Биохимия

[ROCK]

Моля да не изказвате мнения тук. Ако имате някакви въпроси относно материала можете да се обърните към мен с лично съобщение ,ако се нуждаете от помощ отностно някакъв материал или др. направите нова тема и кажете там от какво имате нужда.

ROCK.

Редактирано Октомври 22, 2007 от ROCK

[ROCK]

ТЕМА 1

БИОХИМИЯ

Въведение.

Наука за химичните свъстав, свойства, онмяна на веществата и енергията в живитв организми. Биохимичта изучава животът на молекулно ниво. За живота как и да други феномени не е възможно да се даде прицизна дефиниция. Norman Нorowitz предлага следните критерии за живите организми: Животът обхваща свойствата на репликация, катализа и променливост, тези свпйства са характерни за почти всички живи организми. Всички биологични процеса са химични трансформации.

БИОГЕННИ ЕЛЕМЕНТИ

От познтите химични елементи 90% от тях са намерени в природата по-голямата част от тях се намират в биосферата, но за живата марерия са от значение сравнително малък брой химични елементи - C, H, O, N, S, P, Cl, Na, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Cu, Co, Mo, J.

Според количественото си съдържание в организмите ниогенните елементи се разделят на 2 големи групи: Макро и Микро елементи;

МАКРО ЕЛЕМЕНТИ

Съставляват приблизително 99% от елеменстите от бисферата 6 от тях играят изллючително важна роля за живите организми – C, H, N, O, P, S ; те изграждат всички биологични макромолекули, централно място заема бъглерода (С). Сравнително малкия му атомен радиус и междинната му електроотрицателност определя образуването на типичните ковалентни връзки. Не по-малка е и ролята на кислорода (О) той образува единични или двойни връзки поради по-високата си електроотрицателност. Връзките му с въглврода са типично полярни (нуклеофилни заместително реакции)

Азота (N) също образува ковалентни бръзки в органичните съединения. Особенно важна роля на неподелената свободна електронна двойка на N. Taзи електронна двойка придава по-голяма или по малка степен основен характер. Органогенните елементи фосфор (Р) и сяра (S) образуват връзки със значително по-ниска здравина. С участие на фосфора се обрззуват т.нар макроергични съединения (АТФ). А със сярата ( ацетил-КоА). Ако може да се твърди, че въглеродниа атоми изграждат скелета на всички биогенни молекули то най-малкия органогенен елемент водорода (Н) запълва празнините в този скелет, като образува водородни връзки с по-електроотрицателните елементи кислород (О) и азот (N). Водорода участва при формирането на вторичните и третичните структури на биогенните макромолекули. Освен водата която е основна среда в организма в състава й участват неорганични съединения под гормата на йони – H+, OH, H2PO-4, HPO2-4, PO3-4, HCO-3, CO2-3, SO2-4, NH+4;

Освен органогенните елементи които изграждат цялата структура на клетката останалите елементи предимно са съсредоточени в определени органи. В тези органи те изпълняват специфични функции – Na и K се срешат в организма само като катиони и те образуват йонни връзки за разлика от по-горе споменатите елементи. Докато Na се съдържа в извън клетъчната течност то K се намира в клетката. По-този начин те участват в проддържането на осмотично налягане от двете страни на летъчната мембрана. Калция(Са) и маглезия (Mg) имат склонност към образуване на комплекси съединения, Са участва в келетните образувания в организма и изпълнява срецифични функции при контракция на мусколите. Мгнезия участва като активен център в много фосфатази. Добре е изучена неговата поля в флорофила.

