|
'''Derivát''' ('''chemický derivát''', '''odvozená sloučenina''') se v [[Chemie|chemii]] označuje [[Chemická sloučenina|sloučenina]], která je vytvořena, nebo by teoreticky mohla být vytvořena, z podobné sloučeniny náhradou jednoho [[Atom|atomu]] jiným atomem nebo skupinou atomů. Druhá z definic (představa o odvození) je běžná v [[Organická chemie|organické chemii]]. V [[Biochemie|biochemii]] se tento termín používá pro sloučeniny, které lze přinejmenším teoreticky vytvořit z [[Prekurzor (chemie)|prekurzoru]].
'''Biomolekuly''' jsou [[Chemická sloučenina|chemické sloučeniny]], které se vyskytují v živých [[Organismus|organismech]]. Skládají se především z [[Uhlík|uhlíku]] a [[Vodík|vodíku,]] dále v nich najdeme i [[dusík]], [[kyslík]], [[fosfor]] a [[Síra|síru]]. Ostatní [[Chemický prvek|prvky]] ([[železo]], [[zinek]] a [[kobalt]]) se vyskytující v biomolekulách pouze ve stopových množstvích.
Chemické deriváty lze použít k usnadnění [[Analytická chemie|analýzy]]. Například při identifikaci mnoha organických sloučenin lze využít analýzu [[Teplota tání|bodu tání]]. Lze připravovat [[Krystal|krystalické]] deriváty, například [[semikarbazon]] nebo [[2,4-dinitrofenylhydrazon]] (odvozením od [[Aldehydy|aldehydů]]/[[Ketony|ketonů]]), jakožto snadný způsob ověření totožnosti původní sloučeniny, za předpokladu, že je k dispozici tabulka bodů tání derivátů. Před nástupem [[Spektroskopická analýza|spektroskopické analýzy]] se tyto metody široce používaly.
Biomolekuly jsou nezbytné pro existenci všech forem [[Život|života]]. Mnoho těchto [[Molekula|molekul]] je [[Polymer|polymerních]], ale známe i malé [[Organická chemie|organické]] molekuly, které jsou obsaženy nebo [[Chemická syntéza|syntetizovány]] v [[Organismus|organismu]].
Biomolekuly vznikají nebo se přeměňují ve všech živých organismech. Jejich syntéza je spojena s energetickými výdaji organismu. Jejich funkce jsou rozmanité, od jednoduchého [[Metabolismus|metabolismu]], výroby a spotřeby [[energie]], stavby [[Buňka|buněčných]] složek až po složité kontrolní úkoly.
V organické chemii lze látku popsat jako '''derivát''' (z latinského odvození) mateřské '''sloučeniny''' (základní látky, mateřské látky), pokud má strukturní jednotku, která je podobná funkční skupině mateřské sloučeniny a obsahuje strukturální prvek této funkční skupiny ve stejném oxidačním stavu. Deriváty mohou být často vyráběny z příslušné mateřské sloučeniny v jediném reakčním kroku. Tomuto jednomu reakčnímu kroku může předcházet aktivace funkční skupiny mateřské sloučeniny. To se označuje jako ''reaktivní deriváty příslušné'' mateřské sloučeniny, které lze v případě potřeby také izolovat a z nichž lze snadno vyrábět další deriváty. Jako ''reaktivní deriváty'' karboxylových kyselin dobře známé jsou halogenidy kyseliny karboxylové. Chemické reakce pro výrobu derivátů se nazývají derivatizace.
Biomolekuly dělíme na primární a sekundární:
U složitých sloučenin s několika identickými nebo různými funkčními skupinami není cílená derivatizační reakce na konkrétní funkční skupinu často možná, aniž by nejprve zablokovala ostatní funkční skupiny ochrannými skupinami.
* Primární biomolekuly jsou všechny sloučeniny, které jsou potřebné pro organismus, pro podporu života a jeho růst. Patří mezi ně především [[Bílkovina|bílkoviny]], [[Nukleová kyselina|nukleové kyseliny]], [[sacharidy]] a [[tuky]]. Identita každého organismu je dána charakteristickou výbavou bílkovin a nukleových kyselin.
