1. Skład kwasów nukleinowych:

1. Zasady azotowe:

• purynowe – pierścień pirymidynowy i imidazolowy:

Adenina – A – 6-aminopuryna: Guanina – G – 6-aminopuryna:

• pirymidynowe:

Cytozyna – C – 2-hydroksy-4-aminopirymidyna: Tymina – T – 5-metylkouracyl:

Uracyl – U – 2,4-dihydroksypirymidyna:

1. Pentozy – wzory, właściwości:

• Β – D – rybofuranoza -  organiczny związek chemiczny, aldopentoza; wykazuje czynność optyczną. Jest to węglowodan o wzorze sumarycznym: C₅H₁₀O₅. Wchodzi w skład rybonukleozydów, nukleotydów, dinukleotydów (np. NAD, NADP, FAD), kwasu rybonukleinowego (RNA), niektórych koenzymów (koenzym A) i witamin (witamina B₂ i B₁₂). Powstaje w szlaku pentozofosforanowym, tworzy białe kryształy; jest rozpuszczalna w wodzie i etanolu. W organizmach żywych występuje zazwyczaj prawie wyłącznie w formie D.

• 2 - dezoksy – β – D – rybofuranoza – cukier prosty z grupy aldopentoz. W deoksyrybozie w pozycji 2, zamiast grupy hydroksylowej obecnej w rybozie, znajduje się atom wodoru. Jest składnikiem nukleozydów, nukleotydów i kwasów nukleinowych (w tym DNA).

→ Węgle w pentozach numerujemy cyframi ze znaczkiem ‘ dla odróżnienia od numeracji atomów w zasadach purynowych i pirymidynowych.

1. Nukleozydy – budowa, wzory, nazewnictwo:

• zasada azotowa + pentoza:

Zasady połączone są przez atom azotu z atomem węgla C-1’ pentozy, czyli wiązaniem β-N – glikozydowym. Nukleozydy pirymidynowe mają nazwy o końcówce –dyna, a purynowe –ozyna, np.:

Zasada purynowa adenina + ryboza → adenozyna (9-N-β-D-rybofuranozyloadenina)

Guanina + ryboza → guanozyna (9-N-β-D-rybofuranozylguanina)

Uracyl + ryboza → urydyna (1-N-β-D-rybofuranozylouracyl)

Cytozyna + ryboza → cytydyna (1-N-β-D-rybofuranozylocytozyna)

Tymina + ryboza → tymidyna (1-N-2’-dezoksy-β-D-rybofuranozylotymina)

Adenina + deoksyryboza → deoksyadenozyna (9-N-2’-dezoksy-β-D-rybofuranozyloadenina)

Guanina + deoksyryboza → deoksyguanozyna (9-N-2’-dezoksy-β-D-rybofuranozyloguanina)

Nietypowe nukleozydy: PDEUDOURYDYNA – w niektórych kwasach nukleinowych, znaleziona w małych ilościach w rozpuszczalnym kwasie rybonukleinowym cytoplazmy.

1. Nukleotydy – budowa, nazewnictwo, wiązania, wzory z wykorzystaniem różnych zasad azotowych:

Nukleotydy – estry kwasu ortofosforowego i nukleozydów. Kwas ortofosforowy związany jest z jedną z grup OH pentozy (w rybozydach przy C-2’, C-3’ lub C-5’, a w deoksynukleozydach – C-3’ lub C-5’).

• RYBOTYDY

• 5’ AMP = adenozyno -5’ – fosforan = kwas adenylowy mięśniowy (występuje w stanie wolnym w mięśniach)

• 3’ AMP = Adenozyno – 3’ – fosforan = kwas drożdżowy

• GMP = guanozyno – 5’ – fosforan = kwas guanylowy

• UMP = urydyno – 5’ – fosforan = kwas urydylowy

• CMP = cytydyno – 5’ – fosforan = kwas cytydylowy

• DEZOKSYRYBOTYDY:

• TMP = tymidyno – 5’ – fosforan = kwas tymi dylowy

• dAMP = dezoksyadenozyno – 5’ – fosforan = kwas dezoksyadenylowy

• dCMP = dezoksycytyno – 5’ – fosforan

• dGMP = dezoksyguanozyno – 5’ – fosforan

• inozyno – 5’ - fosforan

• DI – I TRIFOSFORANY NUKLEOZYDÓW

• ADP = adenozyno – 5’ – difosforan

• ATP = adenozyno – 5’ – trifosforan

• Inne: GDP, GTP, CDP, CTP, UDP, UTP, itp. – biora udział w wielu reakcjach, a szczególnie w procesach syntezy

Metody identyfikacji składników kwasów nukleinowych:

• HYDROLIZA:

Łagodna hydroliza alkaliczna (pH=9, T=100st.C) kwasów rybonukleinowych prowadzi do powstawania cyklicznych nukleotydów.

Kwas deoksyrybonukleinowy nie daje cyklicznych nukleotydów ani dezoksyrybozydo – 2’ – fosforanów, brak bowiem grupy OH przy atomie C-2’ deoksyrybozy.

• ABSORPCJA W ŚWIETLE NADFIOLETOWYM

Kwasy nukleinowe absorbują światło z zakresu ultrafioletu dzięki obecności w ich cząsteczkach heterocyklicznych zasad azotowych zawierających sprzężone wiązania podwójne. Każda z zasad posiada charakterystyczne dla siebie widmo z maksimum absorbancji przypadającym przy danej długości fali. Długość fali, przy której dana zasada absorbuje najmocniej UV zmienia sie w zależności od pH roztworu. Maksimum absorbancji dla kwasów nukleinowych (260 nm) jest wypadkowa absorbancji budujących go zasad azotowych.

• REAKCJA ORCYNOLOWA – zielone zabarwienie świadczy o obecności RNA

• REAKCJA DIFENYLOAMINOWA – niebieskie zabarwienie daje deoksyryboza

• REAKCJA FEULGENA NA DEOKSYRYBOZĘ - czerwone zabarwienie

1. Rodzaje, rola i występowanie kwasów nukleinowych:

Kwasy nukleinowe to związki wielkocząsteczkowe które występują we wszystkich żywych komórkach głównie w postaci nukleoprotein (białka złożonego). Odgrywają one zasadniczą rolę w przekazywaniu cech dziedzicznych i kierowaniu syntezą białek, czyli reakcji podczas której następuje łączenie się prostych substratów z których powstaje jeden bardziej złożony produkt główny.

W organizmach żywych występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych:

a) kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) - jego składnikami są;

• cukier - deoksyryboza

• zasady azotowe: adenina, cytozyna, guanina i tymina

• reszta kwasu fosforowego

• Występowanie: na terenie komórki występuje głównie w jądrze, w chromosomach, ale rónież w chloroplastach i mitochondriach.

• Rola: DNA stanowi magazyn informacji genetycznej, bierze udział w:

• przekazywaniu cech dziedzicznych

• syntezie substancji białkowych

• podziale komórek

b) kwas rybonukleinowy (RNA) – jego składnikami są:

• cukier - ryboza

• zasady azotowe: adenina, cytozyna, guanina i uracyl

• reszta kwasu fosforowego

• Występowanie: znajduje się w cytoplazmie - w mikrosomach, rybosomach i w jądrze - jąderku - bierze udział w „tłumaczeniu” informacji genetycznych na język białek.

• Rola: kieruje on bezpośrednio syntezą białek.

