Gyvieji organizmai funkcionuoja per nuolatinę medžiagų ir energijos apykaitą tarp organizmo ir aplinkos.
Vandens svarba
Vanduo - labiausiai paplitęs Žemėje junginys. Žemės vandeninis apvalkalas - hidrosfera - sudaro 71 % Žemės paviršiaus. Sujungto vandens yra Žemės plutoje. Žinoma, kad, sulydant 1 km³ granito, galima gauti 26 mln. t vandens.
Vanduo - įstabiausias cheminis junginys. Jis sujungia gyvąjį ir negyvąjį pasaulį, jo dėka pražysta net dykumos. Vanduo - žinomiausias ir kartu mįslingiausias mineralas, visais laikais dominęs mokslininkus.
- Grynas vanduo - skaidrus, bespalvis, beskonis, bekvapis skystis.
- Dėl vandens molekulių poliškumo ir susidariusių tarp jų vandenilinių ryšių daugelis vandens savybių yra kitokios negu kitų panašios sudėties medžiagų.
- Skysto vandens temperatūra kyla ir krinta lėčiau nei daugelio kitų skysčių.
- Užšalusio (kieto) vandens tankis mažesnis nei skysto.
- Vandens virimo temperatūra yra 100°C.
- Netoksiškas, bet patekęs į plaučius gali sukelti uždusimą.
Nepaprastas vandens savybes galima paaiškinti jo molekulės struktūros ypatumais. Vandens molekulė nėra linijinė - kampas tarp jungčių H - O - H lygus 104°45′. Nors O - H jungtys yra kovalentinės, vandens molekulė yra polinė: vandenilio atomas turi tam tikrą teigiamą krūvį, o deguonis - neigiamą. Dėl to vienos H2O molekulės deguonies atomas gali pritraukti kitos molekulės vandenilio atomą: taip atsiranda vandenilinė jungtis ir padidėja bendra jungties energija. Todėl vandens molekulės yra asocijuotos.
Anglies svarba gyvybei
Per evoliuciją, Žemėje formuojantis gyvybei, anglies atomo savybės lėmė tai, kad anglis tapo pagrindine ląstelių biomolekulių sudedamąja dalimi. Įvairiõs struktūros anglies junginiai yra daugelio biomolekulių skeletas. Prie jo jungiasi įvairios funkcinės grupės (amino‑, karboksi‑, hidroksi‑, merkapto‑). Biopolimerų molekulių kai kurios dalys gali laisvai suktis apie viengubuosius ryšius tarp anglies atomų (C-C), todėl šios molekulės būna įvairios erdvinės struktūros. Tai lemia biomolekulių funkcijas.
Anglies ciklas - tai nuolatinė anglies apytaka tarp gyvų organizmų ir juos supančios aplinkos. Augalai ir kai kurios bakterijos fotosintezės metu iš CO2 paima anglies atomus ir jie patenka į organinius junginius. Jais minta daugelis mikroorganizmų, grybai, gyvūnai. Visi gyvieji organizmai, oksiduodami organines maisto medžiagas (angliavandenius, baltymus, riebalus), CO2 pavidalu sugrąžina anglį į juos supančią aplinką. Iš žuvusių organizmų liekanų susidaro dirvožemio humusas, sapropelis, akmens anglys, nafta, gamtinės dujos. Deginant kurą anglis sugrąžinama į atmosferą.
Energijos virsmai ląsteliniame kvėpavime
Organinių junginių energija verčiama į ATP energiją. Gyvybei palaikyti būtina pusiausvyra tarp organizmo gebėjimo gamintis energiją ir visų energiją eikvojančių funkcijų - augimo, judėjimo ir ląstelės atgaminimo.
Pagrindinės baltymų funkcijos
- Katalizinė-fermentinė: Katalizuoja ir reguliuoja medžiagų ir energijos apykaitą organizme.
- Transportinė.
- Energetinė.
- Apsauginė.
- Reguliacinė.
- Kvėpavimo: Svarbūs kvėpavimui.
- Regeneracinė.
Baltymai pradedami virškinti skrandyje. Toliau virškinimas tęsiamas plonojoje žarnoje ir baigiamas tarp plonosios žarnos gaurelių (membraninis virškinimas). Storojoje žarnoje nesuvirškintus baltymus baigia skaidyti žarnyno mikroflora.
Reikiamas baltymų kiekis maisto racione priklauso nuo energijos naudojimo. Žmogus, dirbantis protinį arba nesunkų fizinį darbą (apie 12000 kJ), per parą turėtų gauti apie 85 g baltymų. Didėjant energijos eikvojimui, turėtų didėti ir baltymų poreikis (maždaug 10g kiekvienam 1200 kkJ).