BIOKÉMIA
SZAKMAI INFORMÁCIÓTARTALOM
Az élő anyagot felépítő kémiai elemek 1. Elsődleges biogén elemek (a sejtek tömegének 99 %-át adják). Makro elemek Másodlagos biogén elemek (0,005-1%-ban fordulnak elő a sejtben) Nyomelemek 0,005 és 0,001 %-ban vannak jelen az élő szervezetben, nélkülözhetetlenek. Mikroelemek 2. Víz 3. Ásványi sók –kationok – anionok formájában vannak jelen az élő anyagban 4. Lipidek 5. Szénhidrátok 6. Fehérjék 7. Nukleotid típusú vegyületek: nukleinsavak és szabad nukleotidok Az emberi szöveteket, szervezetet felépítő sejtek anyagai, lehetnek szerves anyagok és szervetlen anyagok.
• • • • •
a. Szerves vegyületek: Biogén elemek Lipidek Szénhidrátok Fehérjék Nukleotid típusú vegyületek: nukleinsavak és szabad nukleotidok
• •
b. Szervetlen vegyületek: Víz Ásványi sók –kationok – anionok formájában vannak jelen
1. Biogén elemek Földünkön, jelenlegi tudásunk alapján 118 kémiai elem található. Biogén elemeknek nevezzük azokat a szerves elemeket, amelyek részt vesznek a sejtek felépítésében és más kémiai elemmel nem helyettesíthetőek.
•
•
Elsődleges biogén elemek (organogén elemek), az oxigén, a szén, a hidrogén, a nitrogén. A sejtek anyagainak mintegy 99%-át, építi fel ez a hat elem, amelyek a szerves alapvegyületek építőelemei. Másodlagos biogén elemek, a nátrium (Na), a kálium (K), a kalcium (Ca), a magnézium (Mg) a kén (S) és a foszfor (P) és a klór (Cl). A sejtek anyagainak mintegy 1,5–2%-át teszik ki a másodlagos biogén elemek, főleg az idegrendszer működésében vesznek részt. BIOGÉN ELEMEK ÁLLANDÓ BIOGÉN ELEMEK
MAKROELEMEK ELSŐDLEGES BIOGÉN ELEMEK(kb. 95%)
MÁSODLAGOS BIOGÉN ELEMEK (néhány %)
C, H, O, N
P, S, Cl, Na, K, Ca, Mg
VÁLTOZÓ BIOGÉN ELEMEK MIKROELEMEK (NYOMELEMEK) (néhány ezrelék)
F, B, Si, Se, Sn, Cr, V
I, Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Mo
1. táblázat Biogén elemek1 2. Víz Az élővilág számára az egyik legjelentősebb szervetlen vegyület. A sejt tömegének 60- 70%a, vérünk 83 százaléka, agyunk 75 százaléka víz. Részt vesz a sejtek biológiai folyamataiban (ozmózis, ozmózisnyomás, diffúzió). Valamennyi transzport folyamat mozgató eleme, de részt vesz a szervezet hőháztartás szabályozásában is. A víz dipólus molekulák folyékony halmaza. Dipólus jellegének köszönhetően jó poláris oldószer. Vegyületek a víz hatására, szabadon mozgó ionokra esnek szét- elektrolitos disszociáció. (Iontoforézisnél is nagy jelentősége van). 3. Ásványi sók –kationok – anionok formájában vannak jelen az élő anyagban A sejtek megfelelő működése a szervezetben található szervetlen sók mennyiségétől függ. A vízben a sók pozitív töltésű kantionra és negatív töltésű anionra disszociál. Ezek az anionok és kationok a szervezet anyagcsere folyamataiban – aktív transzport, izommunka, idegrendszer működése, ozmózis, diffúzió- játszik szerepet. Az enzimek és az ATP működéséhez is elengedhetetlenek az ásványi sók a szervezetünkben. „Az ATP biztosítja, a legtöbb anyag transzportjához, vagy az ingerület terjedéséhez és felfogásához szükséges "akkumulátor" feltöltését, a membránpotenciál-különbség kialakulását, a sejttérfogat alapvető szabályozását. Így a képződő összes ATP mintegy harminc százalékát a nátrium–kálium pumpa használja fel. Éppen ezért az agyban az ATPszint csökkenése és e pumpamechanizmus leállása már néhány perc alatt is megfordíthatatlan károsodáshoz vezet.”* 2 4. Lipidek 1 2
2 táblázat forrása: http://www.sulinet.hu/tovabbtan/felveteli/2001/1het/biosz/biosz1.html 2011.06.01. A leírás forrása: http://www.termeszetvilaga.hu/tv98/tv9802/atp.html 2011.06.01.