1. Rodzaje RNA – rodzaje, struktura, rozmieszczenie i funkcje:

1. tRNA (przenoszący):

• krótkie łańcuchy o skomplikowanej strukturze przestrzennej

• 4 ramiona o lokalnie dwuniciowej strukturze, przy czym 3 z nich zakończone są pętlami niesparowanych nukleotydów

• Odpowiada za wiązanie i doprowadzenie aminokwasu do miejsca jego wbudowywania do polipeptydu

• Każdy tRNA wiąże specyficzny aminokwas w miejscu zwanym antykodonem (IGC), poprzez wiązanie z adenozyną

• Łańcuchy częściowo splecione, rozplatają się przy ogrzewaniu

• Obecność nietypowych zasad azotowych

• tRNA pełni funkcję transportową podczas translacji: łączy się z aminokwasami i dostarcza je do rybosomów, w których zachodzi synteza łańcuchów polipeptydowych

• Syntetyzowany w jądrze komórkowym, następnie transportowany do cytoplazmy gdzie jest dodatkowo metylowany

1. mRNA (informacyjny, matrycowy):

• powstaje na matrycy jądrowego DNA (reguła komplementarności) w procesie transkrypcji

• cząsteczki jednoniciowe, niejednorodna długość

• nietrwałe i szybko ulegające degradacji

• masa od kilkuset do kilku milionów

• przenosi informacje o sekwencji aminokwasów dla białka z chromosomów do rybosomów

• jest matrycą, na której zachodzi modelowanie nowego łańcucha polipeptydowego

1. rRNA ( rybosomalny):

• stanowi około 80% RNA komórkowego

• występuje w rybosomach

• odpowiada wraz z białkami rybosomalnymi za odczytanie informacji genetycznej z mRNA

• przewaga guaniny i cytozyny

• synteza rRNA odbywa się w jąderku

• jednoniciowe, miejscami tworzą się wiązania wodorowe

• różnej długości łańcuchy (od 100 do 4000 nukleotydów) o skomplikowanej strukturze przestrzennej

Budowa i funkcje rybosomów:

• najczęściej osadzone na siateczce śródplazmatycznej szorstkiej, ale także rozmieszczone w jądrze komórkowym (głównie w jąderku), mitochondriach, chloroplastach i cytoplazmie

• zbudowane białek i rRNA

• odpowiadają za syntezę łańcuchów polipeptydowych

• składają się z dwóch podjednostek ( większa 2/3 masy i mniejsza 1/3 masy całego rybosomu)

Podjednostki rybosomu są ze sobą połączone, jedynie po zakończeniu translacji danego łańcucha białkowego podjednostki rozdzielają się, a podczas inicjacji translacji, blisko siebie znajdujące się podjednostki (jedna duża i jedna mała) łączą się ze sobą, odtwarzając rybosom. Składają się przeważnie z guaniny i cytozyny.

• występują przeważnie w agregatach zwanych polisomami - złożonymi z kilkudziesięciu rybosomów połączonych łańcuchem mRNA

• rybosomy zwierzęce i roślinne zawierają około 50% białka i 50% rRNA- stała sedymentacji 80s

• rybosomy bakteryjne są nieco mniejsze - stała sedymentacji 70s

• organizacja cząsteczek rybosomalnych odbywa się w jąderku

1. Budowa DNA:

• wiązania:

• wiązanie estrowe: reszty fosforanowe i cząsteczka deoksyrybozy

• wiązanie wodorowe: między dwiema zasadami, łączy oba łańcuchy między sobą

• budowa przestrzenna: model Watsona i Cricka

• cząsteczka DNA zbudowana jest z dwóch łańcuchów wijących się linią śrubową i splecionych wzajemnie

• każdy łańcuch złożony z reszt fosforanowych połączonych wiązaniem estrowym z cząsteczkami deoksyrybozy, przez atomy C-3’ jednego nukleotydu i C-5’ drugiego

• łańcuchy wiją się prawoskrętnie, w związku z tym sekwencje atomów i grup układają się w każdym ze splecionych łańcuchów kierunku przeciwnym

• dwie oplatające się wstążki symbolizują łańcuchy powstające z połączenia fosforanów z cukrami

• poziome pręty symbolizują pary zasad wiążących oba łańcuchy

• łańcuchy nie tworzą spirali, a raczej oplatają się wokół siebie jakby wokół walca, jak kręcone schody- układ śrubowy, nie spiralny

• grubość wynosi około 1,1nm, a jeden skok linii śrubowej wynosi 3,4 nm

• zewnętrzną część stanowią fosforany i cukry, wewnętrzną zasady azotowe

• zasada purynowa łączy się zawsze z zasadą pirymidynową ( N-1 puryny i N-3 pirymidyny lub C-6 puryny i C-6pirymidyny) czego konsekwencją jest regularna budowa cząsteczki, odległości między łańcuchami są takie same

1. Biosynteza kwasu DNA i RNA:

BIOSYNTEZA DNA.

Biosynteza DNA odbywa się wg modelu semikonserwatywnego tzn. jego replikacja dokonuje się w drodze rozplecienia podwójnego heliksu na dwie nici i dobudowy do każdej z nich nowej. Pojedyńcze nici pierwotne DNA po rozkręceniu stanowią matryce wg wzoru, których zgodnie z regułą komplementarności zasad, następuje dobudowa nici pochodnych. Replikacja DNA wymaga współdziałania wielu białek (ok. 20), tworzących wieloenzymatyczny aparat replikacyjny umiejscowiony w widełkach replikacyjnych, który katalizuje syntezę DNA:

- helikaza - rozplata helikalną strukturę DNA

- prymaza - syntetyzuje krótkie odcinki RNA - startery

- polimeraza DNA - syntetyzuje nowe nici DNA i koryguje poprawność wbudowania nowych nukleotydów

- białka wiążące jednoniciowy DNA - łączą się z rozplecionymi łańcuchami DNA i przeciwdziałają ich ponownemu połączeniu

Replikacja DNA (etapy):

• Inicjacja - replikacja DNA rozpoczyna się w specyficznym miejscu cząsteczki DNA zwanym miejscem inicjacji replikacji („ori” - ang, origin - początek). W miejscu origin wiążą się białka inicjujące powodujące lokalne rozplecenie dwuniciowej helisy DNA. Rozpoczęcie replikacji w miejscu origin wymaga syntezy krótkich odcinków RNA, tzw. starterów (1-60 nukleotydów), które są następnie usuwane i zastępowane odcinkami DNA. Nowe łańcuchy DNA są tworzone w widełkach replikacyjnych. Widełki te tworzą się poprzez rozsunięcie się pojedynczej nici DNA.

• Elongacja - replikacja jest dwukierunkowa - przebiega jednocześnie na obu niciach

Nowe łańcuchy DNA są syntetyzowane tylko w kierunku od końca 5’ do końca 3’. Widełki replikacyjne są asymetryczne: wydłużanie jednej z nici odbywa się zgodnie z ruchem widełek replikacyjnych, w sposób ciągły - powstaje nić wiodąca (prowadząca). Wydłużanie drugiej nici odbywa się w kierunku przeciwnym do ruchu widełek replikacyjnych, w sposób nieciągły - powstają fragmenty Okazaki, a po ich połączeniu - nić opóźniona.

• Terminacja:

U prokariontów replikacja kończy się w miejscu występowania specyficznej sekwencji „ter”. U eukariontów replikacja ulega zakończeniu w miejscu zetknięcia się widełek replikacyjnych przebiegających w przeciwnych kierunkach. Błędy powstające podczas replikacji są natychmiast usuwane przez polimerazę DNA. W wyniku replikacji z cząsteczki DNA powstają nowe cząsteczki o identycznych sekwencjach nukleotydów.

BIOSYNTEZA RNA:

Transkrypcja jest procesem syntezy RNA na matrycy DNA. Wyróżnia się trzy kolejne etapy

• inicjację – proces syntezy pierwszego wiązania fosfodwuestrowego przyszłego łańcucha rybonukleotydowego,

• elongację – uporządkowane dołączanie rybonukleotydów do zainicjalizowanego łańcucha.

• terminację – kontrolowane przerwanie transkrypcji i uwolnienie powstałego łańcucha RNA.

