BIOKÉMIA Kozmetikai szempontból fontos vegyületek A biokémia feladata az életjelenségek kémiai módszerekkel való vizsgálata. Két fő vizsgálati módszere: - in vitro (üvegben): az élő anyag sejtjeit, szöveteit elkülönítik a szervezet egészétől, s azokat laboratóriumi körülmények, berendezések között vizsgálják, - in vivo (életben): a szervezeten belül figyelik meg az élő anyag tulajdonságait, s a benne zajló életjelenségeket. A VÍZ Élettani szerepe A víz minden szövet sejtes és sejtközötti állományának alkotórésze. Szervezetünk folyadékterei: 1. intracelluláris folyadéktér (sejten belüli ft.) 2. extracelluláris ft. (sejten kívüli ft.) - intersticiális ft. (sejtek közötti ft.) v. szövetnedv: a sejtek közvetlen környezete, - intravazális ft. (ereken belüli ft.): vérben és nyirokban. Szöveteink víztartalma a szövet típusától függően eltérő, a kor előrehaladtával pedig csökken. A víz a protoplazma fehérjekolloidjainak állandóságában elsődleges szerepet játszik, emiatt a nagy mértékű vízveszteség a szervezet pusztulásához vezet. (A fehérjék sokrétű élettani szerepét ld. a bevezető fejezetben.) A víz feladatai: - oldószer (→ hidratáció és turgor jelensége) - szállítóanyag, vivőszer (→ diffúzió és ozmózis jelensége) - hőszabályozó A víz, mint oldószer A szervezetet felépítő, oldatban lévő anyagok az oldott részecskék mérete szerint a vízzel háromféle oldatot hozhatnak létre: - valódi oldat: az oldott részecske mérete 1 nm alatti, pl. ásványi sók, egyszerű szénhidrátok - kolloid oldat: az oldott részecske mérete 1- 500 nm, pl. fehérjék, poliszacharidok - durva diszperz rendszer: az oldott részecske mérete 500 nm feletti, pl. zsírok és zsírkísérők elegye. Az oldott részecskék a felületükön a töltésüknek megfelelően megkötik a víz poláros molekuláit. Ha egy anyag felületén a vízmolekulák töltésüknek megfelelően, irányítottan helyezkednek el, hidratációról beszélünk. Az élő anyagban a fehérjekolloidok hidratációja a legjelentősebb. Minél több vizet kötnek meg, annál duzzadtabbá válnak a belőlük felépülő sejtek és rostok. A hidratáció következtében a fehérjekolloidok térfogata megnő, a belőlük felépülő sejtek és rostok egyre jobban feszülnek, nyomást gyakorolnak egymásra. A sejtek és rostok hidratációja következtében egymásra gyakorolt nyomását turgornak nevezzük. A bőr turgorának mértéke fontos tényező az egyes bőrtípusok kialakításában. (A hiperhidratáltnak nagy, a normálnak optimális, a dehidratáltnak csökkent a turgora.)
A diszperziós rendszerek rajza (1 oldal)
A víz, mint szállítóanyag A tápanyagok és bomlástermékek jó része vízben oldott állapotban jutnak a sejtekhez, ill. így távoznak a sejtekből. Tehát az intra- és extracelluláris folyadéktér közötti anyagcsere szállítóközege a víz. A két folyadékteret sejthártya, esetleg a kapillárisok fala választja el, amelyek féligáteresztő (szemipermeábilis) hártyák. A két folyadéktér eltérő sókoncentrációjú. Az extracell. ft. két típusában a sókoncentráció azonos, de a fehérjék koncentrációja eltérő. A szervezet folyadékterei Intracelluláris
extracelluláris Intersticiális
intravazális
A folyadékterek között az anyagáramlás spontán módon, energiaközlés nélkül (passzív transzporttal) is lezajlik. Hajtóereje (oka) a koncentrációkülönbség (∆cc), célja a ∆cc kiegyenlítése. Ha a folyamatban az oldószer szemipermeábilis hártyán keresztül áramlik, ozmózisról beszélünk. (Az oldószer a hígabb cc.-jú hely felől a töményebb oldat felé halad.) Ha viszont az oldószer mellett az oldott anyag is áramlik (féligáteresztő hártyán át v. anélkül), diffúzió történik. (Az oldott anyag a töményebb oldatból a hígabb felé áramlik, tehát az oldószer és az oldott anyag áramlási iránya ellentétes, „egymás felé” igyekeznek.) Az ozmózis során a töményebb oldat felé áramló oldószer által a sejthártyára kifejtett nyomását ozmózisnyomásnak nevezzük. A hígabb oldatot hipo-, a töményebb oldatot hipertóniásnak oldatnak nevezzük. A kozmetikában hipertóniás oldatokat használunk. Ha a sejten belüli tér cc.-ja azonos a sejten kívüli tér cc.-jával, akkor anyagáramlás nem történik, ekkor izotóniás oldatokról beszélünk. A szövetek és a vér közötti anyagcsere a sóoldatok és a fehérjekolloidok eltérő ozmotikus nyomásán alapszik. A hajszálartériák falán át vérsavó diffundál ki, amely a fehérjemolekulákat méretük miatt nem viszi magával. A vérsavónak az intersticiális térbe való átjutását a hajszálartériákban uralkodó 4000 Pa (30 Hgmm)nyomás is segíti. A vérsavó kijutása után jelentősen megnő a vér fehérjekolloid cc.-ja (mintegy „besűrűsödik a vér”), s ez szívóhatást fejt ki a szövetnedvre. Így a hajszálvénákba spontán (passzív trp.-tal) jut be a bomlástermékekkel teli szövetnedv.
