Biológia - Biokémia I

Biokémia 1.

Elemek, vegyületek

Az élő anyag elemi összetétele:

Ø élő szervezetek tömegének több, mint 95%-át és atomjainak több, mint 99%-át 4 elem → O, H, C, N

Ø ugyanazok a kémiai elemek az élő szervezetekben és az élettelen anyagi

Ø világban → csak eltérő arányban és más vegyületekben

Ø szilícium nagyon gyakori a Földön, de élő szervezetben csak ritkán fordul elő

Ø kevés számú elem, de a különböző molekulák száma milliós nagyságrendű

Ø ok: a szén sok, eltérő felépítésű vázat tud létrehozni

Biogén elemek:

Ø elemek, amelyek atomjai az élő szervezetek vegyületeit építik fel

Ø elemek 20-30%-a

Ø elsődleges biogén elemek:

○ minden élőlény számára nagy menny. szüks.

○ szén, hidrogén, oxigén, nitrogén

Ø másodlagos biogén elemek:

○ kisebb mennyiségben vesznek részt az élőlények felépítésében

○ kálium, nátrium, magnézium, kalcium, vas, klór, foszfor, kén

Ø nyomelemek:

○ nagyon kis menny. szükséges, de nélkülözhetetlenek

○ állandó feleslegük betegséget okoz

○ Mn, Hg, Al, Cr, Cd

Az élet szénalapúsága:

Ø szénlánc alkotja az élő szervezetek szerves molekuláinak vázát

Ø az összes elem közül csak a szén atomjai képesek egymással korlátlan mennyiségben/hosszúságban összekapcsolódni

○ változatos, elágazó, el nem ágazó, gyűrűs

○ szerves vegyületek lehetséges száma korlátlan

Ø atomszerkezeti ok:

○ a periódusos rendszer 6. eleme:

■ 6 protonja és 6 elektronja van

○ II. periódus 4. eleme:

■ belső elektronhéjon 2 elektron, külsőn 4 elektron

○ 4 azonos erősségű kovalens kötést tud létrehozni más atomokkal, hogy még az atominál is stabilabb, molekuláris szerkezetűvé váljon

Ø molekulaképző sajátosság:

○ korlátlan számú, különböző formájú szénváz létrehozható

○ ezekre még több heteroatom (pl. O, N, S) kapcs. → még többféle vegyület

○ a szénvegyületek sokfélesége → élő rendszerek sejtes működése

Szervetlen vegyületek

Fogalmak:

Ø hidrolízis

○ biomolekulák kémiai kötéseinek bontása vízmolekula beépítésével (addíciójával)

Ø kondenzáció

○ kémiai kötések jönnek létre vízkilépés mellett

○ a hidrolízis ellentétes folyamata

Ø polaritás

○ pl. a vízmolekula

○ nem azonos az elektronok eloszlása, az oxigénatom erősebben vonzza magához a két kovalens kötés elektronjait, mint a hidrogének

○ apoláris molekulák: ezekben az elektronvonzó erők kb. kiegyenlítettek

Szén-dioxid:

Ø standard körülmények között gáz halmazáll.

Ø színtelen, szagtalan

Ø apoláris

Ø szén legoxidáltabb állapota

Ø levegőnél nagyobb sűrűségű → talajhoz közel halmozódik fel

Ø levegő kb. 0,040 V/V% (100 éve kb 0,028% volt)

Ø üvegházhatású

Ø légkörbe kerülése:

○ vulkanizmus

○ tengerek kötött szén-dioxidjából

○ C-tart. anyagok égetésével

○ ipari folyamatok

○ légzés - biológiai oxidáció

Ø légkörből kikerülése:

○ fotoszintézishez kell:

■ növények és algák megkötik a levegőből: C-t beépítik saját szervezetükbe

○ növényevők, mindenevők szervezetébe kerül

○ lebontó szervezetekbe kerül/

○ fosszilis tüzelőanyagokká alakul/

○ üledékként karbonátos kőzetté alakul

Ø szén-dioxid és oxigéngáz szerepe az életfolyamatokban

○ az aerob működésű szervezetek légzési gázai

○ tápanyagok, mint szerves vegyületek széntartalma a kémiai kötéseikben raktározott energia kinyerésének folyamatában, a biológiai oxidáció (sejtlégzés) során oxigénnel reagálva szén-dioxiddá alakul