A sejteknek azokat a molekuláit, melyek apoláris oldószerekben oldódnaklipideknek nevezzük.
a. Neutrális zsírok, olajok viaszok (trigliceridek) b. Lipoidok • Szterinek • - Foszfatidok Zsírkísérő anyagok • -Terpénvázas vegyületek a. Neutrális zsírok, olajok viaszok: Egy glicerin molekulához 3 (10-18 szénatom számú) zsírsav kapcsolódik, így alakul ki, a triglicerid. A telített zsírsavaknak magasabb az olvadáspontja ezért a glicerinnel alkotott észtere lesz a neutrális zsírok. A telítetlen zsírsavak glicerinnel alkotott észtere a neutrális olajok.
1. ábra 3
3
• • • •
Telített zsírsavak: sztearinsav palmitinsav mirisztinsav laurin
-
Telítetlen zsírsavak: olajsav linolsav linolénsav
7 ábra forrása: www.nyf.hu/others/html/biologia_intezet_elemei/lipidek.ppt 2011.06.01
-
arachidonsav
2. ábra Zsírsavak 4
• • • • •
A trigliceridnek szerepe a szervezetben: A zsírban oldódó vitaminok FEDAK- oldószere A szervezet elsődleges energiaraktára. Mechanikai védelmet nyújt, és hőszigetelő hatása van Felfüggeszti a belső szerveket.
• Előfordulásuk A zsírszövet zsírsejtjeiben, elsősorban a bőraljában, és a keringésben a különböző hordozó fehérjéken találhatók meg.
4
8 kép forrása: www.nyf.hu/others/html/biologia_intezet_elemei/lipidek.ppt 2011.06.01
b. Lipoidok • • • •
Szterinek - Foszfatidok -Terpénvázas vegyületek
Zsírkísérő anyagok
Szterinek:
A szterinek szabadon vagy zsírsavakkal észterezve fordulnak elő. Természetes forrásaik szerint vannak: -
zooszterinek vagy állati szterinek (koleszterin, dehidrokoleszterin, koproszterin, alloszterin),
-
fitoszterinek vagy növényi szterinek, amelyek magasabb rendű növényekben találhatók (szitoszterin, sztigmaszterin),
-
mikoszterinek, amelyek alacsonyabb rendű növényekben, elsősorban gombákban fordulnak elő (ergoszterin, dehidroergoszterin, zimoszterin).
•
Foszfatidok
Legismertebb foszfatidok a lecitin és kefalin, a sejt a membránok felépítésében vesznek
részt. Amfipatikus tulajdonságuk folytán micellaképzésre képesek, ami a foszfoglicerideket
membránok kialakítására teszi alkalmassá.
-
Terpénvázas vegyületek
-
Karotin
-
Xantofill
-
Likopin
5. Szénhidrátok
Az élő szervezet energiát szolgáltató tápanyagai.
Csoportosításuk: - Egyszerű szénhidrátok (monoszacharidok ) - Összetett szénhidrátok (poliszacharidok ) a. Cukorszerű poliszacharidok b. Nem cukorszerű poliszacharidok Egyszerű szénhidrátok: Az egyszerű szénhidrátok 3-7 szénatomot tartalmazó monoszacharidok. Vízben jól oldódó, fehér színű, édes ízű, kristályos anyagok. Többértékű alkoholok oxidációs termékeiből alakulnak ki, az alkoholok egyik hidroxidcsoportja, oxocsoporttá oxidálódik.