A leírt folyamatok csak akkor mennek végbe akadálytalanul, ha az egyes foly.terekben a sók és fehérjekolloidok ozmózisnyomása állandó. Ez az izotónia törvénye. A szervezet vízforgalmát szabályozzák: vasopressin v. antidiuretikus hormon (ADH), tiroxin, mineralokortikoidok (pl. aldoszteron) A SÓK ÉLETTANI SZEREPE A protoplazmában a vízben oldott ásványi sók oldatai is megtalálhatók – valódi oldat formájában, mert a vízoldható sók ionjaikra disszociálnak a vízben. A protoplazmában előforduló leggyakoribb kationok: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+-Fe3+ és leggyakoribb anionok: Cl-, SO42-, CO32-, PO43-, IA sejten belüli (intracelluláris) folyadéktérben K+- és Mg2+-sók találhatók nagy koncentrációban, jórészt –PO43- (foszfát) és –HCO3- (hidrogénkarbonát) formájában. A sejten kívüli (extracelluláris) foly.térben Na+- és Ca2+-sókat találunk, főként -Cl- (klorid) és -HCO3- formájában. Mint azt már tárgyaltuk, a foly.terek közötti só cc. különbség az anyagok mozgását eredményezi a sejthártyán/érfalon keresztül. A sók szervezetbe táplálékainkkal jutnak be. Szervezetünkben legnagyobb mennyiségben (85-90%) nátriumsók találhatók, klorid és hidrogénkarbonát formájában. A NaCl koncentrációja a sejten kívüli térben kb. 0,85 %. Feladatai: - az extracell. foly.tér víztartalmának biztosítása (ionjainak nagymértékű a hidratációja) → a szervezet ozmotikus viszonyainak kialakítása - ingerületvezetés Napi szükséglet belőle 3-6 g. Ennyi NaCl-hoz külön sózás nélkül is hozzájut a szervezetünk. Sajnos a magyar konyhai szokások miatt ennek a többszörösét visszük be naponta. Ám a túlzott konyhasó fogyasztás károsítja a szervezetet, kozmetikai hibák kialakulásához vezet. A NaCl túladagolásának egészségügyi és kozmetikai következményei: - vérnyomás-emelkedés, mert nő a vér térfogata a sok feleslegben megkötött víz miatt → - a szív izommunkája fokozódik → szívizomkárosodás - ödéma kialakulása a vérnyomás emelkedés miatt - cellulit kialak. az ödéma miatt - szeborrea kialakulása vagy fokozódása → - hajhullás, mert a hajas fejbőr is zsírosabb lesz - a bőr és a szervezet gyulladásos folyamatainak előtérbe kerülése: → allergia → akné → rosacea A NaCl káros következményeit K+-tartalmú főzelékek fogyasztásával ellensúlyozhatjuk. A főzelékfélék sok káliumot és kevés konyhasót tartalmaznak. (Ld. szépségdiéták sok főzeléke) A NaCl koncentráció gyors csökkenése (pl. hasmenés, hányás, fokozott verejtékezés) szintén kellemetlen és veszélyes tüneteket okoz, mert hiányában csökken az extracell. foly.tér víztartalma. A NaCl hiányának (kiszáradás) következményei: - vérnyomás csökkenés, mert csökken a vér térfogata (akár halált is okozhat) - eszméletvesztés (ájulás) Nagy melegben ezért ne csak csapvizet, hanem ásványvizet, enyhén sós, citomos vizet fogyasszunk.