1. Biosynteza białka:

DNA transkrypcja RNA Translacja Polipeptyd zwijanie się funkcjonalne białko

replikacja – proces w wyniku, którego z jednej cząsteczki DNA powstają dwie potomne, identyczne z macierzystą. Proces polega na rozdzieleniu dwóch nici macierzystej cząsteczki DNA i dobudowaniu do każdej z nich – nici komplementarnej. Jest semikonserwatywna- cząsteczki potomne są w połowie nowe, a w połowie zbudowane ze starej nici cząsteczki macierzystej. Zachodzi w jądrze komórkowym.

transkrypcja – jest pierwszym etapem ekspresji informacji genetycznej i oznacza przepisanie tej informacji z DNA na RNA. Istota procesu jest synteza cząsteczki RNA komplementarnej do fragmentu jednej z dwóch nici DNA. Substratami do syntezy RNA są trifosforany nukleozydów, a enzymami katalizującymi ten proces-polimerazy. (eukariota t. zachodzi w organellach zaw. DNA-jądrze komórkowym, mitochondriach i plastydach, prokariota-w cytoplazmie).

obróbka posttranskrypcyjna – wycięcie niepotrzebnych fragmentów. DNA jądrowe zawiera wiele niekodujących odcinków zwanych intronami, które podczas transkrypcji zostają przepisane na RNA. Podczas obróbki wycinane są introny, a właściwa cząsteczka mRNA składana jest z fragmentów kodujących zwanych eksonami.

translacja – to tłumaczenie sekwencji nukleotydów w RNA na sekwencję aminokwasów w białku. Istota procesu jest synteza łańcucha polipeptydowego z aminokwasów, dostarczanych przez cząsteczki tRNA w kolejności zapisanej na mRNA. T. odbywa się na rybosomach.

1. Pojęcia:

Gen – jednostka dziedziczności, zajmuje określone miejsce (locus) w chromosomie i warunkuje występowanie cech organizmów; fragment DNA w którym zapisana jest informacja genetyczna poprzez sekwencje nukleodydów o budowie białka.

Genom – pojedynczy, czyli haploidalny zespół chromosomów jądra komórkowego, zawierający określony zespół genów, charakterystyczny dla gamet większości organizmów diploidalnych.

Nukleosom – zbite, dyskowate, regularne cząsteczki o średnicy ok. 10 nm rozmieszczone wzdłuż fibryli chromatynowej. Zbudowany jest globularnego kompleksu białek pistonowych, wokół którego owinięty jest łańcuch DNA. Globularny rdzeń białkowy zbudowany jest z oktameru cząsteczek histonów. Na rdzeń nawinięty jest odcinek DNA.

Kod genetyczny – uniwersalny system przyporządkowujący sekwencję ułożenia zasad w DNA i RNA sekwencji ułożenia aminokwasów w białku;

Reguła parowania się zasad(komplementarność)–polega na tym, że wiązania wodorowe wytwarzają się tylko pomiędzy zasadami azotowymi nukleotydów komplementarnych, a więc między A i T oraz między C i G;

Eksony – odcinki genów zawierające sekwencje nukleotydowe kodujące fragmenty łańcucha polipeptydowego

Introny – fragmenty DNA w genie, które nie kodują sekwencji aminokwasowych polipeptydu

Kodon – trzy kolejne nukleotydy, stanowiące informację dotyczącą wprowadzenia jednego aminokwasu do łańcucha polipeptydowego.

Antykodon-trzy kolejne nukleotydy tRNA, posiadające zdolność rozpoznawania kodonów w RNA matrycowym (mRNA) w procesie biosyntezy białka;

Triplet – trzy sąsiadujące ze sobą zasady, z których składa się kodon;

Kodony synonimowe – wszystkie kodony, które mogą kodować jeden i ten sam aminokwas (w 3 pozycji mają dowolną zasadę A,U,C, LUB G). Wiele tez kodonów synonimowych wyznaczających w łańcuchu polipeptydowym np. asparaginę, kwas asparaginowy i cysteinę, zawiera na 3 miejscu zasade piramidową (U lub C). U kilku innych tripletów synonimowych, kodujących np. leucynę, lizynę i glutaminę, na 3 miejscu wystepuje puryna (A lub G).

Replikacja – proces duplikacji (podwojenia) cząsteczki DNA. Jest ona semikonserwatywna. Matrycą jest sam DNA.

Transkrypcja – synteza nici mRNA komplementarnej do określonego odcinka nici kodującej DNA.

Translacja – właściwa synteza białka. Swoista „robocza” kopia genu (genów), czyli mRNA służy do przełożenia sekwencji nukleotydów na sekwencje aminokwasów. Proces tłumaczenia języka nukleotydów mRNA na język aminokwasów powstającego białka. Składa się z 3 etapów: inicjacji, elongacji i terminacji syntezy łańcucha polipeptydowego.

Chromosom – forma organizacji materiału genetycznego wewnątrz komórki; swoiste „paczki” materiału genetycznego. Składa się z ramion rozdzielonych przewężeniem pierwotnym – centromerem.

Mutacja – zmiana dziedziczności pojawiająca się nagle, skokowo, na skutek:

1. zmiany genu w nowy jego allel (mutacja genowa, czyli punktowa)

2. zmiany struktury chromosomu (m. chromosomowa strukturalna)

3. zmiany liczby chromosomów (mutacja liczby chromosomów)

Zjawisko mutacji genowej polega na zmianę zapisu informacji genetycznej.

Rodzaje mutacji:

1. delecja – polega na wypadnięciu jednej lub większej liczby par nukleotydów z łańcucha DNA, powstaje w wyniku działania barwników akrydynowych na DNA.
   Jeśli z DNA wypadnie jeden lub dwa nukleotydy to zmieni się skład wszystkich trójek leżących na prawo od miejsca mutacji. Zmieniony fragment genu spowoduje z kolei biosyntezę polipeptydu (przez mRNA), którego analogiczny fragment będzie miał niewłaściwe aminokwasy. Nastąpi wówczas synteza „fałszywego” mRNA, na którym wytworzy się białko pozbawione aktywności. W przypadku gdy wypadnie cała trójka wytworzone przy jego udziale białko będzie pozbawione jednego aminokwasu.

2. insercja – włączenie nukleotydów (purynowych lub pirymidynowych) do wewnętrznej sekwencji DNA. Jeśli do DNA zostanie wprowadzony jeden lub dwa nukleotydy to zmieni się skład wszystkich trójek leżących na prawo od miejsca mutacji. Zmieniony fragment genu spowoduje z kolei biosyntezę polipeptydu (przez mRNA), którego analogiczny fragment będzie miał niewłaściwe aminokwasy. Nastąpi wówczas synteza „fałszywego” mRNA, na którym wytworzy się białko pozbawione aktywności.

3. tranzycja – zastąpienie jednej puryny w parze zasad DNA przez inna purynę. Na przykład zamiast adeniny wstępuje guanina i odwrotnie. Proces translacji polega również na zamianie zasad pirymidynowej na inna pirymidynę, np. tyminy w cytozynę i na odwrót. Mutacje wywołane tranzycją powstają spontanicznie, mogą być też wywołane przez różne czynniki mutagenne.

4. tranwersja – zamiana zasady purynowej na pirymidynową i odwrotnie. Tranwersja w sekwencji zasad znana jest, między innymi, jako przyczyna powstawania anormalnych hemoglobin (np. hemoglobina anemii siepowatej).

1. Cechy kodu genetycznego:

a) zdegenerowany – jeden aminokwas może być kodowany przez kilka różnych trójek (kodonów)

b) uniwersalny – we wszystkich organizmach kod genetyczny jest taki sam

c) niezachodzący – kodony w żaden sposób nie zachodzą na siebie (np. ostatni nukleotyd pierwszego kodonu nie jest pierwszym ani drugim nukleotydem drugiej trójki kodującej)

d) bezprzecinkowy – między trójkami kodującymi nie ma żadnych dodatkowych elementów i odczytywane są one jedna po drugiej; w przekazywaniu informacji uczestniczą wszystkie zasady występujące w mRNA.

e) jednoznaczny – dana trójka koduje zawsze jeden i ten sam rodzaj aminokwasu. W ten sposób ekspresja określonej informacji genetycznej da określone białko.