○ kikerül a légkörbe, növények kivonják széntartalmát glükózzá alakítják, oxigén felszabadulása mellett → fotoszintézis

Víz - H2O:

Ø poláris

Ø sejtek tömegének nagy része

Ø reakcióközeg

Ø reakciópartner

Ø jó diffúziós képesség → anyagok szállítása

Ø hidrolízis, kondenzáció

Ø élettér

○ 4C-on lesüllyed, itt vészelik át az állatok a telet

Ø kohéziós erő:

○ vízmolekulák között hat

Ø adhéziós erő:

○ víz és más poláris anyagok közötti összetartó erő

○ pl. hajszálcsövesség → növények vízszállítása

Ø viszonylag nagy fajhő

○ mennyi energia adott menny. 1C-ra felmelegíteni

Ø ozmózis, plazmolízis

Ø sejtek tömegének 65-80%-a

Ø 105° kötésszög, V-alak

Ø dipólusos → poláris kötések → töltés többletek

○ lehetőség hidrátburok képzésére

Ø kiváló oldószer

○ apoláris anyagokat eloszlatja - diszpergálja

Ø nagy felületi feszültség

○ levegővel érintkező részen hidrogénköt. befelé

○ néhány rovar tud járni a vízen

További szervetlen biogén vegyületek:

Ø kálium-klorid (E 508)

○ idegek, izmok működéséhez kell + ízfokozó

Ø nátrium-klorid = só

○ megfelelő ozmózisnyomás fenntartása, gyomorsavképződés stb.

Szerves vegyületek

Jellemzőik:

Ø szerves vegyületek váza egy színlánc

Ø C-atomok között kovalens kötés

Ø szénhidrogének:

○ a C-atomokhoz csak H-atomok kapcs.

Ø beépülhet más is a molekulába:

○ O, N, S, P

Oxigéntartalmú szerves vegyületek:

Ø funkciós csoportok:

○ oxocsoport

○ aldehidcsoport

○ ketoncsoport

Ø alkoholok:

○ C_nH_2n+1–OH

○ a szénhidrogén egy vagy több hidrogénatomját hidroxil csop.-ra cseréljük

○ molekula hidroxilcsoport felé eső vége poláris

Ø oxovegyületek

○ az O két kovalens kötéssel kapcs. a C-atomhoz

○ láncvég: aldehid funkciós csop.

○ láncköz: ketoncsop.

Ø karbonsavak

○ funkciós csoportjuk a karboxilcsop. (COOH)

○ sejtek a.cs.f.-ben fontosak

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek:

Ø aminok

○ (-NH₂) kapcsolódik a szénatomhoz

○ aminosavak:

■ olyan szerves vegyületek, amelyek molekuláiban mind a karboxilcsoport, mind az aminocsoport megtalálható

■ biológiailag legjelentősebb aminok

■ belőlük épülnek fel az élet molekulái → a fehérjék

■ 20 (22) aminosav → csak oldalláncukban kül.

○ esszenciális aminosavak:

■ az életműködéshez szükséges olyan aminosavak, amiket az emberi szervezet nem tud előállítani, így táplálékkal kell felvenni

■ növényi táplálékok nem mindig tartalmazzák az összeset

● tojással, tejjel együtt már igen

Ø amidok

○ amidcsoport →

Ø heterociklusos vegyületek

○ a szénláncban a N egy C helyére épül be

○ gyűrűs szerkezetű molekula

○ 6 delokalizált elektronból álló aromás gyűrű → stabil

○ pl. piridin, pirimidin, imidazol, purin

Lipidek

Jellemzők:

Ø zsírszerű anyagok

Ø molekuláik nagyobb része apoláris

Ø C-H kötések oxidációjával (főleg a hidrogén vízzé oxidálásával) → nagy mennyiségű energia szabadulhat fel → egyik legfontosabb szerep az energiatárolás

Neutrális zsírok (trigliceridek):

Ø glicerin (háromértékű alkohol) zsírsavakkal alkotott észterei

Ø glicerin és három zsírsav észterkötéssel kapcs.

