Biokémia

Elsõdleges biogén elemek:
Szén: Növényeknél szerves molekula, legegyszerûbb olyan atom, amely 4erõs kovalens kötést tud létrehozni, stabil szerkezetû, egyenletes térkitöltés (tetraéderes), korlátlan számban kapcsolódhatnak
Hidrogén: szerves molekula, a H2O alkotórésze, az élõlények energia termelõ folyamataiban vesz részt
Oxigén: szerves molekula, a H2O alkotórésze, az élõlények vízbõl, légkörbõl veszik fel
Nitrogén: aminosavak felépítése (-> fehérjék), nukleinsavak felépítése (DNS, RNS)
Foszfor: nukleinsavak, energiaforgalmak
Kén: fehérjék alkotórésze, energia forgalom jelentõs
Másodlagos biogén elemek:
Na, K, Mg, Ca, Cl=> izomsejtek, idegsejtek mûködése
Fe, Cu, Co(kobalt), Mn(mangán)=> elektron leadó és felvevõ folyamatokban vesznek részt
Csak bizonyos fajokban:
Szilícium (Si)- szivacsok váza, zsurlók sejtfala; Jód (I)- emberi pajzsmirigy; Fluor (F): fogzománc; Molibdén (Mo); Alumínium (Al); Vanádium (V)- tengeri alga
Víz (H2O), mint szervetlen vegyület:
Dipólus molekula (poláros)-> O felõl negatív, H felõl pozitív; H-O-> erõs kovalens kötés; H körül kevés elektron,-> másik H2O O-jával gyenge H kötést tud kialakítani
Jellemzõi: konyhasó vízben hamar szétáramlik-> disszociál; poláros vegyületek a H2o-val H kötést alakítanak ki, pl.: cukor; apoláros vegyületek: nem oldódnak H2O-ban, nem képesek H kötésre, pl.: olaj; jó hõstabilizátor: nagy a hõkapacitása és a párolgáshõje-> élõlények hõszabályozása; szállítóközeg, kémiai reakciók kiindulási anyaga vagy végterméke. Hidrolízis: különbözõ vegyületek, vízfelvétellel történõ szétbomlása Kondenzáció: vízkilépéssel, kémiai kötések jönnek létre Gyors a diffúziója: az anyagok a nagyobb koncentráció felõl a kisebb felé vándorolnak (szétterjedés) Ozmózis: az oldatban lévõ féligáteresztõ hártyán, csak a kis molekulájú oldószer áramlik át a nagyobb molekulájú oldott anyag felé a hígabb oldat nyomást fejt ki a féligáteresztõ hártyára
Szerves anyagok:
I. lipidek: zsírszerû anyagok, apoláros oldószerben jól oldódnak, pl.: éter, benzol, molekulájuk nagy észe C, H => nagy energia tartam.
Egyszerû zsírok (nutrális) (18%-a az embernek):
Szerkezetük: 3zsírsavlánc glicerinnel összekapcsolva alkot egy zsírsav molekulát, apolárosak., kondenzáció segítségével jönnek létre, észter kötéssel kapcsolódnak, hidrolízissel bontható fel a kötés, pl.: zsír avasodása
Jellemzés: leggyakoribb lipidek; tartalék tápanyagok (felesleges tápanyagok zsírokká alakulnak és a szövetekben felhalmozódnak); növényekben olajok formájában fordul elõ, pl.: magvakban; jó hõszigetelõ, pl.: jegesmedve, fóka, bálna; védelem (mechanikai- zsírpárnák); oldószerek- D, E, K, A vitaminok (zsírban oldódnak), elõfordulásuk: zsírszövetben, sejtekben
Összetett zsírok:
1. Foszfatidok: szerkezete: glicerin+ 2zsírsav+ foszforsav -> két polaritású molekula: apoláris farki rész- hidrotób (víztaszító), poláros feji rész- hidrofil (vízkedvelõ); feladata: határhártyák, membránok kialakítása, pl.: sejthártya; vizes környezetben kettõs réteget képeznek
2. Viaszok: szerkezete: hosszú szénláncú karbonsavak+ alkoholok; a méhkaptárok építõanyag, növényi levél bevonata