1. Tłuszcze właściwe:

Lipidy:

• inaczej tłuszczowce, złożone głównie z kwasów tłuszczowych związanych estrowo z alkoholem lub z grupą aminową innych składników lipidów

• nierozpuszczalne w wodzie, struktura cząsteczkowa apolarna

• łatwo rozpuszczalne w eterze, chloroformie, czterochlorku węgla, dwusiarczku węgla, benzenie, toulenie, w gorącym alkoholu i acetonie i w innych apolarnych rozpuszczalnikach

• mogą występować jako koloidy zawieszone w płynach ustrojowych: emulsje, np. mleko

• materiał rezerwowy (tłuszcza zapasowe), surowiec energetyczny, warstwa ochronna narządów, izolator – regulacja ciepła, ochrona przed wyparowywaniem wody (woski)

• budowa elementów strukturalnych (lipidy narządowe, dużo we włóknach nerwowych i tkance mózgowej)

• często występują łącznie z białkami jako lipoproteidy (lipidy wiążą enzymy, przepuszczalność błon mitochondrialnych)

Glicerol – gliceryna, związek alkoholowy zawierający trzy grupy wodorotlenowe (trzy atomy węgla: środkowy β, zewnętrzne α). Glicerol otrzymuje się z tłuszczów przez ich hydrolizę w podwyższonej temperaturze i pod zwiększonym ciśnieniem. Można również otrzymać glicerol ze skrobi, modyfikując proces fermentacji tego cukru dodaniem mieszaniny siarczynu sodowego z wodorosiarczynem.
Glicerol jest cieczą słodką, oleistą, dobrze rozpuszczalną w H₂O.
Zastosowanie: przemysł perfumeryjny, kosmetyczny, do wyrobu likierów; nitrogliceryna – pochodna, triazotan glicerolu, materiał wybuchowy a w ustroju rozszerzenie naczyń krwionośnych (zwalczanie dusznicy bolesnej).

Pod działaniem środków odwadniających – gliceryna przechodzi w aldehyd nienasycony – akroleinę. Proces ten pozwala na wykrywanie gliceryny, a także tłuszczu, ponieważ akroleina jest związkiem o charakterystycznym, drażniącym zapachu.

Kwasy tłuszczowe nasycone:

• otrzymywanie: destylacja frakcyjna estrów metylowych w próżni (otrzymywanie z tłuszczów), krystalizacja soli kwasów nasyconych w alkoholu lub acetonie w niskich temperaturach (oddzielanie nasyconych od nienasyconych)

• prawie wszystkie mają łańcuch nierozgałęziony i parzystą liczbę atomów węgla

• od 4 do 26 at. C; pierwsze z nich mają konsystencję płynną, im dłuższy łańcuch tym temperatura topnienia wyższa

• niektóre z kwasów całkowicie lub częściowo rozpuszczalne w wodzie, lotne z parą wodną, charakterystyczny zapach zjełczałego tłuszczu, np. kwas masłowy

• kwasy zawierające ponad 10 at. C są nierozpuszczalne w H₂O, nielotne, bez zapachu

• kwas izowalerianowy – jeden z nielicznych o nieparzystej liczbie atomów C, występuje w tranach, niska temperatura topnienia

• kwasy nasycone najpopularniejsze: palmitynowy (16C), stearynowy (18C)

• łańcuchy kwasów tworzą równoległe warstwy w sieci krystalicznej (łańcuchy zwrócone do siebie grupami karboksylowymi)

• na powierzchni wody inaczej – grupa karboksylowa wykazuje powinowactwo do wody (bo jest polarna), łańcuch wodorowy apolarny i hydrofobowy – dlatego cienka warstwa płynnego kwasu tłuszczowego na powierzchni wody

• kwasy tłuszczowe o krótkich łańcuchach, np. octowy, masłowy, kapronowy są rozpuszczalne w wodzie – wraz z wydłużaniem łańcucha, rozpuszczalność maleje

• Przykłady: masłowy, kapronowy, laury nowy, palmitynowy, stearynowy, arachinowy

Kwasy tłuszczowe nienasycone:

• zawierające jedno lub kilka wiązań podwójnych (typu etylenowego)

• temperatury topnienia niższe od odpowiadających im kwasów nasyconych

• większość ma płynną konsystencję

• dzięki obecności wiązań podwójnych – postacie izomeryczne

• izomeria uzależniona jest od położenia grup w odniesieniu do płaszczyzny przeprowadzającej wiązanie podwójne: jeżeli po tej samej stronie płaszczyzny – cis, jeżeli po różnych – trans

• postacie izomeryczne = stereoizomery, różnią się właściwościami fizycznymi (np. kwas nienasycony o 18C i jednym wiązaniu podwójnym może występować jako kwas oleinowy (cis) i elaidynowy (trans)

• w tłuszczach naturalnych odmiana cis, przechodzi w trans po podgrzaniu do 180-200st w obecności selenu

• najbardziej rozpowszechniony jest kwas oleinowy – w ludzkim tłuszczu zapasowym, w oliwie

• kwas linolowy, linolenowy, arachidonowy – niezbędne dla człowieka, zwłaszcza w okresie dzieciństwa, musi być dostarczany z pożywieniem

• Przykłady: palmitoolejowy, oleinowy, erukowy, linolowy

Tłuszcze są estrami wyższych kwasów tłuszczowych i glicerolu. Glicerol może tworzyć wiązanie estrowe z jedną, dwiema, trzema resztami kwasu tłuszczowego. Powstają wówczas monacylo-, diacylo- i triacyloglicerole.
Fosfogliceryd – pochodne kwasu glicerofosforowego z przynajmniej jedną grupą acylową, alkilową lub alkenylową przyłączoną do reszty glicerolu.
Kwas fosfatydowy – pochodna kwasu glicerofosforowego, w którym dwie pozostałe grupy hydroksylowe glicerolu są zestryfikowane kwasami tłuszczowymi.

Acyloglicerole:

• estry kwasów tłuszczowych i glicerolu

• z uwagi na hydroksylowy charakter alkoholu: mono-, di-, triacyloglicerole

• w naturze przede wszystkim triacyloglicerole – podstawowy składnik wszystkich tłuszczów, klasa najbardziej znacząca – tłuszcze zapasowe roślin, zwierząt

Znane są triacyloglicerole, w których grupy OH glicerolu są zestryfikowane tym samym rodzajem kwasu tłuszczowego (tripalmitynian lub tristearynian glicerolu).
Spotykane są również estry glicerolu i kwasów tłuszczowych, w których z jedną cząsteczką glicerolu związana jest tylko jedna lub dwie cząsteczki kwasów tłuszczowych (mono- lub diacyloglicerole) – np. monopalmitynian i dipalmitynian glicerolu w maśle.
W naturalnych tłuszczach – glicerol + różne kwasy tłuszczowe – najobficiej kwas oleinowy, stearynowy, palmitynowy.

• jakość i ilość kwasów tłuszczowych wpływa na właściwości fizyczne, a szczególnie konsystencję tłuszczów

• gdy dużo kwasów nienasyconych – konsystencja płynna oleje

• oleje mają temperaturę topnienia poniżej 20st, są to tłuszcze roślinne – olej rycynowy, oliwa

• naturalne tłuszcze zawierają domieszki różnych innych substancji, np. wit A, D w maśle, w tłuszczach ryb

• w tłuszczach roślinnych tokoferole – witaminy E chroniące tłuszcz przed utlenianiem tlenem atmosferycznym

• w tłuszczach również mogą występować karoteny (wówczas żółte lub czerwone zabarwienie tłuszczu), np. olej palmowy

• sterydy i fosfatydy

Jełczenie – powolny rozpad tłuszczów pod wpływem wilgoci, światła i powietrza, niekiedy przy udziale drobnoustrojów

• nieprzyjemny zapach wywołany obecnością lotnych kwasów tłuszczowych oraz aldehydów i ketonów, powstałych podczas utleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych – tlen przyłącza się do łańcucha w miejsca wiązań podwójnych, tworzą się nadtlenki a dalej przerywają się łańcuchy i są ketony (z niższych kwasów tłuszczowych) i aldehydy (z wyższych)