A NaHCO3 reakcióba lép a vízzel (hidrolizáló só), hidrolízisekor lúgos pH jön létre. Feladata: - a szervezet enyhén lúgos (7,45) belső pH-jáért felelős. (Mivel az életfolyamatok zavartalanul csak állandó pH-érték (izohidria törvénye) mellett mennek végbe, ez létfontosságú. Ld. majd a fehérjéknél, milyen pH-érzékenyek.) - hidratációja hozzájárul a szervezet optimális víztartalmának kialakulásához. A K+-sók kisebb koncentrációban vannak jelen a szervezetben. Napi szükséglet 2-4 g. Feladataik: - az intracelluláris foly.tér ozmotikus viszonyainak kialakítása - szükségesek az izomösszehúzódáshoz (aktin-miozin komplex létrejöttéhez) - ingerületvezetés Hiányukban izomgyengeség, szívgyengeség lép fel. A szervezetünkben a Na+- és K+-sók anyagcseréjét a mellékvesekéreg mineralokortikoid hormonjai szabályozzák. A Ca2+- és Mg2+-sók a szervezetben jórészt karbonátok és foszfátok formájában vannak jelen. E sók vízben oldhatatlanok. Nagy mennyiségben találhatók a csontokban, fogakban és az extracell. foly. térben. A Ca2+-sók feladatai: - csontok, fogak szilárdsága, - az extracell. foly.tér ozmotikus viszonyainak kialakítása, - kötőszöveti rostok (kollagén) szerkezetének stabilizálása, - gyulladásellenes, - izomműködés, - véralvadás. Hiányában: - csontritkulás, fogszuvasodás (gyermekkorban csontfejlődési zavar), - kollagén rostok fellazulása, - gyulladásra, allergiára való hajlam nő, - izomgörcsök, - véralvadási zavarok. Túladagolása - meszesedést, - fáradtság, levertség, bágyadtság érzését okozza. A Ca2+ a tápcsatornából csak D-vitamin jelenlétében képes felszívódni és csak foszfor jelenlétében tud beépülni a csontokba A Mg2+-sók feladatai: - csontok, fogak szilárdsága, - az extracell. foly.tér ozmotikus viszonyainak kialakítása, - izomműködés, - enzimek alkotórésze (kiemelten pl. az ATP-anyagcserejében). A szervezet mészsóforgalmát a mellékpajzsmirigy parathormonja és kalcitoninja szabályozza. (A parathormon ↑, a kalcitonin ↓ a vér Ca2+ szintjét; csontokban fordíva hat.) A Fe2+- Fe3+-ionok nélkülözhetetlenek a vérképzésben. A vörösvértestek festékanyagának, a hemoglobinnak az alkotója. Ennek a hemoglobin-vasnak az oxigén szállításában van szerepe. A rézionok a vérképzésben, festékképzésben játszanak szerepet.
A cink- és mangánionok enzimek alkotórészei. A kloridionok az intersticiális tér folyadéktartalmáért, gyomorsósav kialakulásáért felel. A jodidionok a pajzsmirigy hormonjainak (tiroxin = tetrajód-tironin és trijód-tironin) alkotója. Hiánya golyvát (struma) okoz. A kén egyes aminosavakban szerves kötésben található. Pl. a szaruképzésben is szereplő cisztein-cisztinben. Sok ként tartalmaznak a keratinok (bőr felszíne, haj, szőr, köröm) és a laza rostos kötőszövet kocsonyás alapállománya.
SZÉNHIDRÁTOK (SZACHARIDOK) C-, H-, O-ből állnak, méghozzá olyan arányban, mintha egy C-atomra egy vízmolekula (H2O) jutna. Innen ered az elnevezésük. Élettani szerepeik: - alaptápanyagaink (krumpli, rizs, tésztafélék, benne a pékáru keményítője) - tartalék tápanyagok (állatokban – és emberben – a glikogén, növényekben a keményítő) - energiaforrás (glükóz = szőlőcukor, glikogén = „állati keményítő”) - vázanyag (növényekben a cellulóz, gombákban a kitin) Túladagolásuk elhízáshoz vezet, mert a feleslegben bevitt – fel nem használt – szénhidrátok zsírrá alakulnak! Csoportosításuk többféle szempont alapján lehetséges: 1. A felépítő egységek száma szerint: - monoszacharidok: egy egységből (monomerből) állnak. Vízben jól oldódnak, édes ízűek. Pl. glükóz, fruktóz = gyümölcscukor - diszacharidok: két monomerből állnak. Vízben jól oldódnak, édes ízűek. Pl. laktóz = tejcukor, szacharóz = „konyhai cukor” = répacukor = nádcukor = invertcukor - poliszacharidok: sok (akár több száz v. ezer) monomerből állnak. Vízben nem oldódnak, nem édes ízűek. Pl. keményítő (krumpliban, rizsben, lisztben → tésztafélékben), cellulóz = növényi rost 2. A molekulában levő funkciós csoportok alapján: - aldózok (polihidroxi-aldehidek): O sok OH-csop.-ot és egy aldehid-csop.-ot tartalmaznak C pl. glükóz H - ketózok (polihidroxi-ketonok): C--C--C sok OH-cspo.-ot és egy keto-csop.-ot tartalmaznak pl. fruktóz O 3. A fizikai tulajdonságaik alapján: - cukorszerűek: édesek, vízben jól oldódnak, fehérek, szilárdak. Ide tartoznak a mono- és diszacharidok - nem cukorszerűek: nem édesek és nem oldódnak vízben. Ilyenek a poliszacharidok. 4. A kémiai tulajdonságaik alapján: - redukáló hatásúak: adják az ezüsttükör-próbát, pl. glükóz. A redukáló cukrok gyulladáscsökkentők - nem redukáló hatásúak: nem adják az ezüsttükör-próbát, pl. fruktóz