Ø összetett lipidek

Ø minél több telítetlen zsírsav, annál folyékonyabb

Ø zsírsav:

○ hosszú szénláncú (12-14 szénatom) telített vagy telítetlen szerves savak

○ az élő szervezetben páros szénatomszám

Ø leggyakoribbak:

○ palmitinsav C₁₆H₃₂O₂

○ sztearinsav C₁₈H₃₆O₂

○ olajsav C₁₈H₃₄O₂

○ linolsav C₁₈H₃₂O₂

Ø biológiai szerep:

○ energiatárolás

■ tartalék tápa. az állatok zsírszövetében

○ hőszigetelés

○ mechanikai védelem

○ zsírban old. vitaminok

■ raktározza akár évekig

■ hipervitaminózis

Ø növények:

○ az olajat rakt. alapszövetben különítik el

○ pl. repce, napraforgó, dió

Ø jól old. alkoholban

Ø ∅ old. vízben

Ø telített zsírsav:

○ csak 1x szén-szén kötések

Ø telítetlen zsírsav:

○ tart. 2x kötést is

Ø omega zsírsav:

○ a karboxilcsop.-tól legtávolabbi (omega) C- atomtól kezdve számozva a 3-mas, 6-os és 9-es helyen kettős kötést tart.

Ø képződés:

○ a glicerin hidroxilcsoportjai és a zsírsavak karboxilcsop. közötti kondenzációs reakcióval

○ észterkötés alakul ki

Ø hidrolizálhatók: alkohol + zsírsavak

Ø környezetünkben tal. zsírok/olajok eltérőek

○ zsírokban nagyobb arányban telített zsírsavak

○ olajokban nagyobb ar. telítetlenek

○ csak telített > szabályos alak

○ ha telítetlen is → szabálytalan alak, nehezebben szab. kristályrácsba

○ 25°C-on áll.:

■ zsírok → szilárdak

■ olajok → folyékonyak

○ áll. növényi olaj, állati zsír, de pl. csukamájolaj, kókuszzsír

Ø telítetlen zsírsavak tartalmazó olajok fogy. előnyösebb a zsíroknál

○ alacsonyabb energiatart.

○ telítetlen kötések → reakció az a. cs. f. során képződő, sejteket

○ károsító szabad gyökökkel

○ nem hoznak létre plakkokat

Ø zsírszövet

○ felhalm. az emberben nemi hormonok bef.

■ férfiak: tesztoszteron → hasfalon

■ nők: ösztrogén → bőraljában egyenletesen

Foszfatidok:

Ø foszfatidsav:

○ glicerin 2 hidroxilcsop.-ját zsírsav észteresíti, 3.-hoz foszforsav kapcs.

Ø foszfatidmolekula:

○ a foszforsavat még észteresíti egy szerves vegyület

■ pl. kolin, szerin, inozitol

○ pl. lecitin (tojássárgája)

■ kolin + foszfát + glicerin + zsírsavak.

Ø biológiai jelentőség:

○ biológiai membrán képzése

■ kettős foszfatidréteg a sejtek körül

■ hidrofil fejek a sejten kívüli és sejten belüli tér felé

■ hidrofób farokrészek egymás felé

■ folyékony mozaik modell

● folyékony struktúra

● mozaikosan membránfehérjék épülnek be

○ folyadékban kolloid méretű micellákat

■ 50- 100 foszfatidmolekula apoláris résszel egymás felé

■ belső térbe zsírban old. anyagok kerülhetnek

● pl. koleszterin, DEKA-vitaminok

○ liposzómák

■ foszfatidmolekulák kettős rétegben

■ vízben oldódó molekulák sejtbe juttatása

■ kozmetika

Szteroidok:

Ø szteránváz

Ø változatos kapcsolódó oldalláncok

Ø hormonok

○ tesztoszteron, ösztrogén, progeszteron, aldoszteron, kortizol, szexuálszteroidok

Ø nem hormonhatású anyagok:

○ epesavak, D-vitamin, koleszterin

Ø elnevezések → gyűjtőnevek

Ø szteroidhormonok

○ apolárisak

○ globulinok szállítják a sejtekhez - átoldódnak a sejthártyán

○ funkciók:

■ női nemi hormonok:

● ösztrogén:

○ petefészek tüszőhámsejtjei, terhesség alatt méhlepény is termeli

○ menstruáció után a méhnyálkahártya reg.