• nieprzydatny do spożycia, obniżona wartość odżywcza

Uwodornienie - (utwardzenie) tłuszczów

• w przyrodzie głównie tłuszcze płynne, do przemysłu potrzebne stałe, bo oleje są kłopotliwe w przechowywaniu i użyciu i ponieważ zawierają dużo nienasyconych kt łatwo jełczeją

• oleje utwardza się przez uwodornienie – przeprowadzenie kwasów nienasyconych w nasycone

• estry glicerolu i kwasów tłuszczowych powyżej 10C mają konsystencję stałą

• utwardzenie przeprowadza się działaniem wodoru na triacyloglicerole w obecności soli niklu jako katalizatora

• wiązania nienasycone przechodzą wówczas w nasycone

• zbyt daleko idące uwodornienie jest złe, bo zawsze powinny być jakieś nienasycone kwasy tłuszczowe w pożywieniu i tłuszcze składające się tylko z kwasów nasyconych są trudniej przyswajalne

• możliwe jest częściowe, selektywne uwodornianie najbardziej nienasyconych kwasów przez zmianę ciśnienia i temperatury procesu

• na skalę przemysłową stosuje się utwardzanie smalcu (dla zwiększenia jego trwałości), margaryna

NNKT – niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe:

• niezbędne do prawidłowego rozwoju i normalnego funkcjonowania

• rola w zapobieganiu i leczeniu miażdżycy i innych stanów chorobowych zabrudzających gospodarkę ustroju lipidami

• powodują obniżenie cholesterolu, triacylogliceroli w surowicy krwi

• zapobiegają powstawaniu zakrzepów naczyniowych, poprawiają pracę serca, przepływ krwi przez naczynia wieńcowe

• niektóre są prekursorami prostaglandyn, różnych hormonów tkankowych

• uczestniczą w pobudzaniu mięśni gładkich

• regulacja ciśnienia krwi

• oddziałują na mobilizację lipidów z tkanki zapasowej

Przykłady:

n-6: linolowy, gamma-linolenowy, arachidonowy
n-3: α-linolenowy, ikozapentaenowy, klupanodonowy (dokozaheksaenowy) → ja pierdole, co za nazwy

• w regulacji NNKT biorą udział hormony i witaminy, głównie E

• zapotrzebowanie na NNKT zależy od okresu życia, stanów fizjologicznyuch

• zapotrzebowanie zwiększa się w stanach chorobowych, np. przy miażdżycy

LICZBA KWASOWA – liczba miligramów wodorotlenku potasowego KOH zużytego na zobojętnienie wolnych kwasów tłuszczowych zawartych w 1g tłuszczu, Jest ona miarą hydrolizy tłuszczu.

LICZBA ZMYDLENIA –liczba miligramów KOH potrzebna do całkowitego zmydlenia 1g tłuszczu (do zobojętnienia wszystkich kwasów w badanym tłuszczu). Wartość tej liczby jest odwrotnie proporcjonalna do średniej masy cząsteczkowej kwasów występujących w tłuszczu.

LICZBA JODOWA – liczba gramów jodu, która przyłącza się do nienasyconych kwasów tłuszczowych zawartych w 100g tłuszczu. Dla kwasu oleinowego = 90, linolowego = 181.

1. Mydła i detergenty:

Zmydlanie - działanie zasadami na kwasy tłuszczowe – rozkład wiązań estrowych triacyloglicerolu . Powstaje glicerol i sole kwasów tłuszczowych - mydła (łatwo je wytrącić z roztworu dodając soli kuchennej).

Zmydlanie to proces hydrolizy.

Przykładowa reakcja zmydlania:

Ogólny schemat reakcji – w powyższej reakcji zamiast reszt C₁₇H₃₅ występuje R₁, R₂, R₃.

Rodzaje mydeł i ich właściwości:

• sodowe - rozpuszczalne w wodzie

• potasowe są rozpuszczalne w wodzie; stosowane do otrzymania płynnych mydeł lub mydeł do golenia

• wapniowe i magnezowe - nierozpuszczalne w wodzie – twarda woda zawierająca jony wapnia i magnezu nie nadaje się do prania - w takiej wodzie mydła sodowe tworzą nierozpuszczalne mydła wapniowe i magnezowe

Ogólne właściwości mydeł:

• właściwości piorące, wynikające ze zdolności obniżania napięcia powierzchniowego wody – ułatwienie zwilżania tkanin lub skóry i usuwania z nich olejów lub smarów wraz z innymi zanieczyszczeniami

Detergenty – syntetyczne związki, które zawierają zjonizowana grupę karboksylową blokowaną przez związanie z innymi polarnymi grupami funkcyjnymi – brak możliwości reagowania z jonami Ca²⁺ i Mg²⁺ - dzięki temu używa się ich jako środków piorących.

Zasada działania detergentów:

Rozpuszczone w wodzie ulegają zagęszczeniu na powierzchni ustawiając się węglowodorowymi łańcuchami do góry i zmniejszając tym samym napięcie powierzchniowego wody. Wewnątrz cieczy cząsteczki detergentów tworzą micele, w których ustawiają się polarnymi łańcuchami do wewnątrz. Jeżeli taki roztwór detergentu styka się z tłuszczem lub olejami (lub też innymi substancjami apolarnymi) tworzącymi tzw. brud na tkaninach lub ścianach naczyń, to cząsteczki detergentu skupiają się na powierzchni odgraniczającej fazę wodną od tłuszczowej i powodują rozdrobnienie tej ostatniej w postaci emulsji. Działają tutaj siły wywołane różnicami polarności obydwu faz – wodnej i tłuszczowej – oraz różnicami polarności, występującymi w obrębie struktury cząsteczkowej detergentu.

1. Woski:

1. Budowa:

• estry kwasów tłuszczowych z jednowartościowymi wyższymi alkoholami lub alkoholami z grupy steroli

• woski w świecie roślinnym zawierają niejednokrotnie również węglowodory, obok alkoholi i wyższych kwasów tłuszczowych

• do wosków zaliczamy także estry kwasów tłuszczowych i cholesterolu

• estry innych alkoholi niż glicerol i długołańcuchowych kwasów tłuszczowych

• jednym ze składników wosku są estry woskowe – estry długołańcuchowych kwasów tłuszczowych i długołańcuchowych hydroksyzwiązków – mogą to być np. mono- lub dihydroksylany albo hydroksykwasy

• w wielu związkach charakterystycznym składnikiem są wolne i zestryfikowane kwasy sterole – w surowcach zwierzęcych cholesterol, w roślinnych – stigmasterol i ergosterol

1. Właściwości:

• odporne na działanie różnych czynników fizycznych i chemicznych

• związki nierozpuszczalne w wodzie

• kruche

• gruboziarniste lub drobnokrystaliczne

• nieskłonne do włóknistości

• o konsystencji i gęstości zależnej od temperatury

• po stopieniu wykazujące względnie małą lepkość nawet nieznacznie powyżej temperatury topnienia

1. Przykłady wosków i ich rola w środowisku:

• wosk wełny owczej – lanolina- stosowana do wyrobu kosmetyków i maści leczniczych, wchłania bardzo duże ilości wody i jest dobrze absorbowana przez skórę

• wosk pszczeli – wydzielany przez pszczoły podczas procesów trawienia – mieszanina różnych wosków, z której wyizolowano kwas palmitynowy, kwas cerotynowy i melisynowy oraz alkohole zawierające łańcuch 30, 32 i 34 atomy węgla

• produkowane w gruczołach łojowych ptaków i ssaków- chronią przed nadmierną utratą wody wskutek odparowywania, przeszkoda dla działania drobnoustrojów i substancji toksycznych

• olbrot- wosk z czaszki wieloryba- używany zarówno w kosmetyce jak i przemyśle chemicznym do produkcji świec, past do podłóg itp.