МИКРО ЕЛЕМЕНТИ

Общото количество на микро елементите в бисферата е около 1%. Забелязано е тясна връзка между заниженото или пвишвно съдържание на даден микроелемент в определен орган и появатана характерно заболяване. Например намаленото съдържание на йод в щитовидната жлеза води до болеста „Гуша” и Кретенизъм – умствена недостатъчност. Действието на микроелементите е в тясна свързка с това на хормоните, ензимите и витамините т.е микро елементите участват преди всичко в регулаторните механизми на организма. Особенно важно е ъчастието на желязото – характерна структурна единица Fe – в профинилов комплекс. Този комплекс участва в изграждането на хемоглобина – приносител на кислодор или в цитохромни системи, ъчастващ в окислително-редукционни комплекси. Съдържанието на желязо е около 5g на 70kg тегло, 70% участва в хемоглобина а останалата част(30%) е разпределена предимно в черния дроб, бъбреците и кръвния серум. Общото съдържание на цинк (Zn) e около 3g за 70kg тегло. Богати на цинк са жлезите с вътрешна секреция особенно половите!, черния дроб и тъканите на окото. Цинка е активен център в ензимите: Алкохолдехидрогеназа, Карбоксилпентидаза и Карбоанхидраза. Богати на мед (Cu) са черния дроб надбъбречната жлеза и сивото вещество на главния мозък. Медта лесно преминава то първа във втора валенстност и обратното и по тази причина тя ъчаства в редокси процесите.

Мангана (Mn) влиза в състава на различните ензими и предимно той изпълнява активаторна функция. Съдържанието на кобалт (Со) е твърде ниско, богати на кобалт са жлезите с вътрешна секреция и кърмата. Той е съставна част от витамин В12. Редица заболявания като анемия, хепатит са свързани с нарушената обляма на кобалта в организма. Някой елементи в много-ниска концентрация проевяват токсично деийствие!

ТОКСИЧНИ ЕЛЕМЕНТИ

Алуминий(Al) – Причинява анемия тъй като измества желязото от неговите съединения. Той измества и калия от съединенията му като образува по-стабилни връзки със същите лиганди.

Арсен(As) – Арсен в пета валентност симолира фосфор в пета валенстност. Арсена взаимодейства с тиолите или силго групите от протеиние и инхибира ензимните системи.

Берилий(Be) – Най-токсичния елемент ! Измества магнезия от всичките му съединения. Свързва се с много здраво с нуклеиновите киселини.

Кадмий(Cd) –жИзмества цинка от всичките му съединения

Живак(Hg) – Акумулира се от черния дроб, бъбреците и мозъка, нарушава техните функции.

Олово(Pb) – Образува здрави връзки в –SH групите и инхибира ензимите.

Стронций(Sr) – Симулира калция

Талий(Tl) – Нервотоксичен ! стабилен йон, измества калия от къединенията му и нарушава биологичните функции.

________.doc

Редактирано 26, 2007 от ROCK

[ROCK]

ІІ МОНОЗАХАРИДИ

Клес съединения съдържащи едновременно алдехидна и хидроксилна група. Захаридите които съдържат алдехидна група се наричат АЛДОЗИ а тези които съдържат кето група се наричат КЕТОЗИ. В зависимост от броя на въглвродните атоми се различават : триози, титрози, пектози и хексози. В зависимост от пространствената насоченост на асиметричния бъглероден атом се различават D и L форми.

Определение за D-монозахариди:

Всички монозахариди с D-конфигурация

имат същия пространствен строеж при най-отдалечения от карбонилната група хирален въглероден атом, както хиралния център на

D(+) глицералдехида.

Броят на възможните оптични изомери е 2n, при n на брой хирални (асиметрични)

въглеродни атоми; половината от тях са с D- и половината – с L-конфигурация:

- 2 бр. алдотриози

- 4 бр. алдотетрози

- 8 бр. алдопентози

- 16 бр. алдохексози и т.н.

За избягване на дълги и сложни наименования всеки от пространствените изомери

има свое тривиално наименование. Почти всички природни изомери са от D-

реда.

Не всички монозахариди са еднакво важни от биохимична гледна точка. Най-прости са тризите . те учасват в обеманата на веществата с две съединения – глицералалдехид-три фосфат и дихидрокси ацетолфосфат. Те участват като междинни метаболити в гликолизата. От пентозите биологичен интерес представляват: рибоза и дезокси рибоза (без кислород). Цикличните монозахараиди се разглеждат като производни на фурана и пирана и съответно се наричат фуранази и пиранози. В биохимията по-малко значение имат пентозите – килоза и арабиноза. В състава на полизахаридите са доказани 20 различни монозахарида като, най-голямо значение имат глюкоза, галактоза и маноза. Тези три монозахарида са основните алдохексози в биологичните системи. Манозата и галактозата са епимери ( диастериомерните форми на алдозите които се различават по-конфигурацията само на един асиметричен бъглероден атом) на люкозата.