○ méhnyálkahártya megvastagodását, terhesség fenntartását seg.

○ másodlagos nemi jellegek kial.

● progeszteron:

○ petefészekben tüszőrepedést köv. kial. sárgatest term.

○ méhnyálk. további vastagodását → h hólyagcsíra befog.

○ terhesség alatt méhlepény is term. → terhesség fennt.

■ férfi nemi hormonok

● tesztoszteron

○ herék Leydig- sejtjei term.

○ hímivarsejtek term. fok, másodlagos nemi jell.

■ mellékvese kéregállománya term.

● aldoszteron

○ Na⁺ visszaszívását fokozza a vesékben

○ alacsony sóbevitel esetén a vér ozm. konc. és térf. fennt.

● kortizol

○ cukorháztast. → növeli a vérc. szintet

Ø koleszterin

○ nem hormonhat., minden sejt term.

○ minél több a sejthártyában → kevésbé engedi poláris molekulák diffúzióját

○ szteránvázas hormonok kiindinduló vegyülete

○ szállítása vérben:

■ LDL-koleszterin gömböcskék → atherosclerosis

Ø epesavak

○ máj term. - epehólyag rakt.

○ amfipatikusak

○ segítik a zsíremésztést - DE ∅ emésztőenzim!

○ emulzióban tart. a zsírokat

○ aktiválja a lipáz enzimet → emésztés gyorsítás

Ø D3-vitamin

○ szervezet norm. Ca-anyagcs.-hez szük. zsírban old. vit.

○ részben tápl. vesszük fel

○ részben bőrben állítjuk elő UV seg.

■ koleszterin előanyag képz. a bőrben

■ UV hat. inaktív D3- vit. a bőrben

■ májban rakt. → tovább módosul

■ vesében → aktív vitaminná

○ fok. a Ca⁺ felszívódását a bélből → emeli a vér Ca konc.

○ elősegíti a Ca beépülését a csontokba

Karotinoidok:

Ø 5 C- atomos izoprén molekulájának kül. számú többszörösei a terpének és karotinoidok

Ø a molekulában sok konjugált kettőskötés

○ π- elektronjai delokalizálódnak

○ látható fény fotonjai gerjesztik

○ elnyelt, kisugárzott energia → fotonok - színes molekulák

Ø fotokémiai szerep:

○ a fény energiáját megkötik és kémiai energiává alakítják

○ élő szervezetek számára használható fényenergia

Ø konjugált kettőskötés-rendszerek

○ 1x és 2x kötések felváltva

Ø növények:

○ fotoszintetizáló sejtekben → az energia a fotorendszer kp.-i

○ molekulája → a klorofill-A felé továbbítódik

Ø ember:

○ szem retináján tal. fotoreceptorsejtek tart.

■ a csapok, pálcikák

■ A-vitamint, retinalt

○ az itt elnyelt fényenergia a látóbíbor fehérjéjének, az opszinnak adódik át → térszerkezete megvált.

■ pálcika: rodopszin

■ csap: jodopszin

Ø példák:

○ likopin

■ paradicsom termésének piros színe

○ karotin

■ sárgarépa karógyökerének színe

■ A-vitamin előanyaga

■ fotoszintetikus pigment

■ oxidált származéka → sárga xantofill

○ A-vitamin

■ bőrvédő

■ rodopszin kial. részt vesz

Szénhidrátok

~ szén, hidrogén, oxigén ~

a sejt/szervezet energiaháztartása, felépítése

Csoportosítás:

Ø egyszerű CH-k

○ monoszacharidok → cukrok

Ø összetett ch-k

○ diszacharidok → cukrok

○ poliszacharidok

Monoszacharidok:

Ø legegyszerűbb CH-k

Ø egyszerű cukrok

Ø ø hidrolizálhatóak

Ø poláris, vízben old.