* Sekundární biomolekuly jsou rozděleny do velkých tříd [[Terpen|terpenů]], [[Aromaticita|aromatických látek]] a [[Alkaloidy|alkaloidů]]. Jejich význam pro organismus je v současnosti předmětem bádání vědců po celém světě.
Podle definice jsou kořenová sloučenina a její deriváty strukturálně úzce příbuzné. Namísto funkční skupiny mateřské sloučeniny se v derivátu nachází nová funkční skupina, ale má strukturální podnádnost funkční skupiny mateřské sloučeniny ve stejném oxidačním stavu. Vzhledem k nové funkční skupině mají deriváty obvykle výrazně odlišné chemické a fyzikální vlastnosti než mateřské sloučeniny, ale mohou být převedeny zpět na mateřskou sloučeninu s vhodnými reakcemi.
== Historie ==
Původní termín pro biomolekuly byl přírodní produkt. Byl určen historickou definicí organické chemie, která zahrnovala všechny látky používané k chovu [[Zvíře|zvířat]] a [[Rostliny|rostlin]].
V roce 1827 [[Jöns Jacob Berzelius|Jöns Jakob Berzelius]] na základě stavu znalostí a složité chemické struktury přírodních produktů předpokládal, že pro jejich výrobu musí být životní síla (''vitalis'').
V roce 1828 [[Friedrich Wöhler]] definoval rozdíl mezi vnitřně a externě organizovanými látkami. Syntézou [[Močovina|močoviny]] prokázal, že sloučenina močoviny, definovaná jako [[Anorganická chemie|anorganická]]'','' může být vyrobena ze sloučeniny [[Kyanid amonný|kyanidu amonného]], který byl definován jako organický''.''
Výzkum biomolekul se postupně vyvinul v samostatný obor, který se zabývá izolací, strukturní podobou, syntézou a vlastnostmi sloučenin nalezených v živých organismech (lidí, zvířat, rostlin a [[Mikroorganismus|mikroorganismů]]).
Po roce 1945 se výzkum biomolekul začal vyvíjet mnohem rychleji s novými a velmi výkonnými analytickými a fyzikálními metodami. Například [[hmotnostní spektrometrie]], [[Rentgenové záření|rentgenová]] analýza struktury, [[Spektroskopie nukleární magnetické rezonance|NMR spektroskopie]], [[Elektroforéza|elektroforézy]] nebo [[chromatografie]] umožnily dříve nepředstavitelné objevy v této oblasti.
== Prvky v biomolekulách ==
Biomolekuly jsou složeny z poměrně malého množství prvků a sloučenin.
* [[Organická sloučenina|Organické sloučeniny]] tvoří až 95 % suché organické hmoty. Většinou to jsou makromolekulární látky s vysokou molekulovou hmotností a složitou strukturou.
* [[Voda]] tvoří 60 – 95 % hmoty [[Buňka|buněk]], [[Tkáň|tkání]] a [[Orgán|orgánů]].
* Minerální látky nebo anorganické složky tvoří méně než 5 % živých organismů. Jsou to ionty [[Sodík|Na]]<sup>+</sup>, [[Draslík|K]]<sup>+</sup>, [[Hořčík|Mg]]<sup>2+</sup>, [[Vápník|Ca]]<sup>2+</sup>, [[Chlor|Cl]]<sup>-</sup>, [[Kyselina sírová|SO<sub>4</sub>]]<sup>2-</sup>, [[Kyselina fosforečná|HPO<sub>4</sub>]]<sup>2-</sup>. Jsou důležitými regulátory fyzikálně-chemických reakcí a prostředí v živých organismech ([[pH]], iontové síly, [[osmotický tlak]] a další).
* Stopové prvky, ionty [[Železo|Fe]], [[Zinek|Zn]] a [[Kobalt|Co]], mají důležité [[Katalyzátor|katalytické]], aktivační a [[Inhibice|inhibiční]] funkce.