• pokrywające rośliny, np.: wosk carnauba- chronią tkankę przed utratą wody i wpływem wilgoci zewnętrznej

1. Lipidy złożone:

1. FOSFATYDY (FOSFOLIPIDY):

• estry glicerolu bądź innego alkoholu – sfingozyny – i kwasu ortofosforowego

• w skład wchodzą też kwasy tłuszczowe, wiele z nich zawiera inozytol oraz zasady organiczne zawierające azot

• zasadnicze składniki struktur membranowych (błoniastych), oddzielających poszczególne elementy strukturalne w komórce (błony komórkowe, plazmatyczne, mitochondrialne, jądrowe)

• w materiale roślinnym w niewielkim stężeniu, np. w ziarnach soi – 2,5%, w pszenicy 2%

• w ustrojach zwierzęcych znaczna ilość, w suchej masie mózgu 30%, w wątrobie 10%

• nierozpuszczalne w wodzie

• chętnie chłoną wodę i pęczniejąc przechodzą w roztwory koloidalne

W zależności od tego, czy cząsteczki fosfatydów zawierają glicerol czy sfingozynę, dzielimy je na:

• glicerofosfatydy: lecytyny, kefaliny, inozytydy, plazmalogeny

• sfingomieliny

Glicerofosfatydy:

• podstawowy składnik struktury to kwas L-α-glicerofosforowy

• składniki komórek: zwierzęcej i roślinnej

• obficie występują w tkance nerwowej i mięśniu sercowym

• estryfikacja kwasami tłuszczowymi pozostałych grup hydroksylowych prowadzi do powstania kwasów fosfatydowych (z grupą hydroksylową w pozycji β związany jest zwykle kwas tłuszczowy nienasycony – w większości przypadków oleinowy lub linolowy, a w pozycji α są to przeważnie kwasy palmitynowy i stearynowy)

• kwasy fosfatydowe występują w wolnej postaci u zwierząt w małych ilościach, w większych spotyka się w roślinach (kapusta, szpinak, nasiona)

• obok kwasów fosfatydowych występują w nich związki organiczne o charakterze zasadowym: cholina, kolamina, seryna, mioinozytol

→ cholina – czwartorzędowy kation amoniowy; połączona estrowo z resztą kwasu fosfatydowego (fosfatydylem) tworzy fosfatydylocholinę = LECYTYNĘ

→ kefaliny – glicerofosfatydy zawierające jako składnik kolaminę lub serynę

• kolaminokefaliny

• serynokefaliny

Lecytyny, kefaliny i cholina mogą się przemieniać w ustroju. Wszystkie glicerofosfatydy naturalne są pochodnymi L-α-glicerofosforanów.

CHOLINA: KOLAMINA:

LECYTYNA:

→ plazmalogeny - zbliżone do kolamino kefalin; w osłonkach mielinowych włókien nerwowych

→ inozytydy:

• brak azotu w cząsteczce

• reszty fosfatydylowe połączone są z mioinozytolem

• w inozytydach o bardziej skomplikowanej budowie występują ponadto kolamina, mannoza i kwas winowy

Sfingolipidy:

• występują w: mózgu, płucach, śledzionie, a szczególnie w osłonkach mielinowych otaczających włókna nerwowe

• bardzo niski stopień wymiany z fosforami promieniotwórczymi – pełnią funkcję izolatorów tkanki nerwowej

• odporniejsze na działanie powietrza niż lecytyny i kefaliny

• znaczenie mniej rozpuszczalne w eterze niż glicerofosfatydy – sposób odróżniania

• zamiast glicerolu zawierają sfingozynę

• w skład sfingomielin obok sfingozyny wchodzą kwasy tłuszczowe (palmitynowy, stearynowy, lignocerynowy lub nerwowy) oraz cholina i kwas ortofosforowy

• znaczne ilości gromadzenia się sfingomielin w wątrobie i śledzionie prowadzi do choroby Niemanna – Picka.

2) GLIKOLIPIDY:

• składnik tkanki nerwowej i substancji mózgowej

• biała substancja mózgu zawiera w stanie suchym około 20% fosfolipidów i około 11% glikolipidów

• w mniejszych ilościach w: śledzionie, nerkach, nadnerczach, płucach

Podział:

• cerebrozydy

• sulfatydy (sulfolipidy)

• gangliozydy

W każdym z nich występuje ugrupowanie zwane ceramidem, powstałe ze związania grupy NH₂ sfingozyny z kwasem tłuszczowym.

Cerebrozydy i sulfatydy - pochodne sfingozyny strukturalnie podobne do sfingomielin, ale nie zawierające kwasu fosforowego i choliny, w których miejsce wchodzi monosacharyd związany glikozydowo z pierwszorzędową grupą alkoholową sfingozyny.

Cerebrozydy występują w tkance mózgowej. W większości cerebrozydów występuje galaktoza.

Rodzaje cerebrozydów różniące się rodzajem występujących w nich kwasach tłuszczowych:

• kerazyna

• cerebon

• nerwon

• oksynerwon

Sulfatydy – podobne do cerebrozydów

• zawierają kwas siarkowy (związany estrowo z szóstym lub trzecim atomem węgla galaktozy)

• wyizolowane z mózgu mają budowę cerebronu

Gangliozydy:

• związki o budowie bardziej złożonej niż struktura cerebrozydów (obok sfingozyny i kwasów tłuszczowych o 22 lub 24 atomach C w cząsteczce w skład ich wchodzą monosacharydy - glukoza, galaktoza, amino galaktoza oraz kwasy sjalowe – N-acetylowe lub N-glikolilowe pochodne kwasu neuraminowego)

• takie lub podobne glikozydy, o niezbyty ściśle zdefiniowanej strukturze, zawierające różne odmiany heksoz, kwas neuraminowy lub jego pochodnie znaleziono w mózgu, śledzionie, stromie czerwonych ciałek człowieka i różnych rodzajów zwierząt

• występują prawdopodobnie też w postaci polimerów (tkanka mózgowa)

Funkcje glikolipidów:

• tworzenie nowych struktur nerwowych

• udział w procesach z wiązanych z funkcjonowaniem tkanek układu nerwowego

• zawartość gangliozydów w mózgu człowieka wzrasta w okresie życia płodowego i w okresie dzieciństwa do 5 roku życia, po czym utrzymuje się na stałym poziomie do 40 roku życia – dalej powolny spadek

1. STEROLE:

• naturalne związki często występujące z lipidami

• rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych

• nie zmydlają się od wpływem zasad

• posiadają grupy metylowe przy atomach C-10 i C-13, grupę –OH przy C-3 oraz rozgałęziony łańcuch węglowodanowy od 8-10 atomów węgla przy C-17

• są związkami o charakterze alkoholi

• występują w organizmach roślinnych i zwierzęcych

• optycznie czynne

Cholesterol:

1. Budowa:

• związek nienasycony o jednym wiązaniu podwójnym w pierścieniu B pomiędzy atomami C-5 i C-6

• posiada 3 pierścienie czwarto-, pięcio- i sześciowęglowe

• posiada 8 asymetrycznych atomów węgla

• w rzeczywistości atomy w pierścieniach mają konfigurację krzesłową

1. Występowanie i funkcje:

• w wątrobie, nadnerczach i tkance nerwowej – najczęściej w formie wolnej lub zestryfikowanej kwasami tłuszczowymi

• w osoczu (w obu formach) - jako składnik lipoprotein (z czego ponad połowa w LDL)

• zjawisko patologiczne: odkładanie się w ściankach naczyń krwionośnych (miażdżyca) oraz tworzenie się złogów w postaci kamieni żółciowych.