Ø édes ízű, sejthártyán átjutó

Ø 3-7 db C-atom

○ trióz, tetróz, pentóz, hexóz, heptóz

Ø C:H:O → 1: 2: 1

○ pl.: C₆H₁₂O₆

Ø glükóz (szőlőcukor)

○ sejtek energiaforrása

Ø fruktóz (gyümölcscukor)

○ gyümölcsökben

Ø galaktóz

○ tejben fordul elő

○ 4. C-atomján tér el a glükóztól

Ø glicerinaldehid:

○ anyagcs.f. fontos köztes terméke

○ glicerinaldehid–3–foszfát

Ø trióz → 3 C-atomos cukor

Ø pentóz → 5 C-atomos cukor

○ nukleinsavak alkotói

○ DNS-t kiv. minden nukleotid vegyületben ribóz C₅H₁₀O₅

○ DNS → dezoxiribóz C₅H₁₀O₄

Ø hexóz → 6 C-atomos cukor

○ leggyakoribbak

○ pl. glükóz - fotoszintézis során kel.

Glükóz:

Ø szinte minden élőlény sejtjeiben

Ø sejtek ált. táplálékmolekulája

Ø anaerob körülmények között is lehet energiát nyerni belőle

Ø növényekben fotoszintézis során napenergia felhaszn.

○ 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Ø benne energia tár. → növényeket fogy. haszn.

Ø tápl. elfogy. szénhidrátok lebontása során 2872 kJ/mol energia

Ø 1 dm³ vérben kb 1g cukor

○ sejtek csak inzulin jelenlétében kép. felvenni

○ agy számára kizárólagos tápa.

○ többi sejtnek is a leggyorsabban haszn.

Fruktóz - gyümölcscukor:

Ø 2. legfontosabb élelmiszerben előford. monoszacharid

Ø kristálycukor = glükóz + fruktóz diszacharid

Gyűrűs szerk. kial.:

Ø 5 C-atomos monoszacharidoktól kezdődően

Ø vizes oldatban

Ø addíció

Ø lánc utolsó előtti C-atomjához kapcs. oxigén nemkötő elektronpárja

Ø az oxocsop. elektronhiányos C-atomja

α vagy β monoszacharid:

Ø glikozidos hidroxilcsop. helyzetétől függ

Ø gyűrűs molekula síkjához képest

○ α: glikozidos hidroxilcsoport merőlegesen helyezkedik el

■ axiális

○ β: glikozidos hidroxilcsoport a molekula síkjával párhuzamos

■ equatoriális

Ø a hidroximetil-csoporthoz viszonyítva

○ α: glikozidos hidroxilcsoport a molekula túloldalán van

○ β: glikozidos hidroxilcsoport ugyanazon az oldalon van

Ø jelentősége:

○ a glikozidos OH csoportok részt vesznek a di- és poliszacharidok képződésekor a vízkilépéssel járó kondenzációs reakcióban

○ nem mindegy, hogy melyik fajta kapcs. melyikhez

○ glikozidos kötés:

■ a glikozidos hidroxilcsop. helyére más atom vagy atomcsop. kapcs.

Diszacharidok

Jellemzők:

Ø az élő szervezetekben a monoszacharidok vízkilépés közben egyesülnek diszacharidokká

Ø vízben jól old., édes ízű, kristályos cukrok

Maltóz:

Ø malátacukor

Ø glükóz + glükóz

Ø 2 db α–D–glükóz kapcs. össze

Ø α-1;4 -glikozidos kötés

Ø keményítő bontásának köztes term.

Ø van szabad glik. hidroxilcsop. → redukáló hat.

Laktóz:

Ø tejcukor

Ø glükóz + galaktóz

Ø β–1;4–glikozidos kötés

Ø emlősök tejében, energiaszolgáltató

Ø van szabad glik. hidroxilcsop. → redukáló hat.

Szacharóz:

Ø répacukor

Ø glükóz + fruktóz

Ø köznapi értelemben vett cukor, legelterjedtebben haran. édesítőszer

Ø 1;2-glikozidos kötés

○ mindkét alkotórész glikozidos hidroxilcsoportja részt vesz a kötés kial.

○ ∅ szabad glikozidos hidroxilcsop. → ∅ redukáló hatású

Ø oxocsop-tól kezdve számozunk

Poliszacharidok

Jellemzők:

Ø sok monoszacharid-egységből álló makromolekula

Ø ∅ édesek, vízben rosszul vagy egyáltalán ∅ old.