Monoszacharidok Aszerint csoportosítjuk és tárgyaljuk őket, hogy a molekulában hány szénatom található. - 3C = triózok: három szénatom található a molekulában. A szénhidrát anyagcsere rövid életű közti termékei, Pl. glicerin-aldehid - 4C = tetrózok: szintén a szénhidrát anyagcsere rövid életű közti termékei; - 5C = pentózok: öt szénatomosak. Két jelentős képviselőjük élettanilag fontos molekulák alkotórésze: - ribóz: RNS, NAD, NADP, ATP, KoA-ban - dezoxiribóz: DNS-ben; - 6C = hexózok: hat szénatomosak. Itt csak két legfontosabbat tárgyaljuk: - glükóz (szőlőcukor) C6H12O6: - a természetben 99%-a gyűrűvé záródott formában van jelen - a fotoszintézis során keletkezik - aldóz (aldohexóz), tehát redukáló hatású - vízben jól oldódik, édes (cukorszerű szénhidrát) - tárolása a növényekben keményítő, az állatokban (és emberben) glikogén formájában - feladatai: - energiaforrás: 1 mol glükóz eloxidálásakor 38 ATP molekula keletkezik - di- és poliszacharidok monomerje - redukáló hatása révén gyulladáscsökkentő (a gyull. oxidációs foly., a redukálószerek ez ellen hatnak) - fruktóz (gyümölcscukor) C6H12O6: - a szőlőcukor izomere - előford.: mézben, gyümölcsökben - ketóz (ketohexóz), tehát nem redukáló - vízben jól oldódik, édes (cukorszerű szénhidrát) - galaktóz C6H12O6: - a szőlőcukor izomere a laktózban Diszacharidok Két monoszacharid egységből állnak, azok egymással alkotott éterei (glikozidok). Cukorszerűek, édesek, vízben jól oldódnak. - Maltóz (malátacukor): két glükózból áll, a keményítő bontásából keletkezik. A maltáz nevű enzim bontja - Szacharóz (répa- v. nád- v. invertcukor): egy glükóz és egy fruktóz egységből áll. Az invertáz nevű enzim bontja. Ez a tkp.-i étkezési cukor. - Laktóz (tejcukor): egy glükóz és egy galaktóz egységből áll. A laktáz nevű enzim bontja. - Cellobióz: két glükózból áll, a cellulóz bontásából keletkezik. A celluláz nevű enzim bontja.
Poliszacharidok Több száz v. ezer monoszacharid egységből állnak, szintén glikozidok. Nem cukorszerűek: nem oldódnak vízben, nem édes ízűek. Növényi poliszacharidok: - Keményítő: glükóz egységekből áll. Növények tartaléktápanyaga (pl. burgonya gumója), állatok és emberek alaptápanyaga. Két eltérő szerkezetű összetevője: - amilóz: spirális glükóz-lánc, több száz egységből áll, - amilopektin: elágazó glükóz-lánc, több ezer egységből. - Cellulóz: elágazásmentes, párhuzamos lefutású egyenes glükóz-láncokból áll, melyeket H-kötések kapcsolnak össze. Növényi vázanyag. A táplálékainkban található növényi rostok tkp. cellulóz molekulák kötege. Számunkra emészthetetlen, mert nem vagyunk képesek a bontását végző celluláz enzimet előállítani. De szerepét táplálkozásunkban pontosan emészthetetlensége révén tölti be: ún. ballasztanyag. Teltség-, jóllakottság érzetét keltik, de mivel nem tudjuk megemészteni, ezért egyrészt nincs kalóriaértékük, másrészt gyorsítják a bélmozgásokat. Mindkettő igen hasznos tudnivaló a fogyókúrázóknak. Metil-cellulóz nevű származéka fontos pakolásalapanyag volt a karbopol térhódításáig. - karragén - agar-agar zselé (pakolás) alapanyagok - tragant Állati poliszacharidok: - Glikogén (ún. állati keményítő): glükóz egységekből áll. Tartalék tápanyag és így energiaforrás. A májban és az izomban keletkezik a pillanatnyilag feleslegben lévő glükózból. Fokozott izomműködéskor (oxigén hiányában) tejsavvá alakul → izomláz. - Heparin: véralvadásgátló (a vérünkben található). - Hyaluronsav: a kötőszövetek, főleg a laza rostos ksz. Kocsonyás alapállományát adja. Megtalálható még a szem csarnokvizében és az ízületekben, mint kenőanyag. (Ld. Szövettan) - Kondroitinkénsav: porcszövetek kocsonyás alapállományát adja - Kitin: N-tartalmú poliszacharid. A gombák sejtfal-anyaga, az ízeltlábúak szilárd vázát adja. Felépítése a cellulózéhoz hasonló. - Proteoglikánok: (régebbi elnev.: mukopoliszacharidok): olyan szh.-ok, amelyek fehérjékkel létesítenek kémiai kötéseket. Pl. a sejthártya fehérjéihez kötött poliszacharid láncok, melyek az ABO-vércsop. rendszert alakítják ki. - Glikolipidek: lipidekkel kapcsolódó szénhidrátláncok.