• zwiększona zawartość cholesterolu całkowitego we krwi sprzyja rozwojowi miażdżycy naczyń krwionośnych

• wysokie ryzyko zachorowalności u osób dorosłych – zawartość w osoczu wyższa niż 220-260 mg%

• dzienna dawka nie powinna zawierać więcej niż 350 mg

• stanowi wyjściowy materiał do wytwarzania wielu ważnych sterydów ustrojowych, np. hormonów sterydowych, a także kwasów żółciowych

1. Sterole roślinne:

• występują w tkankach roślin bogatych w tłuszczowce

• obecne w nasionach i kiełkach

• mogą mieć dodatkowe wiązanie podwójne w pierścieniu β

• nie są przyswajane w organizmie zwierzęcym

• stygmasterol (obecny w ziarnach soi)

• sytosterol- obecny w tkankach wyższych roślin, mieszanina różnych steroli, trudna do rozdzielenia

• ergosterol (w sporyszu, grzyby-drożdże)- naświetlany promieniowaniem nadfioletowym przekształca się w witaminę D₂ (ergokalcyferol), nieprzyswajalny w ludzkim przewodzie pokarmowym

1. Prekursory i powstawanie witamin:

Powstawanie witamin ogólnie: witaminy powstają z prowitamin – związków chemicznych, które w wyniku reakcji chemicznych (np. enzymatycznych lub fotochemicznych) w organizmie ulegają przekształceniu w witaminy.

WITAMINA A

Prekursory: karoteny (zawierające co najmniej jeden pierścień beta-jononowy); w jarzynach witamina A występuje pod postacią prowitaminy – β - karotenu
Powstawanie: W organizmach zwierzęcych witamina A tworzy się przez rozpad prowitaminy (enzymatyczny, połączony z utlenianiem):

• cząsteczka β-karotenu rozpada się na 2 cząsteczki retinolu,

• cząsteczki α i γ - karotenu wytwarzają jedną cząsteczkę retinolu.

WITAMINA D

Prowitaminy: 10 prowitamin o identycznej strukturze pierścieni z układem dwóch sprzężonych wiązań w pierścieniu B, różnią się strukturą bocznego łańcucha R

• ergosterol (w roślinach) → D2

• 7-dehydrocholesterol (u zwierząt)→ D3

• 22,23-dihydroergosterol → D4

• 7-dehydrositosterol → D5

• 7-dehydrostigmasterol → D6

Powstawanie: Witaminy grupy D powstają z prowitamin w wyniku przemiany fotochemicznej i termicznej (następuje otwarcie pierścienia B pomiędzy C-9 i C-10).
Powstawanie kalcyferolu pod wpływem działania światła słonecznego – w powierzchniowych warstwach zachodzi przemiana 7-dehydrocholesterolu w cholekalcyferol.

WITAMINA K

Prekursory:

• meniadon → K3

• menachinon → K2

• filochinon → K1

Powstawanie – „cykl witaminy K”:

Cykl reakcji zachodzących w wątrobie, który prowadzi do regeneracji zredukowanej witaminy K w organizmie.

Karboksylaza zależna od witaminy K zużywa w siateczce śródplazmatycznej  zredukowaną postać witaminy K przekształcając ją w 2,3-epoksyd. Ten w siateczce śródplazmatycznej hepatocytów ulega przekształceniu do postaci chinonowej witaminy K w reakcji katalizowanej przez reduktazę 2,3-epoksydową w obecności kofaktora ditiolowego (reakcja wrażliwa na hamujący wpływ pochodnych dikumarolu, takich jak warfaryna). Kolejna konwersja do hydrochinonu przez NADPH i reduktazę witaminy K zamyka cykl regeneracji akywnej postaci witaminy K.

1. Wzory witamin i ich formy aktywne:

Formy aktywne:

• Tiamina – difosforan (pirofosforan) tiaminy (TPP) - pełni funkcję koenzymu kilku enzymów związanych z metabolizmem cukrowym

• Ryboflawina:

• mononukleotyd flawinowy (FMN) - stosowany jako żółty barwnik spożywczy

• dinukleotyd flawinowy (FAD) -  koenzym oksydoreduktaz pełniący funkcję przenośnika  elektronów i  protonów (kationów wodorowych). Przenosi dwa protony i dwa elektrony, w efekcie czego utleniona forma FAD przechodzi odwracalnie w formę zredukowaną FADH₂.

• Niacyna :

• amid kwasu nikotynowego

• dinukleotyd adeninowy (NAD⁺)

• NADP⁺- cząsteczka NADP+ różni się do NAD+ obecnością reszty fosforanowej przy węglu 2' rybozy nukleotydu adeninowego; nukleotyd pełniący istotną rolę w procesach oddychania. Różne pochodne tego związku są akceptorami elektronów i protonów w procesach utleniania komórkowego. Pełnią też rolę koenzymów oksydoreduktaz.

• Kwas pantotenowy:

• CoA

• ACP - białko to wchodzi w skład kompleksu enzymatycznego, na którym zachodzi biosynteza kwasów tłuszczowych i jest białkiem przenoszący mreszty acylowe kwasów tłuszczowych, należy do grupy transferaz. Podczas syntezy kwasy tłuszczowe są kowalencyjnie związane z grupą tiolową (-SH) białkowego nośnika grup acylowych, natomiast podczas rozpadu wiążą się z CoA

• Witamina B6 – fosforan pirydoksalu (PLP)

• B12:

• metylokobalamina

• deoksyadenozylokolabamina

• Kwas foliowy – H₄ folian (tetrahydrofolian)

• Witamina C – kwas askorbinowy

1. Antagoniści witamin:

Witamina K posiada antagonistów:

• dikumarol (dikumaryna) – pochodna kumaryny, stosowany w lecznictwie jako antykoagulant zapobiegający powstawaniu skrzepów u chorych o zwiększonej krzepliwości krwi; skuteczna trucizna na szczury; jego obecność w pożywieniu krów powoduje powstanie nieprawidłowej formy protrombiny; powoduje śmiertelną skazę krwotoczną u bydła odżywianego paszą zawierającą dikumarol; występuje w zgniłej koniczynie; wykorzystywany wraz z heparyną do obniżania krzepliwości krwi

• wafaryna -  organiczny związek chemiczny, pochodna kumaryny; skuteczna trucizna na szczury; hamuje proces tworzenia aktywnej formy witaminy K; Występuje w postaci dwóch izomerów: S-warfaryna działa 5-krotnie silniej niż R-warfaryna;

1. Funkcje biochemiczne i biologiczne witamin:

• nie są syntetyzowane przez organizm, muszą być dostarczane z zewnątrz wraz z pokarmem

• małocząsteczkowe związki organiczne o różnorodnej budowie chemicznej

• katalizatory ogólnych/swoistych reakcji biochemicznych

• niezbędne do wzrostu i podtrzymania funkcji życiowych

• na ogół egzogenne, muszą być dostarczane z pożywieniem

• działają w bardzo małych ilościach, zapotrzebowanie człowieka nie przekracza 20mg (z wyjątkiem kwasu askorbinowego),

• składowe enzymów, wchodzą w skład koenzymów lub grup prostetycznych

• źródłem witamin i prowitamin dla zwierząt są rośliny i saprofityczne bakterie z przewodu pokarmowego, dla mięsożerców dodatkowo tkanki zwierząt z nagromadzonymi witaminami

18. HIPOWITAMINOZA – niedobory witamin wywołujące lekkie objawy i obniżają odporność organizmu (niewłaściwe odżywanie, wadliwe przyswajanie witamin, antywitaminy w pokarmie, zniszczenie bakterii przewodu pokarmowego).
AWITAMINOZA – objawy wywołane całkowitym brakiem witamin.
HIPERWITAMINOZA – objawy wywołane nadmiernym pobieraniem witamin, głównie rozpuszczalnych w tłuszczach; wynik przedawkowania terapii witaminowej.

PYTANIA:

1. Wzory grupy B6 – funkcje; funkcje biochemiczne PLP.

2. Witamina A, formy aktywne i wzór 1 z nich, zaznaczyć miejsce aktywne; występowanie w produktach, jakie zawiera związki.

