BIOCHEMIA wykład 17.03.2012
WĘGLOWODANY, SACHARYDY, CUKRY
Duża grupa związków organicznych, których podstawą budowy jest łańcuch węglowych o różnej w zależności od radzoaju liczbie atomów węgla np. 3 atomy węgla - triozy, 4 - tetrozy, 5-pentozy, 6-heksozy.
Klasyfikację węglowodanów obejmują:
monosacharydy - cukry proste np. glukoza, fruktoza, ryboza, ksyloza, arabinoza
oligosacharydy - kilkocukry - zbudowane z kilku cukrów prostych: disacharydy (dwucukry) np.: sacharoza, laktoza, maltoza,
trisacharydy - rafinoza
polisacharydy (wielocukry) np. skrobia, glikogen, celuloza,
pochodne polisacharydów np. pektyny, aminocukry, glikozydy;
W skład weglowodanów zawsze wchodzą: węgiel, wodór, tlen, a z chemicznego punktu widzenia są to alkohole wielowodorotlenowe zawierające w cząsteczce grupę aldehydową lub grupę ketonową.
Związki zbudowane z jednej cząsteczki aldozy lub ketozy to monosachardy. Ich cechą charakterystyczną jest obecność w cząsteczkach asymetrycznych atomów węgla co wyrównuje istnienie izomerów.
Izomeria związków organicznych jest jednym z najważniejszych zagadnień chemii bioorganicznej i farmakologii stosowanej. Wiele związków chemicznych w układach biologicznych przed wpływem procesu biotransformacji (metabolizmu) przekształca się w swoje izomery przestrzenne mogą uzyskać nowe cechy, nowe właściwości lub utracić pierwotne !!!
Konfiguracja przestrzenna (typ izomeru) polega na różnicach w ustawieniu i obecności podstawników na przedostatnim atomie węgla - izomery D i L.
Izomery różnią się od siebie właściwościami fizykochemicznymi.
CUKRY w środowisku alkaicznym (zasadowym) występują w formie łańcuchowej (rycina), natomiast w środowisku kwaśnym lub obojętnym w formie pierścieniowej.
WĘGLOWODANY - monosacharydy w postaci chemicznej mają dtriozyodatkowo jeszcze jeden asymetryczny atom węgla co powoduje, że powstają dodatkowe izomery, tzw. ano mery alfa i beta.
GLUKOZA - występuje w niej zjawisko mutarotacji to znaczy: w odpowiednich warunkach „alfa” przechodzi w „beta” i na odwrót.
CHARAKTERYSTYKA CUKRÓW:
Monosocharydy
Związki zbudowane z jednej cząstki albozy lub ketozy określane również jako cukry proste.
Klasyfikacja monosacharydów opiera się na ilości atomów węgla. Wyróżniamy:
TRIAZY - trzy atomy węgla, np.: aldehyd D-glicerynowy (związki te najczęściej powstają w zielonych częściach roślin ale również podczas glikolizy)
TETROZY - cztery atomy węgla, np.: D-erytioza;
PENTOZY - pięć atomów węgla, D-ryboza, D-dezoksy, ( występują najczęściej w organizmach zwierzęcych jak i w roślinach, w stanie wolnym jak i w postaci związków związanych) D-rybuloza - fotosynteza cukrów i inne.
HEKSOZY - sześć atomów węgla: D-glukoza, (najpopularniejsza atoheksoza, występuje w stanie wolnym w owocach, kwiatach, miodzie pszczelim, w krwi. Jest podstawową cząsteczką energetyczną ale również bardzo istotnym składnikiem polisacharydów: skrobia, glikogen) , D-fruktoza.
