BIOCHEMIA
Ø Dr Sławomir Orzechowski
Ø Budynek 37 P/139 (wejście E)
Ø Konsultacje: wtorek 9-10, czwartek 13-14
Ø Zaliczenie przedmiotu:
o Zaliczenie ćwiczeń (pow 51% pkt możliwych do zdobycia, w innym wypadku kolokwium zaliczeniowe – materiał SKRYPT SGGW)
o Pisemny egzamin (dla osób z oceną 4,5 i 5 możliwość egzaminu tylko z materiału, którego nie było na kolokwiach cząstkowych – z kilku ostatnich wykładów – tzw forma „0”)
Zalecana literatura:
Ø Biochemia – J.M.Berg, J.L. Tymoczko
Ø Krótkie wykłady Biochemia, D. Hames, N.M. Hooper, PWN, 2002 lub późniejsze
Ø Naturalne związki organiczne
Ø Biotechnologia żywności – red. Wł. Bednarski
Ø Chemia żywności 1-3 – red. Z.E. Sikorski, WNT 2007
Ø Materiały do ćwiczeń z biochemii, SGGW, 2001 i późniejszy
WYKŁAD 1 1.10.2008
Podstawowe pojęcia, struktura komórki, katabolizm i anabolizm. Organiczne związki azotu – aminy, nitrozwiązki, aminokwasy, zasady purynowe i zasady pirymidynowe, alkaloidy
Biochemia – Nauka na pograniczu chemii organicznej, medycyny i biologii, zajmująca się substancjami organicznymi o dużym znaczeniu biologicznym, takimi jak białka, węglowodany, lipidy, kwasy nukleinowe, aminokwasy oraz przemianami chemicznymi zachodzącymi wewnątrz żywych komórek
Biochemia żywienia – w dużym stopniu zajmuje się podstawowymi składnikami żywności, ich metabolizmem oraz opisem biotechnologicznych procesów stosowanych przy wytwarzaniu żywności
PODZIAŁ ORGANIZMÓW NA PODSTAWIE ANALIZY GENETYCZNEJ
Ø Bacteria (bakterie)
Ø Archea (archeony)
Ø Eukarya (Eucaryota, Eukaryota)
Podstawowe elementy komórki
Ø Błona komórkowa
Ø Jądro komórkowe
Ø Mitochondrium
Ø Chloroplast
Ø Retikulum endoplazmatyczne
o Szorstkie
o Gładkie
Podstawowe pojęcia:
Ø Metabolizm – całokształt procesów biochemicznych zachodzących w żywych komórkach, np. przemiana materii, energii
Ø Anabolizm – przebudowa i synteza złożonych substancji z prostych związków. Przykładem jest rozwój mięśni u sportowców. Dominuje u młodych osób
Ø Katabolizm – proces rozpadu złożonych związków na proste, z uzyskaniem energii. Dominuje u osób starszych
Ø Szlak metaboliczny – ciąg reakcji zachodzących po sobie i prowadzących do uzyskania produktu
Ø Cykle biochemiczne – szlaki metaboliczne, w których końcowy produkt jest jednocześnie substratem rozpoczynającym cały szlak
Reakcje termodynamiczne korzystne i niekorzystne są ze sobą sprzężone
Reakcja A+B C+D
Wzór na zmianę energii swobodnej:
=0 – reakcja nie przebiega, stan równowagi
>0 – reakcja niekorzystna energetycznie, nie przebiega (energia substratu jest mniejsza od energii produktu)
<0 – reakcja korzystna energetycznie, układ dąży do obniżenia swojej energii, reakcja zachodzi
- zmiana energii swobodnej
- zmiana standardowej energii swobodnej
R – stała gazowa
T – temperatura absolutna
[A],[B],[C],[D] – stężenia molowe poszczególnych substancji
ATP – adenozynotrifosforan, uniwersalny przenośnik energii w organizmach żywych. Jest bogaty w energię dzięki 2 bezwodnikowym wiązaniom fosforanowym
Adenina + ryboza + trifosforan
ODDZIAŁYWANIA MOLEKULARNE
Ø Wiązania kowalencyjne C-C C=O E>300 kJ/mol
Ø Wiązania elektrostatyczne (w roztworze wodnym, dla dwóch różnoimiennych ładunków w odległości 0,3 nm E = ok. 6 kJ/mol)
Ø Wiązania wodorowe E=4-13 kJ/mol
Ø Oddziaływania Van der Waalsa E=2-4 kJ/mol (dla 1 pary atomów)
Ø Oddziaływnaia hydrofobowe (w środowisku wodnym) i odpychanie się atomów (zawada przestrzenna)
PODSTAWOWE ZWIĄZKI ORGANICZNE
Ø Kwas glutaminowy
Ø Glicyna
Ø Leucyna
Ø Alanina