3. Szteroidok: szerkezet: 3db hat tagú és 1db öt tagú gyûrûbõl áll+ eltérõ funkciós csoportok; feladata: 1. koleszterin: a sejthártyában a foszfatid molekulák apoláros farki részét rögzíti, állati zsírokban felhalmozódik-> ember felveszi-> a vérben állandó szinten van 2. epesav: máj a vérbõl felvett koleszterinbõl készíti, feladata a zsírok emulgeálása (apró cseppekké bontása); 3. szteránvázas hormonok: fõként nemi hormonok
4. Karotinaidok: konyugát kettõs kötések, jól gerjeszthetõk- elektronok mozgása-> színes molekulák, pl.: karotin (sárgarépa), likopin (paradicsom), xantofill (sárguló levelek)
II. Szénhidrátok:
Felépítésük: C, H, O; H:O = 2:1
Szerepük: növényi sejtek felépítõ anyaga, tartaléktápanyag (az O miatt 1 az energia, amit adnak), tápanyag, melyet közvetlenül vagy közvetve a növénybõl vesznek fel -> állatok (szénhidrátokat a zöldnövények állítják elõ a fényenergia segítségével- fotoszintézis-> 6H2O+6CO2->(FÉNY) C6H12O6+ 6O2), Kevésbé raktározódnak, a szervezetben zsírokká alakulnak; fajtái: egyetlen alapegységbõl álló molekulák (monomer)-> összekapcsolódva makromolekulát alkothatnak (polimer)
1. Monoszaharidok: jellemzõik: fehér, kristályos vegyületek-> édesek, jól oldódnak vízben, vizes oldataik jól szállíthatók (vér) Glükóz: szõlõcukor C6H12O6 , hattyú gyûrûje van(hexóz), a fotoszintézis végterméke, testek tápanyaga, emberi vérben állandó, szabályozott szinten van; Fruktóz: C6H12O6 más az atomok kapcsolódási sorrendje Ribóz(C5H10O5), Dezoxiribóz (C5H10O4)-> 5 tagú gyûrû, nukleinsavak alkotóelemei RNS, DNS
2. Diszaharidok: 2 monoszahariból álló makromolekulák, 2 gyûrû között kondenzáció-> 1O teremt kapcsolatot-> glikozid kötés, fehér, vízben oldódó, kristályos Szaharóz(répacukor, nádcukor)glükóz és frukóz összekapcsolódása, emberi tejek tápanyaga lassabban haszn. fel, mint a glükóz, Laktóz (tejcukor) glükóz és galaktóz együtt
3. Poliszaharidok: több száz v.ezer monomerbõl állnak, nagyon stabil, nem édes, nem oldódik vízben Keményítõ: glükózból épül fel, elágazó, vagy spirális szerkezetû, tartalék energiaforrás, növényi amilóz (fotoszintézis során jön létre) sejtekben tárolódnak, pl.: burgonya, rizs, búza; állati glükogén, pl.: az emberi májban-> néhány óráig tárolódik=> zsír lesz belõle Cellulóz: növények vázanyaga, sejtfalanyag, glükózokból egyenes láncot képez, melyek hidrogén kötésekkel kötegekbe rendezõdnek, néhány állat táplálékként használja, pl.: a patások ezek készülnek belõle: papír, pamut, vatta, filmek, kender és len tárgyak; Kitin: cellulózhoz hasonló felépítésû, jó vázanyag, pl.: rovarok és gombák sejtfala
III. Fehérjék
Sokrétû, biológiai jelentõségû, instabil makromolekulák
Legfontosabb szerepük: anyagcsere folyamatok gyorsítása, katalizálása (katalizátorok nélkül nem mennek végbe kémiai reakciók a szervezetben.
A szervezet katalizátorai: Enzimek -> olyan fehérjék, melyek gyorsítják a kémiai reakciókat,
Mûködése: 1. enzim felületén megköti a rá jellemzõ kiindulási anyagokat, 2. a kiindulási anyagok között végbe megy a reakció, 3. a reakció végterméke leválik az enzimrõl.
