťují naše přežití, by nefungovala – jednoduše by selhaly z fyzikálních důvodů. Buněčná membrána by zkolabovala a buňka by nedržela svůj tvar. Plynné molekuly by se spíš rozprchly do atmosféry než by spolu interagovaly.
Jak se buňky brání vysychání?
Velmi dlouho život zůstával výhradně v oceánu a sladkých vodách, a na souši se plně rozvinul až při vývoji kvalitních ochranných mechanismů proti vysychání. Takových najdeme celou řadu – např. suchozemské rostliny mají nadzemní části pokryté tenkou vrstvou vosku, vajíčka plazů a ptáků jsou kryta vápenatou skořápkou, lidská kůže je kryta vrstvičkou tuku a naše sliznice a oči, tedy místa vystavená vzduchu bez ochrany, jsou neustále zvlhčována slinami, slzami. I jako suchozemští živočichové musíme vodu neustále doplňovat a jsme na ní stále závislí.
Proč musíme solit?
Další charakteristickou sloučeninou, která je součástí každé naší buňky a která nahrává teorii původu života na Zemi v oceánu, je sůl. NaCl, neboli chlorid sodný, je přítomný v koncentraci 0,9 % (hmotnosti) v každé naší buňce. Pokud jste pečlivě četli předchozí lekci, určitě vás hned trkne, že NaCl drží pohromadě díky iontové vazbě, tím pádem se ve vodním prostředí našich těl rozpadá na Na+ kation a Cl– anion. Sůl z našeho těla průběžně odchází spolu s dalšími odpadními látkami a vodou a musíme ji proto také doplňovat. Soli, stejně jako vody, nesmí být ani moc, ani málo. Tělo s udržuje stálou koncentraci obou látek.
Jak držíme pohromadě?
Pokud jsme tvoření z 60% vodou, jak je možné, že drží naše těla pohromadě? Jako řešení se nabízí, že naše tělo musí být jakousi nádobou pro vodu nepropustnou. Malou nádobkou je ve skutečnosti každá naše buňka. Do každé buňky se vejde jen malá kapka. A když jsme u kapek…
Jak drží dešťové kapky pohromadě?
Jak už jsme zmiňovali, voda je tvořena polárními vazbami mezi kyslíkem a vodíky. Kyslík je elektronegativnější, proto si přitahuje elektrony blíž ke svému jádru. Nerovnoměrné rozložení elektronů v molekule vody způsobuje kolem kyslíku záporný elektrický náboj. Vodíky mají kladný náboj, protože bez svých elektronů zůstávají jen odhaleným protonem. A protože kladné a záporné se vzájemně přitahuje, sousedící molekuly vody se smrsknou k sobě a ne a ne pustit. Vzniká mezi nimi speciální druh nevazebné interakce – vodíkové můstky. Ty způsobují, že malé kapičky vody drží relativně pohromadě a nerozplynou se.
vodíkové můstky = interakce polárních molekul
To by samo o sobě ale nestačilo. Roli tedy hraje i buněčný obal jako nádoba. Vzpomeňte si, kdy jste naposledy myli nějaké echt mastné nádobí. Bez saponátu byste se asi neobešli, že? Stalo se vám někdy, že jste na pánev s olejem ukápli trochu vody? Pokud ještě nevíte, kam tím mířím, běžte si do kuchyně udělat malý experiment: vezměte láhev oleje nebo odlejte trochu do sklenice. Do souvislé vrstvy oleje pak začnete kapat studenou vodu. Co se stane? Olej obklopuje vodu a neschopnost se vzájemně smíchat způsobí, že voda se nemůže rozplynout a drží stále pohromadě.
Z chemie i z běžného života víme, že některé látky jsou ve vodě snadno rozpustné, např. cukr, sůl, a jiné zase velmi málo, třeba tuky, vosky, kovy. Ve vodě se odehrávají veškeré chemické reakce v našem těle a každá jednotlivá organická i anorganická látka tak musí s vodou nějakým způsobem také interagovat.
soudržnost těla zajišťují nevazebné chemické interakce molekul
Molekuly spolu reagují velice přesným způsobem. Většinou je reaktivní na molekule jen malá část atomů a mohou tvořit vazby jen v určitém pořadí, které je dáno hustotou elektronů v různých částech molekuly. Rozpouštění ve vodě záleží na jednotlivých vazbách mezi atomy.
Lekce kurzu
1. Energie
Zobrazit lekci
2. Částice
Zobrazit lekci
3. Atom
Zobrazit lekci
4. Molekula
Zobrazit lekci
5. Makromolekula
Zobrazit lekci
6. Organela
Zobrazit lekci
7. Buňka
Zobrazit lekci
8. Tkáň
Zobrazit lekci