-
Így megkülönböztetünk: Aldózok Ketózok Ezek közül a legfontosabbak a hexózok és a pentózok.
-
-
Hexózok: Aldohexózok: pl.: szőlőcukor Ketohexózok: pl.: gyümölcscukor Pentózok: Aldópentóz: pl.: D- ribóz ( RNS- egyik összetevője), 2- dezoxi- D- ribóz (DNS egyik összetevője) Összetett szénhidrátok (poliszacharidok ) 2-10
-
onoszacharid molekula építi fel a poliszacharidokat.
a) Cukorszerű poliszacharidok 2 szénhidrát egységből áll: Diszacharidok pl.: maltóz, laktóz, szacharóz. 3-7 szénhidrát egységből áll: Oligoszacharidok b) Nem cukorszerű poliszacharidok
Nem édes ízű, vízben nem oldódó, a vízzel kolloid oldatot képző, nagy molekula tömegű több monoszacharid egységből felépülő makromolekula. Az élőlények ebben a formában raktározzák el a glükózt a testükben. Fontos tartalék tápanyagok. Nem cukorszerű poliszacharidok csoportosítása: -
Növényi eredetű: -
keményítő cellulóz
-
Állati eredetű:
-
keményítő agar- agar tragant pektin karragén glikogén (izomban és a májban) hialuronsav (vízmegkötő illetve ízületekben és az izmokban síkosító szerepet tölt be) heparin (vérben) dextránok 6. Fehérjék
Nagy molekulájú, nitrogén tartalmú vegyületek.
Csoportosításuk: -
A fehérjék csoportosítása összetételük alapján: - Egyszerű- csak aminosavakból áll. - Összetett- más vegyületet is tartalmaz az aminosavakon kívül. Metalloproteinek: Fémionokat tartalmaznak, Foszfoproteinek: pl.: kazein Hem-proteinek: pl.: hemoglobin, mioglobin, Glikoproteinek: Szénhidrát-részt tartalmaznak, pl.: γ- globulin. Lipoproteinek: pl.: β 1 -lipoprotein Flavoproteionek: Flavinnukleotid részt tartalmaz. Nukleoproteinek: Nukleinsavakat tartalmaznak, például a riboszómák RNS-t.
TANULÁSIRÁNYÍTÓ
Olvassa el figyelmesen a csoportosítást, és keressen önállóan példákat minden fehérje csoportra, ami a következő részben szerepel!
-
A fehérjék csoportosítása biológiailag betöltött szerepe alapján: • • • •
•
• • •
-
Enzimek: szervezetben lejátszódó folyamatok reakciósebességét növelő anyagok, biokatalizátorok. Transzportfehérjék: a szervek közti szállító feladatok ellátása. Védőfehérjék: a szervezet, fertőzéssel vagy sérüléssel szembeni védekezését biztosítják. Toxinok: olyan mérgek, amelyek valamely természetes biológiai folyamat során jönnek létre. A venomok olyan toxinok, amelyeket szándékosan fecskendez be egy állat az áldozatába harapással, csípéssel vagy szúrással azért hogy kifejtse benne a mérgező hatást. A kémiai mérgek ezzel szemben a bőrön vagy a bélfalon át felszívódva fejtik ki a hatásukat. Hormonok: azok az élő szervezetben képződő anyagok, amelyek a felépítésüket végző sejtet elhagyva bekerülnek a véráramba és így jutnak el egy másik sejtbe, amelynek működését igen kis koncentrációban is specifikusan befolyásolják. Struktúra fehérjék: A mozgáshoz szilárd vázat biztosítanak, és a külső védelmet szolgálják. Motorfehérjék: a sejtszervecskék, vezikulumok sejten belüli mozgatása Tartalék fehérjék: Az embrionális fejlődés korai szakaszában tartalékként szolgálnak.