AZ AMINOSAVAK TULAJDONSÁGAI, ÉLETTANI ÉS KOZMETIKAI SZEREPÜK Az aminosavak olyan karbonsavszármazékok, amelyekben a karbonsavak szénhidrogéncsoportjának egy v. több H-atomját aminocsoport helyettesíti. Tehát két funkciós csoport mindannyiukban előfordul: a karboxil- (─COOH) és az aminocsoport (─NH2). Csoportosításuk többféleképpen történhet: 1. A szénlánc szerkezete alapján: nyílt (pl. cisztin) v. zárt szénláncú (pl. (fenil-alanin) 2. Az amino- és karboxil-csoportok száma szerint: - monoamino-monokarbonsav (pl.alanin) - diamino-monokarbonsav (pl. arginin) - monoamino-dikarbonsav (pl.glutaminsav) - diamino-dikarbonsav 3. Az amino- és karboxilcsoportok viszonylagos térbeli helyzete szerint: - α (egy C-atomon lóg a két funkciós csoport) - β (két C-atom van a két funkciós csop. között) - γ (három C-atom van a két funkciós csop. között) 4. Oldhatóság szerint: - apoláros (pl. fenil-alanin) - poláros - semleges (pl. cisztein) - savas (pl. glutaminsav) - bázikus (pl. hisztidin) A karbonsavak általános képlete: R─COOH pl. CH3─COOH
α-aminosav: H │ H3C─C─COOH │ NH2 (alanin)
Az aminosavak ált. képlete: R─COOH pl. CH2─COOH │ │ NH2 NH2 (glicin)
β-aminosav: H H │ │ H3C─C─C─COOH │ │ H2N H (β-alanin)
γ-aminosav: H H H │ │ │ H3C─C─C─C─COOH │ │ │ H2N H H (γ-amino-vajsav)
A legjelentősebbek az α –aminosavak, mert ezekből épülnek fel a fehérjék. Az egyetlen βaminosav, melynek biológiai jelentősége van, az a β-alanin. Fontos származékai a pantoténsav és a koenzim-A. A γ-amino-vajsav az agy anyagcseréjében fontos. Az alábbi aminosavak szerkezeti képletét kell tudni egy kozmetikus tanulónak: cisztein: cisztin: H H │ │ HS─C─C─COOH │ │ H NH2
Fenil-alanin:
tirozin: NH2
NH2
CH
COOH
CH
COOH
CH2
CH2
OH
Néhány aminosav felépítésében a C-, H-, O-, N-atomokon kívül a S-atom is részt vesz. Ezek a kéntartalmú aminosavak (cisztein, cisztin, metionin) szerepet játszanak a szaruképzésben. Az aminosavak egymással peptidkötéssel kapcsolódnak össze:
Sok aminosav peptidkötéssel való összekapcsolódásával jönnek létre a polipeptidek v. fehérjék. A peptidkötés hidrolízissel bontható fel. Az aminosavak élettani szerepe: - fehérjék építő egységei - anyagcsere intermedierjei - kül. N-tartalmú vegyületek szintézisének az alapjai (pl. szerin → szfingozin, kolin; aszparaginsav → karbamid; tirozin → adrenalin, melanin) Az aminosavak kozmetikai szerepe: - szaruképzés (cisztein → cisztin) - bőrtápláló (trofikus) krémek, pakolások hatóanyagai - barnító készítmények hatóanyagai (tirozin)
A FEHÉRJÉK TULAJDONSÁGAI, ÉLETTANI ÉS KOZMETIKAI SZEREPÜK Az élő szervezet legfontosabb alkotórészei. Szervezetünk tömegének 67 %-a víz. A fennmaradó ún. szárazanyagtartalomnak (kb. 30 %) a fele (teljes szervezetünket tekintve 15 %) fehérje. Makromolekulák, hisz kb. 100-500 aminosav összekapcsolódásából jön létre egy fehérje. A fehérjék max. 10 aminosavból álló példányait értjük a peptid szűkebben értelmezett fogalmán. Dipeptid pl. a karnozin (β-alanin + hisztidin; izomműködés), tripeptid pl. a glutation (glutamin + cisztein + glicin; szaruképzés, enzimaktivitás szab.) 9-9 aminosavból állnak az oxitocin és a vazopresszin nevű hormonok. A fehérjék felépítésében csak 20 féle α-aminosav vesz részt. A lehetséges variációk száma, így a fehérjék sokfélesége végtelen. A fehérjék négyféle szerkezettel jellemezhetők: 1. elsődleges szerkezet: aminosavszekvencia, azaz az egyes aminosavak sorrendje a polipeptid láncban. Ez meghatározza a többi szerkezetet is. 2. másodlagos szerk.: a polipeptidlánc kül. térhelyzeteket vehet fel: - α-hélix (csavarmenet, spirál) pl. a hajszál cortexének keratinja - β-lemez (β-redő) pl. hernyóselyem A másodlagos szerkezetet H-kötések stabilizálják. 