Понятието глюкоза е въведено през 19век от Анри Дюма ( А.Dumas). По-късно е предложено наименованието декстроза (dextrose) от Ф.Кекуле (F.Kekule). Но след работите на Е.Фишър (E.Fisher) okoнчателно е приет терминът глюкоза. Незавосимо от това все още някой опаковки на хранителни продукти се записва декстроза.

При прескачане на Н (водороден) атом при петия бъглероден атом към карбонилната група се образува нова хидроксилна група и в забисимост от нейното разположение е различна : α и β глюкози. Това явление е известно като оксоцикло тавтомерия.

*Чрез проекционни форми по Fisher и W.Haworth*

Можете да видите Формите на fisher и W.Haworth, също така и монозахаридите от гледна точна на органичната химия от тук: monozaharidi.pdf

ДИЗАХАРИДИ

ЗАХАРОЗА

При ензимна хидролиза или при хидролиза с разредена киселина се получават два монозахарида. Захарозата е един от най-разпространения дизахарид. При хидролиза под действието на ензима инвертаза се получава еквимолна смес от глюкоза и фруктоза. Тази еквимолна смес се нарича инертна захар. Природната инвертна захар е пчелният мед.

МАЛТОЗА

Известна като малцова захар. Получава се при хидлолиза на скорбяла при ензимното действие на диастаза – той се намира в големи количества в малца. Този дизахарид се състои от две молекули люкоза които за свързани с α 1,4 връзка.

Повече информация за полизахариди и дизахаридите от гледна точна на органичната химия можете да почерпите от тук: polizaharidi_i_dizaharidi.pdf

____________.doc

Редактирано 27, 2007 от ROCK

[ROCK]

ТЕМА 3

ІІІ ПОЛИЗАХАРИДИ

Високомолекулните съединения в зависимост от своя произход се делят на три големи групи: Биополимери, Синтетични полимери и Изкуствени полимери. В живите организми се съдържат високомолекулни вещества с изключително важно значение: полизахариди, протеини и нуклеинови киселини. Високомолекулните съединения в живите организми се наричат БИОПОЛИМЕРИ.

Наименованието захарид се формирало от гръцкото и латинското наменование (Sakchoron, Caccharum). Те са биополимери изградени от монозахаридини остатъци или тхни ороизводни сързани, чрез гликозидни връзки. Те могат да бъдат да будат определени като поликондензационни продукти с висока молекулна маса. Те могат да бъдат могат д абъдат раделени на две големи групи: хомополизахариди (изградени от един и същ вид монозахаридни остатъци) и хетерополизахариди (изградени най-малко то два различни монозахаридни остатъка).

БИОЛОГИЧНО ФУНКЦИИ НА ПОЛИЗАХАРИДИТЕ

1. ЕНЕРГЕТИЧНА.

Те са основен доставчик на енергия – 1g захарид отделя 4 кило калории ехергия. Общо доставената енергия възлиза на приблизително на 55% докато останалите 45% се доставят от протеините и мазнините взети заедно.

2. РЕЗЕРВНА

Тази функция се осъществява от гликогена, онсовните места за неговото съдържание са чербия сроб и мускумите.

3. ГРАДИВНА

Те вземат участие в изграждане на всички клетки и клетъчни органели.

4. ЗАЩИТНА

Различните олигозахариди под формата на къси разклонения са вградени в клетъчните мембрани така, че да старчат малко над тях. По този начин те служат като химични опознаватлни знаци и много бързо откриват проникнали чужди клетки: Клетки от бактерии при инфекции, кръвни клвтки при приливане на кръв или летки на чужди тъкани при присаждане на други органи (чужди)

ВИДОВЕ СТРУКТУРИ НА ПОЛИЗАХАРИДИТЕ

В организацията на полизахаридните молекули молекули подобно на други биополимери се възприема представата за 4 типа структури: Първична, Вторична, Третична и Четвъртична структура.

ПЪРВИЧНА

Включва предварително сързани блокове изградени от повтарящите се мономерни единици, свързаването на всички мономерни единици в полимерната верига се извършва чрез гликозидни връзки във веригите вземат участие основно пентози и хексози . Производните на хексозите могат да бъдат получени по слекдните начини:

• Окисление на хидроксиметилова група

• Заместване на хидроксилна грипа с анимо група

• Заместване на водород от хидроксилна група с метилова група.