Szerkezetük alapján: elsődleges szerkezet - másodlagos szerkezet - harmadlagos szerkezet
7. Nukleotid típusú vegyületek: nukleinsavak és szabad nukleotidok 1868-ban Mieschler-nek sikerült gennysejtek magvából egy addig ismeretlen, foszfortartalmú anyagot izolálni, amit sejtmagból (nucleus) állította elő, és nukleinnek nevezett el. A szervezetben részt vesznek az energiatárolásban, a különféle anyagok szállításában, és a genetikai információ tárolásában, átadásában, az információt tartalmazó fehérje bioszintézis irányításában. A nukleinbázisok ribózhoz vagy dezoxiribózhoz kapcsolódnak, az így létrejött vegyületek a
nukleozidok, amelyekhez ha foszforsav kötődik, kialakulnak a nukleotidok.
A nukleotidok tetszőleges számban összekapcsolódhatnak, ez a polinukleoid lánc a
nukleinsav.
A szabad mono- és dinukleotid molekulák fontosak az anyagcsere folyamatokban. Minden
élőlényben megtalálható az anyagcsere energiatároló és közvetítő nukleotidja, az
andenozin- trifoszfát (ATP).
Aszerint, hogy a nukleinsav dezoxiribózt vagy ribózt tartalmazó nukleotidokból épülnek fel, megkülönböztetünk dezoxiribonukleinsavakat (DNS) és ribonukleinsavakat (RNS).
RNS: Minden ribonukleotid egy ribóz cukormolekulából, egy nitrogéntartalmú szerves bázisból és egy foszfátcsoportból áll.
Típusai: - riboszomális RNS: (rRNS): az összes RNS tömegének 85%-át e típus adja. A riboszómák felépítésében vesznek részt- a fehérjék mellett. - transzfer RNS: (tRNS): a legkisebb RNS-molekula. Szerepe a fehérjék építőegységeinek, az aminosavaknak a riboszómákhoz való szállítása - hírvivő RNS: (mRNS,): a legtöbb RNS-típushoz hasonlóan egyszálú molekula, hosszúsága, így tömege is nagyon változó. Szerepe a fehérjeszintézisben a DNS-ben kódolt genetikai információ szállítása a fehérjék szintézisének helyére, a riboszómákhoz. Az összes RNS tömegének 5%-át e típus adja DNS: A nukleinsavakban a nukleotidban, dezoxiribóz található. A DNS egy genetikai kód, amiben a kromoszómák a genetikai információ hordozói, az emberek és valamennyi élő szervezet, örökítő anyaga. A DNS nagyobb része a sejtmagban található, míg kisebb mennyiség a mitokondriumokban van jelen. (lásd a sejt felépítésénél!) Az információt a DNS négyféle kémiai bázisból képzett kóddal tárolja: - adenin (A), - timin (T), - citozin (C) - guanin (G). Az A-T és a C-G kapcsolódhatnak össze bázispárokká. Az A-T és a C-G egy cukor és egy foszfát molekulához kapcsolódnak, és ezeket nukleotidnak nevezzük.A nukleotidok két hosszú spirál alakú szálat, ún. kettős spirált alkotnak. Két ilyen lánc egymásra csavarodva alkotja a DNS-molekula dupla-hélix formáját. A DNS a tulajdonságok nemzedékről nemzedékre való átadásáért felelős. Ezeknek kialakítását a fehérjék aminosav sorrendjének információja határozza meg, amit a DNS tartalmaz.
1. feladat Melyek a biogén elemek?
_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________
2 feladat Mi a víz jelentősége az élő anyagban?
_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________
3. feladat Csoportosítsa a lipideket!
_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________
4. feladat Mi az összefüggés az egyszerű cukrok és a DNS között?
_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________
5. feladat Sorolja fel az összetett szénhidrátokból a nem cukorszerű szénhidrátokat!
_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________
6. feladat Sorolja fel a biológiai jelentőség szerint, milyen fehérjéket ismerünk?
