BIOGÉN ELEMEK Azok a kémiai elemek, amelyek az élőlények számára létfontosságúak
A több mint száz ismert kémiai elem nagyobbik hányada megtalálható az élőlények testében is, de sokuknak nincsen kimutatható biológiai szerepe, vagy ha van is hatásuk, az nem létfontosságú. Ezen utóbbi elemeket tehát nem tekintjük biogén elemeknek. Így például a lítiumot (Li) sem, mert nem ismerünk olyan biokémiai rendszert, amely ezt az elemet igényelné. Igaz ugyan, hogy igen kis mennyiségben minden élőlény szervezetében van lítium, és még kimutatható hatásáról is van tudomásunk: lítiumsókkal eredményesen kezelhető pl. az ember mániás depressziós állapota (így nevezik az ok nélkül, periodikusan jelentkező pozitív és negatív hangulati állapotok pszichiátriai kórképét), a lítium hatása azonban ez esetben minden bizonnyal közvetett, és maga a betegség sem a lítium hiánya miatt lép fel, a lítium tehát nem biogén elem. 25 elemről mutatható ki, hogy szerepük valóban létfontosságú, de ebből 7 db csak bizonyos fajok számára szükséges (ezek az ún. változó biogén elemek). A többi 18 minden élőlény számára fontos (ezek az ún. állandó biogén elemek), ám nem egyforma mértékben. A következő táblázat mutatja be a biogén elemek egy lehetséges csoportosítását:
A sejtek anyagainak mintegy 99%- át mindössze hat elem építi fel, amelyek a szerves alapvegyületek építőelemei. Ezek a kiemelkedő fontosságú, elsődleges biogén elemek, más néven organogén elemek.
Az összes stabil elem közül négy, alacsony rendszámú elem dominálja az élőlények összetételét, és 6 további elem szerepel jelentős mennyiségben. A négy leggyakoribb elem a hidrogén, a szén, a nitrogén és az oxigén. Ezek dominanciájának részben az az oka, hogy az élőlényekre jellemző szerves molekulák döntően ezekből az elemekből épülnek fel. A hidrogén és az oxigén ezen felül azért is domináns közös alkotóelem, mert az élőlények tömegének nagyjából 70%-át víz teszi ki.
A további hat, fő alkotóelem a nátrium, a foszfor, a kén, a klór, a kálium és a kalcium. A foszfor nagy mennyiségben található sejtek citoplazmájában, foszfát ionok formájában, illetve ez az elem a nukleinsavaknak és az ATP-nek is fő alkotóeleme. A kén leginkább a fehérjék bizonyos aminosavaiban (cisztein és metionin) fordul elő. A nátrium, a kálium, a klór és a kalcium ionos formában található nagy mennyiségben. A gerincesek vázában (csontállomány) sok kalcium és foszfor van jelen kalcium-foszfát formájában.
Az élőlényekben legnagyobb mennyiségben előforduló elemek. A fő alkotóelemeket narancssárga, a nyomelemeket sárga háttér jelzi.
A nagy mennyiségben jelen lévő elemeken felül minden élőlény tartalmaz jóval kisebb mennyiségben jelenlévő, de létfontosságú elemeket. Ezek a mikroelemeknek (vagy nyomelemeknek) nevezett anyagok leginkább fémek (például magnézium, mangán, vas, cink), amelyek többnyire ionos formában játszanak rendkívül fontos szerepet, például enzimek aktív helyének fontos szereplőiként.
VÍZ
A víz fizikai és kémiai tulajdonságai 100 C forráspont 0 C fagyáspont nagy fajhő nagy felületi feszültség nagy párolgáshő kis kohézió
LIPIDEK=ZSÍRSZERŰ ANYAGOK A lipidek apoláros oldószerben oldódó, az élőlényekben előforduló szerves anyagok összefoglaló neve
SZÉNHIDRÁTOK általános összegképlet: C n (H 2 O) m > a szén hidrátjai csoportosítás a szerkezetük alapján: monoszacharidok diszacharidok poliszacharidok
SZÉNHIDRÁTOK A szénhidrátok fontos energiaforrások. Az étrendünkben előforduló szénhidrátok között vannak összetett (keményítő, cellulóz) és egyszerű szénhidrátok. Az emésztés során a rostokat kivéve minden szénhidrát egyszerű cukrokká bontódik le. Elsődleges szerves anyagok mert az élő sejt minden más szerves anyagot a szénhidrátok további átalakításával állít elő (ld. fotoszintézis)
Csoportosítás a szénatomok száma alapján: COH trióz, tetróz, pentóz, H H OH OH CH 2 OH (2R,3R) hexóz
Szőlőcukor Glükóz A szőlőcukor a leggyakoribb szerves molekula bolygónkon. Megtalálható a gyümölcsökben, a mézben és a vérben. A vér szőlőcukor tartalma jelöli a vércukor szintjét. A szőlőcukor egy színtelen, kristályos anyag, mely melegítés hatására elbomlik. Vízben kitűnően oldódik.
A ribóz az RNS cukorkomponense.
3.6.2.1. Maltóz 3.6.2.2. Cellobióz 3.6.2.3. Szacharóz Összegképlet: C 12 H 22 O 11 C 12 H 22 O 11 C 12 H 22 O 11 Egyéb nevek: malátacukor répacukor, nádcukor Alkotórészeik: α-d-glükóz és a α -D-glükóz β-d-glükóz és a β-d-glükóz α -D-glükóz és a β-dfruktóz Molekula- szerkezet: Glikozidkötés: 1(a) 4(e) 1(e) 4(e) 1(a) 2 mindkettő glikozidos OH Térszerkezet: Tulajdonságok: a két gyűrű egyenlítői síkja szöget zár be egymással a két gyűrű egyenlítői síkja többékevésbé egybeesik a molekula szerkezetét a gyűrűk közti hidrogénkötések stabilizálják fehérek, szilárd halmazállapotúak, édesek, vízben jól oldódnak vizes oldatuk adja az ezüsttükörpróbát (redukáló), mert az egyik gyűrű glikozidos OH-ja szabad vizes oldata nem adja az ezüsttükörpróbát (nem redukáló) savas hidrolízis után redukál Előfordulás: a keményítő hidrolízisének köztiterméke a cellulóz hidrolízisének köztiterméke gyümölcsökben, a cukorrépában, a cukornádban fordul elő nagy mennyiségben
FEHÉRJÉK
A fehérjék biológiai jelentősége A fehérjék nagy molekulájú, szerves anyagok, amelyek aminosavakból épülnek fel. Minden sejtnek nélkülözhetetlen alkotórészei, nagyon bonyolult összetételűek. Szervezetünkben legnagyobb mértékben megtalálható anyag, amely teljes testsúlyunk ~18%-át teszi ki.
A fehérjék az izmok, a bőr, a haj, köröm, a vér és különböző szervek, az agy és idegek, és nem utolsó sorban genetikai állományunk fontos komponensei.
A szervezetünket működtető anyagcsere folyamatok szabályozásáért is egyes fehérjék (a hormonok) felelősek, míg más fehérjék (az enzimek) katalizátorként vesznek részt ezekben a folyamatokban. Ismét mások (az antitestek) védik a szervezetet a fertőzésekkel szemben
NUKLEINSAVAK
A nukleinsavak monomer nukleotid láncokból álló makromolekulák. A biokémiában ezek a molekulák felelősek a sejten belüli genetikai információ hordozásáért. A leggyakoribb nukleinsavak a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS). Élő szervezetekben univerzálisan fordulnak elő, sejtekben és vírusokban egyaránt megtalálhatók.