Полизахаридните вериги в първичната стуктура могат д абъдат линейни разклонени или циклични.

Полизахаридната първична структура може да представлява една повтаряща се последователност от монозахаридни остатъци свързани с гликозидни остатъци. Сорбялата и целулозата са полизахариди свързани с α (1→ 4) и ß(1→ 4) връзки.

Тези примери ни показват рализчни свойства на което се дължи на конфигурацията на гликозидните връзки. Забележителна особенност в структурата им е тяхната висока степен на подреденост.

Скорбялата се състои приблизително 20% амилоза и 80% аминопектин

Амилозата е изградена от α (1→ 4) връзки а аминопектинът съдържа освен α (1→ 4) и α (1→ 6) връзки. Амилопектина по структура е сходен на този с гликогена с тази разлика, че гликогена съдържа повече α (1→ 6) връзки т.е тоий е по-разтворен.

При изграждането на полизахаридната първична структура е остановена блоков принцип при който повтарящите се номозахаридни остатъци са подредени в оделни блокове. Остановяването на първична структура вклучва решението на следните задачи:

Доказване на монозахаридния състав; Доказване съотношението на отделните монозахариди; Определяне мястото на гликозидните възки; Определяне молекулната маса на полизахарида;

ВТОРИЧНА

Осъществява се нагъване на полизахаридната верига. Тя се стаблизира чрез образуване на водородни връзки – солеви мостове или с участие на метални йони. Уатановяването на вторичната структура влючва изследване на конформията на колизахаридната верига (валденово обръщане)

ТРЕТИЧНА

Тя се образува чрез взаимодействие, подреждане и общо нагъване на полизахаридната верига с определена вторична структура.

В твърдо състояние молекулите на целулозата са опаковани като двойна лента

ß(1→ 4) целилоза

α (1→ 4)

а при амилозата под формата на „двойна спирала”

трети1ната структура се подпомага и от матални йони. Този ефект е известен като „Egg Boxes” или „Яйце в кутия”

Междумолекулно свързване

ЧЕТВЪРТИЧНА

Тя се образува от еднакви или различни полизахаридни вериги с известни третични структури. При тяхното взаимодействие се образуват агрегати. При тези взаимодействия вземат участие междумолекулни водородни връзки, ковалентни и връзки в които участват метални йони.

________________.doc

[ROCK]

ІV ГЛИКОГЕН

Най-важния резервен полизахарид в животинските организми. Той се съдържа в малки количества във всяка летка независимо на каква тъкан принадлежи. В по-големи количества гликоген се съдържа приблизително в 3% - 4% мусколи и 8% - 9% в черния дроб. Гликогена е силно разклонен хомополизахарид съдържащ α(1→4) и α(1→6) връзки.

Точките на разкланяне на гликогена са през 5-6 гликозидни остатъка докато в амилопектина са пред 8-12 остатъка.

Гликогена е резервен полизахарид при това глюкозата е в химично и осмотично неактивно състояние на оказва влияние върху жизнените процеси в клетката.

Функцията на гликогена в мускулите

Мускулният гликоген доставя ехергия т.е енергия за мускулна работа. Гликозата се доставя не като свободна молекула а като гликозо 1-фосфат. В това състояние тя не напуска клетката а се разгражда в нея. Когато мускула е натоварен до 3 мин., това усилие е свързано само с разграждането на глюкоза. Когато натоварването е по-продължително започва да се разграждат и други вещества предимно мастни киселини.

Функцията на гликогена в черния дроб.

Чернодробния гликоген изпълнява доставна функция. Той се разгражда до свободна глюкоза която не остава в клетките а постъпва в кръвообраштението. Чрез кръвта глюкозата се разнася до всички клетки които имат нужда от нея, на първо място е мозъкът той окислява глюкоюзата за своите ехергийни нужди, на второ място са мускулите.

_V_________.doc

[ROCK]

V ПОЛИЗАХАРИДИ ИЗОЛИРАНИ ОТ ЖИВИ ОРГАНИЗМИ

І. Пектинови вещества.