_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________
1. feladat
•
•
Elsődleges biogén elemek (organogén elemek), az oxigén, a szén, a hidrogén, a nitrogén. A sejtek anyagainak mintegy 99%-át, építi fel ez a hat elem, amelyek a szerves alapvegyületek építőelemei. Másodlagos biogén elemek, a nátrium (Na), a kálium (K), a kalcium (Ca), a magnézium (Mg) a kén (S) és a foszfor (P) és a klór (Cl). A sejtek anyagainak mintegy 1,5–2%-át teszik ki a másodlagos biogén elemek, főleg az idegrendszer működésében vesznek részt.
2. feladat
Részt vesz a sejtek biológiai folyamataiban (ozmózis, ozmózisnyomás, diffúzió). Valamennyi transzport folyamat mozgató eleme, de részt vesz a szervezet hőháztartás szabályozásában is. 3. feladat
• • •
a. Neutrális zsírok, olajok viaszok (trigliceridek) b. Lipoidok Szterinek - Foszfatidok Zsírkísérő anyagok -Terpénvázas vegyületek
4. feladat
Az egyszeű szénhidrátok lehetnek: - Aldózok - - Ketózok Ezek közül a legfontosabbak a hexózok és a pentózok. Pentózok: - Aldópentóz: pl.: D- ribóz ( RNS- egyik összetevője), 2- dezoxi- D- ribóz (DNS egyik összetevője) 5. feladat
Nem cukorszerű poliszacharidok csoportosítása: - Növényi eredetű: - keményítő - cellulóz
-
Állati eredetű:
-
keményítő agar- agar tragant pektin karragén
-
glikogén hialuronsav heparin dextránok
6. feladat • • • • • • • •
Enzimek: Transzportfehérjék: Védőfehérjék: Toxinok Hormonok Struktúra fehérjék: Motorfehérjék: Tartalék fehérjék:
IRODALOMJEGYZÉK
FELHASZNÁLT IRODALOM
Bodor Ferencné: Biológia- Műszaki Könyvkiadó- 1986 Bodor Ferencné: Biológia kozmetikusoknak- Műszaki Kiadó- 2007 Bodor Ferencné: Kozmetikus szakmai ismeretek- Műszaki Kiadó- 2006 Elődi ál: Biokémia (Akadémiai Kiadó, Budapest 1980) De Robertis E. D. P.– Nowinski W. W. – Saez A. S: Sejtbiológia (Akadémiai Kiadó – Budapest 1970) Szentágothai János - Réthelyi Miklós: Funkcionális anatómia (Medicina Kiadó 1989) http://www.nyf.hu/others/html/allattan/segedanyag/szervezettan/jegyzet%20anyaga/koto%20t amaszto.htm 2011.06.10. http://eki.sze.hu/ejegyzet/ejegyzet/biologia/molbio/node39.htm 2011.06.10. http://hu.wikipedia.org/wiki/Sejt 2011.06.10. http://hu.ogdeo.com/mik-azok-a-sejtszervecskek.html#ixzz1RhIKgych 2011.06.01. http://guruz.hu/~dezo/Transzport/Beadando/Parrag.htm 2011.06.01 ttp://hu.wikipedia.org/wiki/Endoplazmatikus_retikulum 2011.06.01. http://www.tankonyvtar.hu/egeszsegugy/tej-tejtermekek-080906-96 2011.06.01. http://hu.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9reg 2011.07.01. http://hu.wikipedia.org/wiki/Ribonukleinsav 2011.07.01 http://hu.wikipedia.org/wiki/Feh%C3%A9rje 2011.07.01. AJÁNLOTT IRODALOM
Bodor Ferencné: Biológia kozmetikusoknak- Műszaki Kiadó- 2007 Bodor Ferencné: Kozmetikus szakmai ismeretek- Műszaki Kiadó- 2006 Elődi Pál: Biokémia (Akadémiai Kiadó, Budapest 1980)