3. harmadlagos szerk: a hosszú láncok tömör szerkezetté, gomolyaggá vagy hosszanti elrendeződésbe szerveződhetnek. Ez a globuláris ill. a fibrilláris szerkezet. Ezek stabilizálását, fenntartását van der Waals-, hidrofób-kölcsön-hatások, diszulfid-hidak, ionos-kötések is segítik. Az enzimek legalább globuláris szerkezetűek. 4. negyedleges szerk.: több polipeptid-láncból álló egység. A láncok lehetnek azonosak és különbözőek is. Ilyen óriásmolekula pl. a hemoglobin. Ez már ritka szerkezeti forma. Ugyanazok a kötéstípusok stabilizálják, mint a harmadlagosat. A fehérjék igen bonyolult szerkezete nagyon érzékeny a külső hatásokra. Csak megfelelő körülmények között végzik biológiai működésüket. A fehérjék térszerkezetének felbomlását, a globuláris jelleg letekeredését, ezáltal működésképtelenné válásukat denaturációnak, koagulációnak (kicsapódás) nevezzük. A fehérjéket denaturáló, koaguláló hatások lehetnek a nem megfelelő hőmérséklet, ionkoncentráció, pH, UV-sugárzás… A fehérjék - az őket körülvevő vízmolekulákkal együtt – kolloid rendszert alkotnak. Egy részük szól formájában van jelen (pl. a vérsavó kolloid szól, oldott fehérjéik az albumin, fibrinogén, globulinok). Más részük gélt alkot (pl. az izmok fehérjéi, a kötőszövetek alapállományát alkotó fehérjék). A fehérjekolloidok állandóságát a hidratációjuk biztosítja. Ha hidratációjuk gyorsan csökken v. megszűnik, akkor kicsapódnak (koagulálódnak). A koaguláció során elvesztik eredeti tulajdonságaikat. A koaguláció lehet: - reverzibilis (visszafordítható) - irreverzibilis (visszafordíthatatlan) Reverzibilis változáskor csökken a hidratáció, de nem szűnik meg teljesen. Ha hozzájuk vizet adagolunk, hidratációjuk újból optimális lesz. Ha viszont a fehérjék hidrátburkukat teljesen elvesztik, akkor irreverzibilisen koagulálódnak, denaturálódnak. Ezt használjuk ki a kül. epiláló eljárásoknál. (A szálat létrehozó mátrixsejtek fehérjéit denaturáljuk.) A kozmetikai gyakorlatban előforduló koagulensek: savak, lúgok, nehézfémsók, alkoholok, aldehidek, hő. Enyhébb esetekben korpázó, majd lemezes hámlást idéznek elő, súlyosabb esetben roncsoló hatásúak is lehetnek.
A fehérjék csoportosítása: 1. Összetételük alapján: - egyszerű fehérjék (proteinek), melyek oldhatóságuk szerint lehetnek: - albuminok (deszt.vízben old.) - globulinok (híg sóoldatban old.) - vázfehérjék (csak cc. sav, lúg v. fehérjebontó enzimek bontják őket) - összetett fehérjék (proteidek), melyek nem-fehérje részt is tartalmaznak. Csoportosításuk a nem-fehérje rész alapján tört.: - nukleoproteidek v. magfehérjék: DNS-t, RNS-t tartalmaznak - foszfoproteidek: foszforsavat tartalmaznak - lipoproteidek: lipid-részt is tartalmaznak - glikoproteidek: szénhidrátrészt is tartalmaznak - kromoproteidek: festékvegyületet tartalam. - metalloproteidek: fémiont tartalm. - hemfehérjék: vasiont tartalmazó porfirinszármazékok 2. Funkció szerint: - stuktúr (szerkezeti, váz-) fehérjék, pl. a keratin, kollagén, elasztin - kontraktilis (összhúzékony, izom-) f., pl. aktin, miozin - transzport (szállító) f., pl. hemoglobin - enzimek, pl. lipáz, elasztáz - információs f. - receptorok - hormonok, pl. inzulin - markerek (jelölő f.-ék) - toxinok (mérgek), pl. amanitin (a gyilkos galóca toxinja) v. a botulin - immun- (védő-) fehérjék, pl. γ-globulin. 