Те са производни на полизахаридите, чиито скелети основно е включена полигалактуроновата киселина. Пектинът е въглехидрат изолиран основно от цитросови плодове и ябълки. Състо и се основно от метилови етери на пектовата киселина. При хидлолиза на пектин се освобождава около 11%-12% метилов алкохол което съответства приблизително на 60%-70% естерифицирани карбоксилни групи.

Една част на свободните хидроксилни групи са неотрализирани с метал.

Плодовата ракия е по-некачествена защото се отделя повече метилов алкохол който уврежда черния дроб при хидролиза като се пулучава оцетенанхидрид които ми кара да се цхувстване нераположени след употребата на плодови ракии,концентрати и т.н.

ІІ. Хитин

Полизахарид в чиято структура едната хидроксилна група в бета – глюкозата е заместена с ацениламинна група.

Хитинът е основният структурен компонент на ракообразните. Изгражда обвивките на раци, омари, скариди и други. Ацетиламинната друпа придава твърдост и устойчивост а също и ß(1→4) връзката. Хитинът не се разтваря във вода и разредени разтвори на основи и киселини. При нагряване той се деацилира а получените продукти се наричат ХИТОЗИНИ.

ІІІ. Антоциани

Те са растителните пигменти от групата на природните гликозиди. Тези гликозиди се получават когато водороден атом от моно или дизахариди се замести с незахарен компонент наречен агликон (aglicon – незахарен). Те оцветяват червените плодове в различните цветове – От светло розово до тъмно виолвтово почти черно. Разнообразието в цветовете при антоцианите се обесняват със особеностите на тяхната структура и свойството им да образуват комплекси с различен цвят:

Калиеви – Пурпурно червени;

Калциеви – Сини;

Молибденови – Виолетови (патладжани, сини сливи, мускет и т.н. );

При хидролиза се освобождават агликони и захари предимно глюкозата, галактозата или техните димери.

V__________________________________________.doc

[ROCK]

VI ЛИПИДИ

Едни от отрите основни вида хранителни вещества, не се разтварят във вода а клетката е една водна среда. Липидните молекули „слепвайки се по-между си „ образуват сложни комплекси. Такива комплекси са мембранните, мастните капчици в цитоплазмата, липопротеините в кръвта и други. Основния доставчик на висши мастни киселини са липидите.

Биоголичните им функции са:

1. Структурна

Липидите и основно фосфолипидите са основните структурни звена на биомембраните.

2. Източници на енергия

Като енергичен източник се използват липидите отложени в подкожната съединителна тъкан и около бъбречните пространства.

3. Защитна

Липидите защитават вътрвшните органи от механично овреждане. Тъй като те лоши проводници на топлина играят известна роля в поддържането на постоянна телесна температура.

Въз основа на своята структура липидите се разделят на различни класове:

Основни класове – Триацилглицероли, фосфолипиди и стероиди.

І. Триацилглицероли

Наричани още липиди (lipos – мазнина). Съставляват около 90% от хранителните мазнини. Това е основната форма на метаболитната ехергия съхранявана в организма. Те са триестери на глицерола.

R1, R2, R3 – Могат да бъдат наситени или ненаситени висши мастни кислени.

От наситените мастни киселини се срещат: 1.СН3(СН2)10—СООН – додеканова киселина или както е прието да се наименова - ЛАУРИНОВА кислени.

2. СН3(СН2)12—СООН – Миристинова киселина

3. СН3(СН2)14—СООН – Палмитинова киселина

4. СН3(СН2)16—СООН – Стеаринова киселина

5. СН3(СН2)18—СООН – Арихинова киселина

Основни ненаситенни висши мастни киселини:

1. С18 → С9 = (с двойна връзка при С9 атом) – Олеинова киселина

2. С18 → С9 и С12 = -- Линолова киселина (незаменима висша мастна киселина)

3. С18 → С9, С12 и С13 = -- Линоленова (триенова) киселина (незаменима висша мастна киселина)

4. С20 → С5, С8, С11, С14 = -- Архидонова киселина (незаменима виша мастна киселина)

Мазнините не са индивидуални съединения, те са сложни смеси от глицериди на висшите мастни киселини. Поради вискоя си калоричен ефект те играят основна роля в енергийния баланс в организма като се изклзчи мозъчната тъкан която усвоява изключително люкоза. Всички останали тъкани могат да използват освен въглихидрати и останалите харанителни съставки – мазнини и протеини

VI_______.doc