Biokémia 1 Béres Csilla
Élő szervezetek kémiai összetétele • • • • •
Szénvegyületek Időben és térben rendezett folyamatok Sejt az egység Biogén elemek: C, H, O, N, P Biofil elemek: Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Ni, Zn, Mo, Co, Mn, Se, Cl, J, Br, F, stb. • Káros elemek: Hg, Pb, As, Cd, Ra, U, Th, Ba
Víz • Alapfeltétel • Növények: 1-2%-98%-ig • Szárazanyag tartalomban kb. 60 kémiai elem • Állatok: 98%-tól 50%ig. Felnőtt férfi: 64%, nő: 55%.
Víz Szerv, szövet vér
Tömeg %
Tömeg%
82
Szerv, szövet agy
tüdő
80
máj
71
lép
79
bőr
65
vese
79
vvt
65
Izom,
79
zsírszövet
50
szívizom
74
csont
32
73
80 kg testsúlyú ember Vegyjel
Tömeg%
kg
O
62,43
50
C
21,15
17
H
9,86
8
N
3,10
2,5
Ca
1,90
1,5
P
0,95
0,75
K
0,23
0,18
S Cl Na Mg I F Fe Al Mn
0,16 0,08 0,08 0,07 0,014 0,009 0,005 0,001 0,00005
0,13 0,06 0,06 0,056 0,01 0,007 0,0035 0,0008 0,00004
Ember • Szervezetének 99%-t 11 bioelem alkotja • A többi kb. 50 elem 1%-t tesz ki • Ásványi sók, szerves vegyületek alkotórészei • Szabad elem: oxigén
Szén • Négy vegyérték, a vegyértékek azonos értékűek • Egymással közvetlenül kapcsolódhatnak, láncok, gyűrűk • Tetraéderes elhelyezkedés
Kémiai kötések • 1s2, 2s2, 2p2
K
L
L
L
L
1s
2s
2px 2py 2pz
Kémiai kötések • sp3 hibridizáció
K
L
L
L
L
1s
sp3 sp3 sp3 sp3
Kémiai kötések • sp2 hibridizáció • sp hibridizáció
Optikai izomeria
Optikai izomeria • • • • • •
Poláros fény síkját eltéríti Asszimetriás szénatom Enantiomerek Jobbra: dexter d, D, + Balra: laevus l, L, 50-50%ban: nincs aktivitás-racemát dl
Szénhidrátok • Szerves vegyületek közül a legnagyobb mennyiségben, a növényekben több, mint az állatokban • Bennük raktározott energia szabadul fel lebomlásuk folyamatában szakaszos módon
Szénhidrátok • Történelmileg kialakult név: • H:O=2:1 • Formailag: Cx (H2O)y • Polihidroxi aldehid • Polihidroxi keton
Felosztásuk • Egyszerű szénhidrátok (cukrok): savas hidrolízissel nem bonthatók • Összetett szénhidrátok: • - Oligoszacharidok: 2,3,vagy 4 monoszacharid • -Poliszacharidok
Monoszacharidok • Nevük: szénatom szám alapján
Fontosabb monoszacharidok • Glükóz: szőlőcukor• Szorbit: glükózból redukcióval: gyümülcsökben, édes-nem emeli a vércukorszintet-édesítés • Glükóz-amin (aminocukor): kitin • Galaktóz: laktóz építőköve, agyvelő • Fruktóz (gyümölcscukor)
L-aszkorbinsav (C-vitamin) • Monoszacharid származék
C vitamin A C-vitamin hiányakor kialakuló betegség, a skorbut, az egyik legrégebben ismert hiánybetegség, már a XVI. század elején leírták • 1937-ben Walter Haworth kémiai Nobel-díjat kapott az aszkorbinsav szerkezetének meghatározásáért (megosztva Paul Karrerrel, aki a vitaminokat kutatta), és ugyanebben az évben az orvosi Nobel-díjat Szent-Györgyi Albert kapta, aki a C-vitamin biológiai hatásait tanulmányozta.
C vitamin • Az L-aszkorbinsav megtalálható mind a növényi, mind az állati szervezetben. Egyes növények aszkorbinsav-tartalma különösen nagy. A csipkebogyó például körülbelül 400, a fenyőtű 200, a petrezselyemlevél 185, a paradicsompaprika 180, a zöldpaprika 125, a káposzta 87, a barack 50, a citrom 45, a burgonya 24 mg aszkorbinsavat tartalmaz 100 g-onként.