3. Wzór wit. z grupy B2  - o ich niedoborze.

4. Biotyna - wzór i opisać.

5. Witamina E jako przeciwutleniacz.

6. Kwas askorbinowy w procesach biochemicznych, antywitaminy opisać i przykłady.

7. Funkcja koenzymatyczna witaminy K.

8. Jaką rolę odgrywa w organizmach zwierzęcych witamina D i E?

9. Jak powstaje i z czego witamina D, funkcje?

10. Wymień witaminy rozpuszczalne w tłuszczach, podaj pełne nazwy i scharakteryzuj jedną z nich.

11. Podaj wzór FAD. W jakich przemianach uczestniczy ten koenzym oraz z jakimi enzymami współpracuje?

12. Podaj wzór grupy czynnej FAD, wskaż aktywne miejsce.

13. Funkcje DNA.

14. Jakie jest wiązanie miedzy C1 pentozy a N1 lub N2 zasady azotowej? Nazwij to wiązanie i narysuj nukleozyd występujący tylko w RNA (DNA), podpisać, nazwać go i zaznaczyć w nim to wiązanie.

15. Sekwencja mRNA na DNA :

    1. – ATCGTGTTA –

    2. – GTTAACAGTACC –

16. Wymień pirymidyny kwasów nukleinowych, narysuj wzór jednej z nich i nazwij go.

17. Wymień rodzaje RNA i opisz ich funkcje.

18. Jak zbudowane są rybosomy?

19. TDP - pełna nazwa i wzór < tymidyno-3'-difosforan>

20. Co to są i gdzie występują introny i eksony?

21. Budowa DNA.

22. AMP – pełna nazwa + wzór.

23. Na przykładzie dowolnych zasad azotowych wyjaśnij pojęcie komplementarności.

24. Stadia translacji.

25. Wyjaśnij pojęcie delecji.

26. Narysuj wzory pentoz występujących w kwasie nukleinowym.

27. Rodzaje RNA i funkcje.

28. Wzór CTP.

29. Kodony synonimowe i jaka jest ich rola w biosyntezie białka?

30. Rola mRNA w organizmie eukarionta i prokarionta.

31. Wzory tautomeryczne tyminy.

32. Budowa, rola i występowanie antykodonu.

33. Etapy biosyntezy białka. Rola kodonu.

34. Podaj wzór 3’ ADP + pełna nazwa, zaznacz główne wiązania.

35. Wymień tautomeryczny wzór uracylu.

36. Budowa DNA wobec zasady Watsona i Kriga.

37. Narysuj cytozynę i jej postać tautometryczna

38. Jak wygląda pętla antykodonowa w tRNA?

39. Funkcja mRNA, co to znaczy ze jest poli- i monocistronowa?

40. Co to znaczy ze kod jest zdegenerowany i znaczenie biologiczne.

41. Jakie znasz zasady pirymidynowe + wzór jednej z nich.

42. Narysować ATP i 3'GDP + zaznaczyć główne wiązania.

43. Opisac budowę i funkcje tRNA.

44. Translacja (opisać).

45. Analiza kw. nukleinowych przy pomocy UV.

46. Narysuj 5’AMP i zaznacz ważne wiązania.

47. mRNA- co to jest i jaką funkcję pełni w nim poli(A) (ogon)?

48. Co to znaczy, że kod jest uniwersalny i czym różni się od kodu mitochondrialnego?

49. Rodzaje białek histonowych i rola jaką pełnią w DNA.

50. Wyjaśnij co to jest polarność łańcucha i co to znaczy, że jest odwrotnie polarny?

51. Rodzaje białek histonowych i rola jaką pełnią w DNA.

52. Narysuj cytozynę i jej postać tautometryczna.

53. Narysuj 5’AMP i zaznacz ważne wiązania.

54. Narysuj nukleozydy zasad purynowych występujących w DNA.

55. Budowa DNA - wiązania, budowa przestrzenna, model Watsona i Cricka, regularność w budowie.

56. Pojęcia – replikacja, transkrypcja, translacja, chromosom

57. Napisz wzór 1,3 dipalmitilo-2-stearoiloglicerolu.

58. Narysuj reakcje powstawania mydła potasowego z kwasu arachidonowego.

59. Omów znaczenie i budowę NNKT.

60. Rodzaje, rola i występowanie RNA.

61. Wymień i omów cechy kodu genetycznego.

62. Narysuj reakcje powstawania oleinianu sodowego.

63. Omów budowę, funkcje i występowanie cholesterolu.

64. Pewien odcinek wiązania nukleinowego ma postać AAT CGA TTC. Dopisz odcinek komplementarny – jak nazywa się ten proces?

65. Podaj wzór UTP. Wskazać związki i wiązania je łączące.

66. Wymień możliwe mutacje, który z tych procesów jest najpopularniejszy?

67. Klasyfikacja budowa i rola witaminy A.

68. Podać uproszczony wzór kwasu fosfatydowego. Wskazać związki składowe i wiązania je łączące.

69. Budowa i rola sfingomieliny.

70. Wymienić znane sterole roślinne. Jaka jest rola tych związków?

71. Podać wzór dowolnego mydła nie rozpuszczalnego w wodzie.

72. Podaj wzór UMP - wskaż charakterystyczne wiązania.

73. Omów funkcje mRNA.

74. Jak i z czego powstaje witamina D?

75. Podaj wzór grupy czynnej FAD- wskaż aktywne miejsce.

76. Z kwasów palmitynowego, linolenowego i stearynowego utwórz gliceryd mieszany i podpisz go.

77. Na czym polega proces jełczenia tłuszczy i jakie warunki jemu sprzyjają? Jakie procesy biochemiczne wówczas zachodzą?

78. Podaj wzór kw. fosfatydowego, jak można wykryć w nim glicerol?

79. Narysuj wzór mydła twardego.

80. Omów funkcje cholesterolu (pozytywne i negatywne).

81. Poda wzór NAD.

82. Jaką role w organizmie spełnia witamina D?

83. Wymień nukleozydy pochodne zasad pirymidynowych i podaj wzór jednej z nich.

84. Napisz reakcje zmydlania triglicerydu stearynowego.

85. Na czym polega proces utwardzania tłuszczów? Podaj równanie.

86. Opisz budowę sfingomieliny. Jakimi wiązaniami połączone są poszczególne składniki?

87. Podaj definicje wosków. Wymień alkohole występujące w woskach. Podaj przykłady wosków zwierzęcych.

88. W jaki sposób można wykryć glicerol. Podaj wzór tego związku.

89. Scharakteryzuj gangliozydy.

90. Jak przenoszone są aminokwasy do miejsc syntezy białka.

91. Podaj definicję liczby kwasowej i jodowej oraz określ ich praktyczne zastosowanie.

92. Narysuj wzór α-oleilo – β – laurylo – α – stearynianu.

93. Opisz budowę chemiczną i rolę wosków w przyrodzie.

94. Podział fosfolipidów + ich występowanie.

95. Na czym polega ochronne działanie wosków u roślin i zwierząt?

96. Przeprowadź reakcję zmydlania trójpalmitynianu glicerolu za pomocą NaOH.

97. Wyjaśnij na czym polegają właściwości piorące mydeł i detergentów.

98. Napisz równanie reakcji zmydlania stearynianu gliceryny (glicerydu stearynowego).

99. Podaj wzór choliny oraz nazwy związków, w skład których wchodzi.

100. Napisz wzory i nazwy kwasów zawierających 18 atomów węgla w cząsteczce.

101. Co to są mydła i w jakie sposób powstają?

102. Opisz budowę ceramidu (+wzór), gdzie występuje ten związek?

103. Czym w budowie różni się kwas stearynowy, linolowy i linolenowy?

104. Dokonaj klasyfikacji lipidów.

105. Podaj wzory cukrów, wchodzących w skład lipidów.

106. Przedstaw reakcję powstawania akroleiny.

107. Napisz wzory półstrukturalne i nazwy kwasów zawierających jedno wiązanie podwójne w czasteczce.

108. Podaj wzór cystydyno – 5’ – monofosforanu, wskaż charakterystyczne wiązania.

109. Napisz reakcję powstawania mydła potasowego (sodowego).

110. Jakie cukry wchodzą w skład gangliozydów?

111. Lipoproteidy – występowanie + funkcja.

112. Utwórz gliceryd, który składa się z: kwasy stearynowego, palmitynowego, oleinowego oraz napisz reakcję zmydlania powstałego tłuszczu.

113. Wzór UMP + charakterystyczne wiązania.

114. Narysuj wzór mydła twardego.