Cellulóz:

Ø növények vázanyaga, sejtfal

Ø több ezer β-1;4-glikozidos kötéssel kapcs. glükóz

Ø vízben ∅ old.

Ø H-kötések stabilizálják

Ø néhány baktérium, eukarióta tudja bontani → celluláz

Ø fehér, rostos, szálas szerk.

Glikogén:

Ø több ezer α-glükóz

Ø de több elágazás → 1,6-kötések miatt

Ø állatok és gombák raktározott tápa.

Ø gerincesekben apró szemcsék formájában májban és harántcsíkolt izmokban rakt.

Ø vízben ∅ old.

Ø kimutatható jóddal → barna szín

Keményítő - amilum:

Ø amiláz (C₆H₁₂O₅)

○ több száz glükóz

○ csak α–1,4–kötések

○ hélix szerk.

○ H-kötések a menetek között

○ Lugol-próba

Ø amilopektin

○ 1,4– és 1,6–glikozidos kötések

○ emiatt elágazó

○ ∅ hélix

Keményítő kimutatása jóddal:

Ø amiláz molekula → hosszú, elágazásmentes spirál

Ø kálium-jodidos jódoldat jódmolekulái beférnek az amiláz spiráljába → ott másodrendű köt.

Ø megvált. a molekula fényelnyelése → színvált.

Redukáló vagy sem?

Ø monoszacharidok

○ glükóz nyílt láncú form. tartalmaz formilcsop. → oxidálható

○ fruktóz nyílt láncú form. ∅ tart. → de lúgos közegben képes glükózzá izomerizálódni → már oxidálható

Ø diszacharidok

○ a szabad glikozidos hidroxilcsop. határozza meg

○ ez a molekularész fel tud nyílni → így formilcsop. → oxidálható

○ maltóz, cellobióz, laktóz → tart.

■ felnyíló molekularész → karbonilcsop.

○ szacharóz → ∅ tart.

Ø redukáló cukrok:

○ amelyek kimutatási reakcióban (pl. ezüsttükör-próba) vált. okoz

Ø nem redukáló cukrok.

○ amelyek kimutatási reakcióban ∅ okoz vált.

Fehérjék

Aminosavakból felépülő polimerek

Fehérjék:

Ø makromolekulák:

○ sok kis molekuláris építőkocka (monomer) által felépített, nagy, polimer molekulák

Ø C, H, O, N, S

Ø monomerjei: 20 féle proteinogén aminosav

○ újabban: 22 féle → nincs klasszikus kodonjuk

○ eltérő arányban, más-más kapcsolódási sorrend

○ peptid kötésekkel

○ α–aminosavak

○ átlagos fehérje: kb. 100-300 aminosavból

Ø legalább 1 aminocsoporttal és 1 karboxilcsoporttal rend.

Ø legegyszerűbb: glicin

Ø láncokká kapcs. → polipeptidek

○ peptidkötés köztük

○ vízkilépés mellett

Ø egy aminosav karbonilcsop. + másik aminosav aminocsop.-ja

○ szervezet ph-körülm. → ikerionos szerk.

○ NH₃⁺ ; COO^-

Esszenciális aminosav:

Ø a szervezet nem tudja előállítani

Ø tápl.-kal kell felvenni

Ø ember esetében 9 ilyen

Ø állati fehérjék teljes mértékben tart.-, vegán → figyelni kell

Oligopeptid:

Ø néhány aminosavból álló rövid lánc

Ø pl. vazopresszin (ADH)

Fehérjék szerkezete

Ø elsődleges

○ aminosavak sorrendje

Ø másodlagos

○ térbeli elhelyezkedés

○ α-hélix, β-redő

Ø harmadlagos

○ teljes lánc térbeli

Ø negyedleges

○ 1 v. több lánc és ezek egymáshoz viszonyított elrendeződése

Elsődleges szerkezet:

Ø aminosav sorrend

Ø minden további szintet ez hat. meg

Ø ha 1 aminosavat is kicserélünk → teljesen más fehérje is lehet

○ sarlósejtes-vérszegénység

Másodlagos szerkezet:

Ø térbeli elrendeződés

Ø egyszerű, ismétlődő, szabályos szerk.