További szerepük: immunanyagok, védekezõ anyagok, szállító molekulák
Felépítésük: az aminosavak peptid kötéssel, kondenzációval kapcsolódnak egymáshoz=> sok aminosav összekapcsolódásakor polipeptid lánc jön létre
Az élõlények 20féle aminosavból épülnek össze, pl.: glicin, analin
Aminosavak oldalláncai nagyon változatosak: apoláros, poláros, savbázis
1. Protein: csak aminosavakból állnak (egyszerû fehérje)
2. Proteid: aminosavak mellett más, nem fehérje jellegû csoportok kapcsolódnak
A fehérjék szerkezete nagyon változatos, külsõ hatásra nagyon érzékenyek: hõmérséklet növekedés következményében a kötések felbomlanak, biológiai tulajdonságaikat elvesztik (denaturálódnak) a láncuk szétcsavarodik, kicsapódnak (konguláció) pl.: tojásfehérje megkeményedése, magas láz
Denaturációra példák: habverés, ultraibolya sugárzás hatása, kémhatásváltozás
Elsõdleges szerkezet: aminosavak kapcsolódási sorrend cseréje, már egy aminosav cseréje is megváltoztatja, mindenfajnak megvannak a saját fehérjéi (fajspecifikusok) a fehérjék jelölik meg a saját sejtjeiket, a fehérjék ismerik fel az idegen anyagokat
Másodlagos szerkezet: a polipeptid lánc hajtogatódása hozza létre, a fehérje láncok térbeli elhelyezkedésére két stabil szerkezet jellemzõ: alfa: a lánc egy stabil csavarmenetet követi, béta: a láncszakaszok egymás mellett fekszenek
Harmadlagos szerkezet: a fehérje lánc teljes térbeli elrendezõdése, pl.: tömör szerkezetû lesz, felgombolyodik
Negyedleges szerkezet: a fehérjék nagy része, több egységbõl álló óriás molekulát alakít, ezen molekulák egységeinek térbeli összekapcsolódása és elrendezõdése a negyedleges szerkezet, pl.: hemoglobin
IV. Nukleinsavak
Nukleotidok: a nukleinsavak felépítõje
Foszforsav+ 5szénatomos cukor (ribóz v. dezoxi) + N tartalmú szerves bázis( két fajtája: 1.: purimvázas- 9tagú gyûrûs szerkezet, pl.: amedidin, guamin 2.: pirimidin: 6 tagú gyûrûs szerkezet, pl.: titmit, citizin, uracil)
Timit, citizin, uracil kondenzációval kapcsolódik össze, pl.: adenozintrifoszfát (ATP)- 3 foszforsav + ribóz+ adehin, ha 1foszforsavat elveszünk->ADP, ha 2 foszforsavat veszünk el-> AMP
Energia megmaradás és központi elemei: fényE-> kémiaiE -> ezt az állatok a növényekbõl felveszik (hõ energia szabadul fel) Nagy energiájú kötéseket tartalmazó molekulákban tárolódik, pl.: ATP
KoenzimA molekula (KoA): biokémiai folyamatokban-> acetil csoport szállítása
Nikotin Amid addemid dinulladid (NAD): biokémiai folyamat -> H szállítása
DNS:
Felépítése: foszforsav + dezoxiribóz + nitrogén tartalmú szerves bázis (adelin, timin, guanin, citozin => egymással szembe csak meghatározott bázisok állhatnak: adelin + timin vagy guamin + citozin )
Jellemzése: Kettõs láncú molekula és a láncokat a szerves bázisok között kialakult hidrogénkötések tartják össze. Az egyik lánc bázis sorrendje meghatározza a másik bázis sorrendjét. A két lánc egymással ellentétes irányú és jobb menetes csavarodást mutat=> kettõs hélix szerkezet (hélix= spirál) - feltalálói: Wattson, Crick, Wilkins
Szerepe: élõlények örökítõ anyaga, információ tároló, életünk végéig megmarad, kivenni információkat nem lehet, csak lemásolni
RNS:
Felépítése: foszforsav +ribóz + nitrogén tartalmú szerves vegyületek (adelin, uracil, guanil, citozin)
Jellemzése: egyetlen információ hordozó szálból áll, amely változatos térszerkezetû. Rövid ideig mûködnek (nem marad meg egész életünk során)
Szerepe: információt a DNS-rõl a felhasználási helyre szállítja MRNS (Messenger), fehérje szintézis folyamatokban vesz részt rRNS (riboszómális RNS), aminosavakat szállít a fehérje szintézis helyére tRNS (transferRNS)