3. Alak szerint: - fibrilláris - globuláris A fibrilláris fehérjék egy irányban megnyúltak, ilyen a hajszál, a selyem, az inak fehérjéi, a kollagének. Ezek vázfehérjék (szkleroproteinek). Ezen vegyületek molekuláiban meghatározott rendezettség található. A globuláris f.-k megközelítőleg gömb alakúak (szferoproteinek). Ezek fiziológiailag aktív fehérjék (enzimek, hormonok). A fehérjék élettani szerepe: - ld. funkció szerinti csoportosítást! Az enzimek Az enzimek biokatalizátorok, azaz az élő szervezetben lejátszódó biokémiai folyamatokat beindítják, fenntartják, gyorsítják. Alapvető jelentőségűek, mert minden biokémiai folyamat az irányításuk alatt áll. Az enzimek csoportosítása: 1. felépítés szerint: - protein (egyszerű fehérje) - proteid (összetett f. , holoenzimnek is hívják). Részei: - fehérjerész (apoenzim) - nem-fehérje-rész - koenzim - prosztetikus csoport
A koenzim gyenge kötéssel kapcsolódik az apoenzimhez, pl. acetil-koenzim-A, NAD, Mg++, Mn++. A prosztetikus csoport erős (kovalens) kötéssel kapcsolódik az apoenzimhez. Pl. a vitaminok jó része és a Cu++ 2. funkció szerint: - hidroláz (hidrolitikus hasításra képes) - izomeráz (molekulán belüli átrendezések) - ligáz (összekapcsol) - transzferáz (molekulacsoportok átvitelére képes) - oxidoreduktáz. Az enzimek katalitikus hatásáért az aktív centrumok felelősek. Az aktív centrum a polipeptid lánc egy része, amely a lánc meghatározott hajtogatottsága révén jön létre. Az enzimfehérjék koagulálódása miatt ez az aktív centrum széthajtogatódik, aktivitása megszűnik, az enzim elveszti katalizáló képességét. Az enzimtevékenység során az átalakítandó anyag a szubsztrát (S). A végtermék a produktum (P) és az enzim (E): E + S ↔ [ES] ↔ E + P Az enzimek a legnagyobb aktivitást csak szűk optimális körülmények között fejtik ki. Ezek: - ideális pH (az emberi test belsejében 7,45, kivétel a gyomor és a hüvely ürege) - megf. hőmérséklet (36-36,5 ºC) - meghatározott ionok jelenléte (festékképzésben Cu++, véralvadásban Ca++). Az enzimek jellemző tulajdonságai még: - specifitás (fajlagosság): egy biz. enzim csak egy biz. folyamatot képes katalizálni, de azt oda-vissza) - csak olyan folyamatokat tudnak katalizálni, amelyek termodinamikailag lehetségesek (tehát spontán módon is lezajlanak, ha optimálisak hozzá a feltételek). Az enzimek azáltal teszik optimálissá a feltételeket, hogy csökkentik (mintegy helyettesítik) az aktiválási E-t, - kis mennyiségű enzim nagy mennyiségű szubsztrátot képes átalakítani, - globuláris fehérjék, - a szabadenergiaváltozás negatív előjelű. Biz. anyagok gátolják a működésüket, ezek az inhibitorok v. enzimgátlók. Enzimgátláson alapul számos gyógyszer hatása, vagy a kozmetikai gyakorlatban a pigmentrendellenességek kezelése bizmutsókkal. A bizmut a pigmentképzésben szereplő Cu++-ionokat helyettesíti (szorítja ki). Beépülnek a helyükre, feladatukat viszont nem látják el (mint a zárba beletört rossz kulcs). Ez reverzibilis gátlás. A fehérjék kozmetikai szerepe: - trofikus krémek hatóanyagai, - a tojásfehérje (albumin) szeborreás bőrtípusok kezelésére jó, - a tej fehérjéje (a kazein) nyugtató, gyull. csökkentő. (Nagy mennyiségben pl. a túróban.) - a placenta, lóvérszérum, méhpempő: tápláló, regeneráló, - a nyákanyagok is sok fehérjét tartalmaznak, - az enzimhatás kiaknázása: az ún. biológiai peelingekben. Pl. papain, pepszin, pankreatin, ficin, bromelain. A fehérjetartalmú anyagokkal szemben gyakori az allergia, kérdezzük ki vendégeinket!