Oligosacharydy
Monosacharydy w różnorodnych warstwach mogą ulegać procesowi komunikacji łącząc się np.: w disacharydy, tri sacharydy, tetra sacharydy, itd. Ogólnie nazwa oligosacharydy zarezerwowana jest dla związków, które zawierają od 2-10 cukrów prostych w cząsteczce. Charakter i możliwości danego sacharydu uzależnione są od ilości rodzaju monosacharydu, izometrii oraz miejsca ich połączeń, np.: dla disacharydów: sacharozy - jest to cukier trzcinowy, zwykły cukier zbudowany jest chemicznie z jednej cząsteczki glukozy i jednej fruktozy. maltoza C12H22O11 -disacharyd zbudowany z dwóch pierścieni D-glukozy połączonych wiązaniem α-1,4 glikozydowym. Jest cukrem redukującym. W roztworze wodnym ulega mutarotacji. Otrzymuje się ją przez hydrolizę skrobi. Stosuje się ją jako środek słodzący oraz jako składnik pożywek bakteriologicznych
Polisacharydy
Polisacharydy, inaczej wielocukry, cukry złożone, polimery liniowe lub rozgałęzione, zbudowane są z reszt monosacharydów i ich pochodnych, połączonych wiązaniem glikozydowym. Rozróżnia się homopolisacharydy, które zbudowane są z cząsteczek jednego rodzaju monosacharydu, np. skrobia, glikogen, celuloza, i heteropolisacharydy, które są zbudowane z cząsteczek różnych monosacharydów, np. heparyna. Polisacharydy tworzą
z wodą układy koloidalne lub są w niej rozpuszczalne, nie mają słodkiego smaku, nie wykazują właściwości aldehydów. Są szeroko rozpowszechnione w organizmach żywych, pełnią w nich różne funkcje, m.in. substancji zapasowych (np. u roślin skrobia, inulina,
u zierząt glikogen, galaktan), elementów strukturalnych ścian komórkowych roślin wyższych (celuloza, pektyny), glonów (kwasy alginowe) i grzybów oraz powłok ciała zwierząt (chityna). Wiele polisacharydów ma znaczenie przemysłowe.
Najważniejsze polisacharydy:
CELULOZA jest roślinnym polisacharydem zbudowanym z kilkutysięcy cząsteczek glukozy połączonych w nierozgałęziony łańcuch. Stanowi podstawowy element roślinnej ściany komórkowej, nadaje tkankom wytrzymałość mechaniczną i elastyczność. Niektóre włókna roślinne (len, bawełna) są prawie czystą celulozą. W drewnie zawartość celulozy sięga 50%. Ma to zastosowanie w przemyśle papierniczym, gdyż najlepszy gatunek otrzymuje się z masy celulozowej uzyskanej z przerobu używanych szmat bawełnianych i lnianych. Natomiast papier gorszego gatunku wyrabia się z celulozy zawartej w drewnie i słomie. Czysta celuloza jest białą, nierozpuszczalną w wodzie substancją, odporną chemicznie. Trudniej niż skrobia ulega hydrolizie kwasowej. Wymaga przy tym środowiska silnie kwasowego (HCl, H2SO4) lub enzymów.
SKROBIA jest polisachrydem roślinnym. Podobnie do celulozy jest złożona wyłącznie z cząsteczek glukozy, jednak łączą się one w inny sposób. Poza tym skrobia stanowi mieszaninę dwóch polisacharydów: nierozgałęzionej amylozy i rozgałęzionej amylopektyny. Skrobia jest najważniejszym polisacharydem zapasowym u roślin, które magazynują go w owocach, nasionach, korzeniach i kłączach. Szczególnie bogate w skrobie są ziarna zbóż i bulwy ziemniaka. Skrobia występuje w postaci ziaren o charakterystycznym wyglądzie, różnym dla poszczególnych gatunków roślin. Jest białą substancją stałą, pozbawioną smaku i zapachu. Nierozpuszczalna w zimnej wodzie, w gorącej tworzy roztwór koloidalny zwany kleikiem skrobiowym, który po ochłodzeniu ulega zgęstnieniu. Zjawisko to wykorzysuje się w przygotowywaniu kisieki i budyniów. Cechą charakterystyczną dla skrobi jest jej zdolność do tworzenia fioletowo granatowego zabarwienia z jodem. Pod wpływem ogrzewania jej zabarwienie znika, by po oziębieniu kleiku ponownie się pojawić. Nie wykazuje właściwości redukujących, ale ulega fermentacji: alkoholowej (produkcja alkoholu etylowego), octowej (prokcja kwasu octowego), mlekowej (produkcja kwasu mlekowego).