Doświadczenie Ureya – Mittlera (stymulacja warunków prebiotycznych): pod wpływem wyładowań elektrycznych
Ø Z NH3, CH4, H2, H2O powstały aminokwasy (rys);
Ø Z HCHO – różne cukry: ryboza;
Ø Z HCN – adenina, składnik DNA
Aminy – arylowe i alkilowe pochodne amoniaku
Ø Biogenne (dekarboksylacja aminokwasów) – toksyczne, silne działanie fizjologiczne
o Putrescyna (z ornityny)
o Kadaweryna (z lizyny)
o Tyramina (z tyrozyny)
o Histamina (z histydyny)
o Tryptamina (z tryptofanu)
o Cysteamina (z cysteiny), skł. CoA
o -alanina – (z asparaginianu) skł. CoA
o 4-aminomaślan
Histamina
Ø Gromadzi się w zepsutym mięsie ryb jako efekt działania enzymów bakteryjnych, duże stężenia histaminy (np. kilkaset mg/100g mięsa makreli, tuńczyka) powoduje zatrucia
Ø Pełni funkcję hormonu – stymuluje skurcz mięśni gładkich, stymuluje wydzielanie śluzu
Azotany (V), (III)
Ø Żywność źle uprawiana, przede wszystkim przenawożona, gł. warzywa liściaste – burak, seler, szpinak, rzodkiewka, sałata, marchew, kapusta; najmniej warzywa owocowo – nasienne – groch, fasola, bób, ogórek, pomidor
Ø Woda pitna dla zwierząt: zanieczyszczona ściekami komunalnymi i odchodami zwierzęcymi, również nawozami spływającymi z pól uprawnych
Ø Wyładowania atmosferyczne
Ø Procesy przetwórcze, peklowanie mięsa (różowa barwa i aromat)
AZOTANY III SĄ BAKTERIOSTATYCZNE, np. dla Clostridium Botulinum, mogą neutralizować kancerogeny powstające w wyniku pirolizy białek
N-Nitrozoaminy
Ø Posiadają silne właściwości rakotwórcze, obecne w pelowanym mięsie, wędzonych rybach, piwie, sosie sojowym
Prekursory:
Ø Azotany (V) (warzywa nawożone, zanieczyszczone środkami nawożącymi)
N-Nitrozoaminy powstają głównie w środowisku kwaśnym, w żołądku, w wyniku nitrozowania amin obecnych w żywności, przy udziale azotanów (III) lub (V) (zredukowanych wcześniej do azotanów (III))
DEN
N-Nitrozodimetyloamina
N-Nitrozopyrroidyna
N-Nitrozopiperydyna
Neurotransmitery (tzw katecholoaminy, pochodne tyrozyny)
Ø Adrenalina
Ø Noradrenalina
Ø Dopamina
Ø Tyrozyna
Adrenalina – hormon odpowiedzialny za reakcję „walcz lub uciekaj”, wytwarzany w części rdzeniowej nadnerczy, stymuluje rozkład glikogenu w mięśniach
Noradrenalina – regulacja rozkładu triacylogliceroli (hormon kataboliczny) przez aktywację cyklazy adenylowej
Dopamina – niski jej poziom powoduje chorobę Parkinsona, lekiem są inhibitory enzymu rozkładającego dopaminę (oksydazy monoaminowej)
Pierścienie heterocykliczne z azotem
Pirydyna
Amid kwasu nikotynowego, wit PP
Pirodoksal
Pirydoksyna
Pochodne pirydyny – np. wit. PP, wit, B
Pochodne pirazyny charakteryzują się intensywnym zapachem, występującym w pieprzu (2-metoksy-3-izobutylopirazyna), ziemniakach – zapach pleśni (2-metoksy-3-izopropylopirazyna) i zielonym groszku
Zasady azotowe występujące w kwasach nukleinowych
Ø Adenina RNA, DNA
Ø Cytozyna RNA, DNA
Ø Guanina RNA, DNA
Ø Tymina DNA
Ø Uracyl RNA
Ø Pirymidyna
Ø Puryna
Alkaloidy
Ø Kofeina – w kawie, herbacie, coca-coli, czekoladzie, pobudza ośrodkowy układ nerwowy i znosi zmęczenie psychiczne i fizyczne, poprawia sprawność myślenia, działa moczopędnie
Ø Efedryna – stosowana przy odchudzaniu, ogranicza łaknienie, przyspiesza tempo spalania tkanki tłusxczowej; powoduje bezsenność, ogólne pobudzenie, podwyższone ciśnienie krwi, zaburzenia w metabolizmie glukozy
Ø Nikotyna – składnik dymu tytoniowego, ma wpływ na działanie układu krwionośnego, podnosi stężenie CO2 we krwi; palenie tytoniu uzależnia
Ø Teobromina, teofilina – działa moczopędnie, obniża ciśnienie krwi
Wykład 2 ...
dianka89