Cukor kimutatási módszerek Ezüsttökör próba: ammóniás ezüst oldatfém ezüst kiválás Fehling-reakció: réz(II)-szulfát és lúgos kálium-nátrium tartarát oldat –főzés-vörös réz-oxid csapadék Folin: réz-oxid csapadékot foszfor molibdénsavban oldjuk, kék-fotometriásan
Vércukor • A vérben mindig jelenlévő szőlőcukor (glukóz). Normális szintje éhgyomorra 4,55,5 mmol/l, étkezés után maximum 7-8 mmol/l. Jól kezelt cukorbetegeknél a vércukor ideális szintje étkezés előtt 4-7, étkezés után egy-másfél órával 6-9 mmol/l között mozog.
Glükozidok • Glikozidos hidroxilcsoport alkoholokkal való reakciója • Hidrolízis: cukor+aglükon • Kitin, Sztreptomicin, neomicin, • Membránalkotók • N-glikozidok
Oligoszacharidok • Összetett szénhidrátok, cukorhoz hasonló tulajdonságúak, (vízoldható, édes) • Glükozid típusú vegyületek • Egy monoszacharid glükozidos hidroxilcsoportja egy másik másik molekula hidroxil csoportjával vízkilépés közben éter kötést alkot
Oligoszacharidok • Szacharóz • Répacukorban, növényi szövetekben-Dglükóz+D-fruktóz • Maltóz: • Malátacukor-csírázó árpa keményítőjéből • Cellobióz: cellulóz lebontásából • Laktóz: tejcukor-tej 6-8%-a
Poliszacharidok • Keményítő (amilóz) növényi poliszacharid, és ezáltal szénhidrát. Spirális alakú, el nem ágazó glükózegységekből épül fel, amilózból, és elágazó láncú amilopektinből áll. Kémiai képlete (C6H10O5)n, ahol n egy magas szám.
Keményítő Növényi eredetű, elterjedt anyag, főként magokban, hüvelyesekben található. Gazdag keményítőtartalmú növények például a burgonya, a kukorica és a rizs. • A keményítő fehér, olajos tapintású por, vagy szemcsés, színtelen és szagtalan anyag, • Jelenlétét jódoldattal lehet kimutatni. Keményítőtartalmú anyagra/anyagba jódoldatot csepegtetve liláskék szín jelenik meg. Melegítés hatására az oldat színe eltűnik, de lehűlés hatására újra megjelenik.
Cellulóz • Képlete (C6H10O5)n. Béta-D-glükózból származtatott poliszacharid.[1][2] A cellulóz a földön előforduló leggyakoribb szerves anyag, mert a növények vázanyagának nagy része cellulóz. Pontosabban a fa 40%-a, a gyapot 50%-a, a len és a kender 80%-a. A vatta és a papír szinte 100%-ban cellulózmolekulákból áll.
Cellulóz • A cellulóz annyiban különbözik a keményítőtől: • A cellulózt több glükózegység építi fel, mint a keményítőt. • A cellulóz béta-glükózegységekből épül fel-változó térállásban-, míg a keményítő alfa-glükózegységekből áll. • A cellulóz molekula lánc alakú, a keményítőé pedig spirális (hélix).
Cellulóz • cellulóz molekulájában béta-glükózegységek változó térállásban (alsó és felső) kapcsolódnak össze, és láncalakúvá formálódnak. A hosszú láncmolekulák hidrogénkötésekkel kapcsolódnak össze, melyek fonalszerűvé teszik a növényi rostokat. Ez annyira ellenálló, hogy csak tömény savakkal lehetséges a bontása. Tömény savval főzve először cellobiózra, majd a cellobióz szőlőcukorra bomlik. • A tömény sósavon kívül csak néhány gomba, baktérium és rovar képes bontani. A kérődző állatok emésztőrendszere jellemzően tartalmaz olyan mikroorganizmust, mely lebontja a cellulózt. A termőtalajban is léteznek cellulózbontó baktériumok, melyek a cellulózt humusszá alakítják.
Glikogén • A glikogén a glükóz poliszacharidja; funkciója a rövidtávú energiaraktározás az állati sejtekben. Főleg a máj és az izmok raktározzák, de az agy, a méh és a hüvely szintén képes szintetizálni. A glikogén a keményítő analógja, amely egy kevésbé elágazó glükózpolimer és a növényekben található. A glikogén olyan energiaraktárat jelent, amely gyorsan mobilizálható hirtelen fellépő glükózigény esetén, de a zsíroknál (trigliceridek) kevésbé kompakt energiaraktár. A glikogén a máj hepatocita-tömegének 8%-át is alkothatja.
Glikogén