Ø peptidkötések között hidrogénhíd kötések

Ø α - hélix

○ aminosav-oldalláncok a hélixre merőlegesen

○ spirális

Ø β-redő

○ hullámpapír szerű

○ oldalláncok a redő síkja alatt, felett

Ø esetleg rendezetlen lánc

Ø szupermásodlagos szerk.

○ bonyolultabb funkcionális egységek

○ doméneket hoznak létre

○ pl. NAD⁺ kötő domén

Ø 1 fehérjén belül többféle is lehet

Harmadlagos:

Ø a teljes polipeptid térbeli elh.

Ø másodl. szerk. elemek egymáshoz visz. elrend.

Ø stabilitás → aminosav-oldal. közötti kötések

○ apoláris → diszperziós kcsh., Van der Waals

○ hidroxilcsop. → H-köt.

○ töltése van → ionos köt.

○ ciszteinoldalláncok oxidációja → diszulfidhíd (kovalens)

Ø jell. megjelenési forma

○ globuláris szerk. (gömbsz)

○ fibrilláris (szálas) pl. kollagén

Negyedleges szerkezet:

Ø nem minden esetben

Ø több polipeptidláncból felép. fehérjék → láncok egymáshoz visz. helyzete

Ø oldalláncok közötti köt. stabilak

Ø kapcsolatok miatt → a láncok hatással lehetnek egymás térszerk.

Ø pl. hemoglobin → 4 alegység

Fehérjék tulajdonságai:

Ø nagyon érzékeny a körny. hat.

Ø denaturálás/koagulálás/kicsapódás

○ amikor egy fehérje elveszti magasabb szintű (∅ elsődleges) struktúráját

○ mechanikus hat., nehézfémsók hat-, hőhat., pH-vált.

Ø reverzibilis

○ pl. tojásfehérje oldatba konyhasó → elvonja a fehérje hidrátburkát, ha felhigítjuk, a fehérjék újra hidratálódnak → működő képes

Ø irreverzibilis

○ pl. tojássütés

Biológiai szerepük:

Ø harmadlagos tart. tápanyag

○ hosszabb távú éhezés során felkaron.

○ vészhelyzeti energia tart.

Ø enzim → biokat.

Ø stresszfehérjék

○ stressz hatására megvált a fehérjék másodlagos, harmadlagos szerk. → kicsapódhatnak (pl. magas láz)

○ ilyenkor más fehérjék menny. megnő a sejtekben

○ stresszfehérjék → feladatuk: a többi fehérje kicsapódásának megak., lassítása

Ø kollagén

○ bőr, köröm egészsége, öregedésének lass.

○ porcokat, inakat, szalagokat felép.

Ø aktin, miozin → izomműk.

Ø hormonok

Ø fibrinogén

○ véralvadás nélkülözhetetlen fehérjéje

○ fibrinháló → alvadék váza

Ø prionok

○ kóros térszerkezetbe csavarodott, fertőző fehérjék

Nukleinvegyületek

Nukleozidok:

Ø 5 C-atomos monoszacharid

○ ribóz/ dezoxiribóz

Ø N-tart. bázis

○ adenin, timin, uracil, guanin, citozin

Ø ezek glikozidos kötéssel, kondenzációs reakcióban összekapos.

Ø adenin

○ ribózzal: adenozin

Ø guanin

○ ribózzal: guanozin

Ø citozin

○ ribózzal: citidin

Ø uracil

○ ribózzal: uridin

Ø timin

○ dezoxiribózzal: timidin

Nukleotidok:

Ø nukleozidok cukoregységének 5. C-atomjának -OH csoportjához kondenzációval kaps. a foszforsav

○ foszfoészterkötés

Ø számozás

○ N-tart. bázis gyűrűt alkotó C-atomjait számokkal jel.

○ cukoregys. C-atomjait vesszős számokkal jel.

ATP:

Ø adenozin-trifoszfát

Ø a szerves anyag lebontás exoterm → hőnövekedéssel járna → káros a szervezetnek

Ø biztonságosan kell megkötni az E-t, tárolni, később használni kell

Ø képes megkötni a lebontások során felszab. E-t

Ø makroerg kötés:

○ nagy energiájú

○ 25 kJ/mol-nál több E-t tart.