TŁUSZCZE - LIPIDY - GLICERYDY
Do grup związków określanych mianem tłuszczów zaliczamy: estry wyższych kwasów tłuszczowych z mono lub wielo wodorotlenowymi alkoholami. Są one nierozpuszczalne w wodzie i dzielimy na dwie grupy: (ze względu na budowę chemiczną):
PROSTE
lipidy właściwe;
woski;
trój glicerydy;
ZŁOŻONE
fosfolipidy;
glikolipidy
CHARAKTERYSTYKAŁ LIPIDÓW - TŁUSZCZY:
PROSTE:
lipidy właściwe: estry glicerolu i kw. tłuszczowych powszechnie nazywane tłuszczowcami, stanowią zapas większości żywych organizmów (roślin, zwierząt). Pod względem chemicznym są to mieszaniny estrów glicerolu z kw. tłuszczowymi.
Wszystkie kwasy tłuszczowe wchodzą w skład tłuszczów występujących w przyrodzie po za nielicznymi wyjątkami mają parzystą liczbę atomów węgla.
woski: estry kw. tłuszczowych z wyższymi alkoholami jednowodorotlenowymi np.: melisynian cetylowy !!! główna rola to rola ochronna.
trój glicerydy:- organiczne związki chemiczne należące do lipidów (tłuszczów prostych). Są to estry gliceryny (glicerolu) i trzech kwasów tłuszczowych. Wraz z wolnymi kwasami tłuszczowymi są jednym z głównych materiałów energetycznych zużywanym na bieżące potrzeby organizmu lub są też magazynowane jako materiał zapasowy w postaci tkanki tłuszczowej.
ZŁOŻONE:
dzielą się one chemicznie na kilka podgrup w zależności od obecności dodatkowych składników nietłuszczowych.
Do tłuszczów złożonych zaliczamy niektóre sterydy - jest to grupa związków o znacznym znaczeniu biologicznym. Na uwagę zasługują fosfolipidy - Latyczyna (główny przedstawiciel - wykazuje ona bardzo cenne działanie osłonowe na otoczkę mielinową, sprzyja regeneracji i pracy komórek nerwowych. Polecana w przypadkach zmęczenia psychofizycznego pracą umysłową.
NAZEWNICTWO I KLASYFIKACJA ENZYMÓW 17.03.2012
Opiera się na podstawie typu i mech.reakcji.
Według głównych zasad podziału wyróżniamy:
6 klas głównych enzymów (każda klasa posiada od 4 do 13 podklas),
nazwy enzymów są dwuczłonowe: pierwsza część nazwy kończąca się na: -aza odnosi się do typu reakcji, natomiast druga część określa powierzomecho??? Substratowe (względem jednej cząsteczki).
Każdy enzym ma przydzielony numer kodu EC, nr. jest czterocyfrowy gdzie:
- pierwsza cyfra określa klasę,
- druga cyfra określa podklasę,
- trzecia - podpodklasę,
- czwarta - nazwę enzymu
Reszta informacji podana jest w postaci nawiasów.
KLASY ENZYMÓW!!!!!!!!!!
OKSYDOREDUKTOZY: (katalizują reakcje oksydoredukcyjne)
TRANSFERAZY: (katalizują przemianę węgla, azotu, fosforu,CNP)
HYDROLAZY: ( kat.reakcje wiązań chem. przez dodatek wody)
LIAZY: (kat.rozbicie wiązań chem.między węglami)
IZOMERAZY: (kat.przechodzenie izomerów względem siebie)
LIGAZY: (kat.tworzenie się wiązań pomiędzy węglem, siarką, azotem,
Tlenem, jednak przy współudziale ATP)
INHIBICJA ENZYMÓW:
Główny mech. kontrolii układów biologicznych. Enzymy mogą ulegać inhibicji przez specyficzne cząsteczki. W med. Działanie wielu leków i czynników toksycznych opiera się na inhibicji enzymatycznej, która może być:
nieodwracalna - enzym po przyłączeniu się inhibitora nieodwracalnie przestaje być aktywny, nie ma możliwości odłączenia .
ZNACZENIE ENZYMÓW NA UKŁ. KRZEPLIWOŚCI KRWI:
- większości czynników krzepliwości krwi stanowią enzymy proteolityczne. Występują one w krwi w postaci form nieaktywnych zwanych zymogenami.
Proces kaskadowy polega na aktywacji zymogenów na zasadzie drabiny, na każdym etapie obserwuje się zwielokrotnienie liczby atomowych cząstek - dla tego mała ilość czynników inicjujących wyzwala proces krzepnięcia.
Proces krzepnięcia krwi jest kontrolowany przez szereg inhibitorów, kafastorów i białek pomocniczych, a te białkowe czynniki krzepnięcia oznaczane są cyframi rzymskimi.