A LIPIDEK – ZSÍROK, OLAJOK Különböző kémiai szerkezetű, vízben nem, csak apoláris oldószerekben (kloroform, benzol, benzin, alkohol, aceton, éter) oldódó szerves vegyületek. Makromolekulák. A szénhidrátokhoz hasonlóan C-ből, H-ből és O-ből állnak. De! Jóval kevesebb O-t, helyette jóval több H-t tartalmaznak. (Kb. 2x annyi oxidálható kötést, így 2x annyi energiát tartalmaznak, mint a szénhidrátok.) Fontosabb csoportjaik: ● A neutrális zsírok a glicerinnek zsírsavakkal alkotott észterei. A zsírsavak lehetnek: telítettek: - laurinsav: C11H23COOH - mirisztinsav. C13 H27COOH - palmitinsav: C15H31COOH - sztearinsav: C17H35COOH telítetlenek: - olajsav: C18 , 1x-esen telítetlen - linolsav: C18 , 2x - linolénsav: C18 , 3x - arachidonsav: C20 , 4x A telített zsírsavak szilárdítják, a telítetlenek folyékonnyá teszik a lipideket. A szobahőmérsékleten szilárd lipidek a zsírok, a szobahőmérsékleten folyékony lipidek az olajok. Egyébként az alapszerkezetük azonos. ● A viaszokban a zsírsavak nem glicerinhez, hanem hosszú szénláncú alkoholokhoz kapcsolódnak. Viaszok az élővilágban felszínen található protektív (védő) anyagok. A faggyú alkotói között is megtalálhatók. Avasodás: a lipidek szobahőmérsékleten, oxigén jelenlétében szénhidrogénekre, ketonokra, alkoholokra, aldehidekre esnek szét. A zsírok feladatai: - tartalék tápanyag - mechanikai védelem - hőszigetelés - esztétikai szerep - vitaminok oldószerei Fő tömege a bőralja zsírszövetében található, az elhízással nő a belső szerveket körülvevő kötőszövetben a zsír aránya.
LIPOIDOK – ZSÍRKÍSÉRŐK Amfipatikus vegyületek: az apoláris rész mellett poláros részt is tartalmaznak. Tehát a molekulának van egy vízzel kapcsolódni képes részlete is. Csoportjaik: 1. szterolok (szteroidok) 2. foszfatidok 3. glikolipidek 4. szfingolipidek 5. terpének Szterolok: szterán (gonán)-vázas vegyületek. Ide tartoznak a a, szterinek - zooszterinek: koleszterin, lanoszterin - fitoszterinek: β-szitoszterol, sztigmaszterol: táplálkozási szempontból fontosak, csökkentik az LDL-koleszterin felszívódását és beépülését a membránokba, érfalba - mikoszterinek: pl. az ergoszterin, amiből UV jelenlétében képződik a D2-vitamin (ergokalciferol) A koleszterin jelentősége: - egyes hormonok és vitaminok bioszintézisének kiinduló vegyülete (tesztoszteron, progeszteron, ösztrogének, D3-vitamin) - sejthártya-alkotó. Mivel olvadás pontja 150 ºC, így szilárdítani, merevíteni képes azt. A koleszterin túladagolása: - epekő, érelmeszesedés, érszűkület → magas vérnyomás, agyvérzés, infarktus, trombózis - xanthoma, xanthelasma, lipoma, korpás szeborrea A koleszterin bőrre gyakorolt hatása: - szabályozza a faggyúmirigyek működését - segíti a hám vízfelvevő-képességét A koleszterin kozmetikai szerepe: - emulgeátor - hatóanyag b, epesavak c, szteránvázas hormonok: tesztoszteron, progeszteron, ösztrogének Foszfatidok: hasonló felépítésűek a neutrális zsírokhoz (glicerin+3 zsírsav), de a „képletük”: glicerin + 2 zsírsav + 1 N-tartalmú poláros molekula, ami lehet pl. - kolin (→ lecitin) - szerin - inozitol A foszfatidok jelentősége: - a membránok fő alkotói - emulgeátor A foszfatidok előfordulása: - sejthártyában (minden élőlényben) - növényi zsiradékokban - tojás sárgájában és a szójában van nagy mennyiségben A foszfatidok bőrre gyakorolt hatása: - hidratáló, ezáltal ránctalanító és puhító
A foszfatidok kozmetikai szerepe: - emulgeátor - liposzóma-alap - hidratáló, öregedésgátló A glikolipidek „képlete”: glicerin + 2 zsírsav + 1 cukor v. cukoralkohol. Receptorok és sejtfelszíni antigének, pl. ABO-vércsoport kial. A szfingolipidek képlete a foszfatidokéhoz hasonló,de a glicerin helyett egy szfingozin nevű telítetlen aminoalkoholhoz kapcsolódnak a ligandumok. Membránlipidként fontosak. Két jelentős képviselőjük a - szfingomielinek: szfingozin + 1 zsírsav + 1 foszforsav + 1 N-tart. bázis. Az idegsejtek hosszú nyúlványán található velőshüvelyt (mielinhüvelyt) alkotják. - ceramidok: a szfingozinnak zsírsavakkal alkotott észterei. Sejthártya-alkotó és a hám intercelluláris lipidjének fő komponense. A terpének izoprén egységekből felépülő szénhidrogének. Sok köztük a fényelnyelő pigment (pl. karotinok: β-karotin, likopin) és sok az illat- és aromaanyag is (pl. kámfor, mentol, a farnezol, geraniol, a terpinen-4-ol).