○ itt 30,9 kJ/mol

Ø energiafelszabadulással járó biokémiai reakció esetén ATP keletkezik ADP és foszforsav kondenzációjával

Ø ha egy folyamathoz E kell, akkor ezt a kötést kell felbontani

Koenzimek:

Ø enzimek működéséhez szük.

Ø ∅ kovalensen kapcs. molekulák → lazán, reverzibilisen kapcs.

Ø felépítés: gyakran van vitamin jellegű csoport

○ vitaminhiány. gátolja a koenzimek felép., így bizonyos biokémiai folyamatokat

NAD⁺:

Ø nikotinsavamid-adenin-dinukleotid

Ø 2 ribóz tartalmú nukleotidból ép.

Ø feladata:

○ H szállítása a lebontó, energiafelszab. anyagcsere-folyamatokba

○ NAD⁺ + 2H⁺ + 2e^- → NADH + H⁺

NADP⁺:

Ø nikotinsavamid-adenin-dinukleotid foszfát

Ø 2 ribóztart. nukleotidból ép. fel, 1 foszfátcsoporttal tart. többet

Ø feladata:

○ H szállítása a felépítő a.cs.f.-ba

○ NADP⁺ + 2H → NADPH + H⁺

Koenzim-A:

Ø biokémiai folyamatokhoz 2 C-atomos acetilcsoportokat száll.

Ø acetilcsop. a molekula végén található -SH csoporthoz kondenzációval kapcs.

Ø aztán más helyen képes leadni

Ø lebontó és felépítő folyamatok fontos vegyülete

Nukleinsavak:

Ø nukleotid egységekből felépülő polinukleotidok

Ø foszfátcsoportjaikon keresztül kapcs. egym.

○ egy nukleotid foszfátcsop.-ja egy másik ribóz/dezoxiribóz 3 C-atomjához kapcs. foszfodiészter-köt.

○ akár több millió nukleotid kondenzációjával → makromolekulák

○ pentóz-foszfát gerinc

○ oldalláncként → bázisok

Kísérletek

Ezüst-tükör próba:

Ø ezüst-nitrát oldat

Ø ammónia oldat hozzá

Ø glükóz oldat

Ø aldehid csop. karboxilcsop-á alakul, ezüst-ion redukálódik

Ø melegíteni kell

Ø répacukorral nem működene → nem redukáló

Fehling-próba:

Ø réz-szulfát oldat → világoskék

Ø lúgosítjuk → királykék lesz

Ø melegítjük

Ø felső fázisban barnás-vöröses → réz

Keményítő kimutatás:

Ø keményítő-oldat

Ø lugol-oldat (kálium- jodidos old.)

Ø belecsepegtetve → sötétlila

○ spirális formájába befér a jód molekula

Ø melegítés → kijönnek a jódok, átlátszó, sárga lesz

Ø ha kihűl → újra lila

Irreverzibilis fehérje kicsapás:

Ø tojásfehérje oldat

Ø melegítés

Ø áttetszőből → tejszerű, fehér oldat lesz

Reverzibilis fehérje denaturáció:

Ø fehérje oldat

Ø sót rakunk bele

Ø kis fehér szálak láthatóak

Ø a só elvonja a fehérjék hidrátburkát → kiválás

Ø ha felhigitjuk deszt. vízzel → visszaalakul

Másik irreverzibilis fehérje denaturáció:

Ø sósav (HCl) a fehérje-oldatba

Ø tejszerű lesz

Ø pH-t vált. meg

Xantoprotein reakció:

Ø fehérje kimutatása

Ø salétromsavat (HNO₃) rakunk a fehérje-old.

Ø xanto → sárga

Ø kicsapódik + sárga lesz

○ aminocsoportot mutatjuk ki

○ nitrátcsoport kapcs. az aromás gyűrűbe

Biuret-próba:

Ø réz-szulfát a lúgos oldatban

○ NaOH-val lúgosítjuk

○ kék + csapadék képződik

Ø fehérjék hozzáadva körök alakulnak ki, újra világoskék

Ø amid/peptid -köt. kimutatása