BIOKÉMIAaktivitas-tiszk.hu/elearning/Tothne_Hajdu_G/new/Biokemia.pdfBIOKÉMIA SZAKMAI INFORMÁCIÓTARTALOM Az élő anyagot felépítő kémiai elemek 1. Elsődleges biogén elemek

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 VÁLTOZÓ BIOGÉN ELEMEK

MAKROELEMEK

ELSŐDLEGES BIOGÉN ELEMEK(kb. 95%)

MÁSODLAGOS BIOGÉN ELEMEK (néhány %)

C, H, O, N P, S, Cl, Na, K, Ca, Mg

MIKROELEMEK (NYOMELEMEK)

(néhány ezrelék)

I, Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Mo

F, B, Si,

Se, Sn, Cr, V

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, izom- munka, 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 ATP-szint csökkenése és e pumpamechanizmus leállása már néhány perc alatt is megfordíthatatlan károsodáshoz vezet.”*2

4. Lipidek

1 2 táblázat forrása: http://www.sulinet.hu/tovabbtan/felveteli/2001/1het/biosz/biosz1.html 2011.06.01. 2 A leírás forrása: http://www.termeszetvilaga.hu/tv98/tv9802/atp.html 2011.06.01.

A sejteknek azokat a molekuláit, melyek apoláris oldószerekben oldódnak- lipideknek 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. ábra3

Telített zsírsavak: • sztearinsav • palmitinsav • mirisztinsav • laurin

Telítetlen zsírsavak:

- olajsav - linolsav - linolénsav

3 7 ábra forrása: www.nyf.hu/others/html/biologia_intezet_elemei/lipidek.ppt 2011.06.01

- arachidonsav

2. ábra Zsírsavak4

• 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 Zsírkísérő anyagok • -Terpénvázas vegyületek

• 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

- keményítő - agar- agar - tragant - pektin - karragén

- Állati eredetű: - 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.: β1-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

- keményítő - agar- agar - tragant - pektin - karragén

- Állati eredetű: - 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%20tamaszto.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)