== Čtyři základní skupiny biomolekul ==
Základní sloučeniny v živých systémech dělíme do 4 skupin.
=== Bílkoviny ===
Bílkoviny (proteiny) jsou makromolekulární sloučeniny sestavené z [[Aminokyselina|aminokyselin]]. Bílkoviny tvoří 50 – 80 % suché hmoty organismů. Nejjednodušší [[bakterie]] obsahují přes 3 000 bílkovin, savčí buňka přes 10 000 druhů bílkovin a v celém lidském těle se nachází přes 5 milionů druhů bílkovin. Funkce bílkovin v organismech:
* stavební
* odpůrná
* transportní
* vysoce specializované (katalytické [[Enzym|enzymy]])
* regulační ([[Hormon|hormony]])
* obranné ([[Protilátka|protilátky]])
=== Nukleové kyseliny ===
Nukleové kyseliny jsou makromolekulární sloučeniny, jejichž stavebními jednotkami jsou [[Nukleotid|nukleotidy]] obsahující cukernou složku, dusíkatou bázi a zbytek [[Kyselina fosforečná|kyseliny fosforečné]] (H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>). Podle složení a funkce se nukleové kyseliny dělí na [[DNA|deoxyribonukleové kyseliny]] (DNA) a [[RNA|ribonukleové kyseliny]] (RNA). Bakterie obsahují přes 1 000 druhů nukleových kyselin. Funkce nukleových kyselin:
* zpracování [[Sekvence nukleové kyseliny|genetické informace]]
* skladování genetické informace
* přenos genetické informace
=== Sacharidy ===
Sacharidy (cukry) se v organismech vyskytují ve formě [[Monosacharidy|monosacharidů]], [[Disacharidy|disacharidů]] až [[Polysacharidy|polysacharidů]]. Funkce sacharidů
* zdroj energie pro buněčnou aktivitu
* skladování energie ([[glykogen]], [[škrob]])
* některé nerozpustné polysacharidy tvoří extracelulární stavební materiál ([[Celulóza|celulosa]], [[chitin]])
* [[Ribóza|D-ribosa]] a deoxy-D-ribosa jsou součástí nukleotidů, které tvoří stavební jednotky nukleových kyselin
=== Tuky ===
Tuky (lipidy) jsou [[estery]] vyšších [[Mastná kyselina|mastných kyselin]] a [[Alkoholy|alkoholů]] nebo jejich [[Derivát (chemie)|derivátů.]] Množství [[Nepolární molekula|nepolárních]] struktur určuje jejich [[Olej|olejovou]] nebo pevnou podobu. Funkce lipidů:
* [[Triacylglycerol|triacylglyceroly]] jsou zdrojem a zásobní formou energie.
* polární lipidy, které často obsahují fosfor nebo dusík, jsou stavebními složkami [[Biologická membrána|biomembrán]].
== Biomolekuly podle velikosti ==
* Malé [[Molekula|molekuly]]
** [[Lipidy]], [[Fosfolipid|fosfolipidy]], [[Sterol|steroly]]
** [[Vitamín|Vitamíny]]
** [[Hormon|Hormony]], [[Neurotransmitér|neurotransmitéry]]
** [[Sacharidy|Cukry]]
* [[Monomer|Monomery]]
** [[Aminokyselina|Aminokyseliny]]
** [[Nukleotid|Nukleotidy]]
** [[Fosforečnany|Fosfáty]]
** [[Monosacharidy]]
* Polymery
** [[Peptid|Peptidy]]
** [[Nukleová kyselina|Nukleové kyseliny]], např. [[DNA]], [[RNA]]
** [[Polysacharidy]]
* [[Makromolekula|Makromolekuly]]
** [[Prion|Priony]]
**Bílkoviny
== Související články ==
* [[Prekurzor (chemie)|Prekurzor]]
* [[Molekula]]
* [[Biochemie]]
== Externí odkazyReference ==
''V částitomto tohoto textučlánku byl použit [[Wikipedie:WikiProjekt Překlad/Rady|překlad]] textu z německéčlánku Derivative (chemistry) ana anglické wikipedieWikipedii.''
| 