2/8anyag,6.oldal 2. Témavázlatok Tk. 2.1. Szénhidrátok Az él lények számára tápanyagforrást, energiaforrást, vázanyagot, anyagcserefolyamatok anyagait jelenthetik. Szénhidrátok: szénb l,hidrogénb lés oxigénb lfelépül szerves vegyületek.kémiailag polihidroxi-aldehidek (aldózok),vagypolihidroxi-ketonok (ketózok),i letveezek kondenzációvallétrejött származékai. Csoportosításuk: funkcióscsoportalapján:aldózok,ketózok szénatomszám alapján:triózok,tetrózok,pentózok,hexózok molekulák száma szerint: o MONOSZACHARIDOK Laktózvagytejcukoregyglükóz ésegygalaktóz összekapcsolódásával jönlétre. Redukáló. POLISZACHARIDOK Vízbennem vagycsak kolloidálisanoldódnak (keményít ),hidrolízissel továbbiegységekre bonthatók,nem édesek. Acellulóza Földlegelterjedtebbpoliszacharidja,a növények vázanyaga,(a fa szárazanyagának 5%-a)többezer -glükózösszekapcsolódásával jönlétre. El nem ágazó,a párhuzamosláncok közötihidrogénkötések rendkívül stabilláteszik. (-lebontása nehéz,növényev k cellulózbontóbaktériumok!). Hidrolízisével el bbcellobiózt,majd -glükóztkapunk. Akeményít növényitartalék tápanyag,a fotoszintézisvégterméke. Többszáz -glükózépítifel. EInem ágazóamilózból éselágazóamilopektintb l áll. Az amilóz-amilopektinarány20-80%). Aglikogénazállatok ésazembertartaléktápanyaga. Szintén -glükózból épül fel,szerkezeteazamilopektinhezhasonló,többelágazással. Akitinnitrogéntartalmúpoliszacharid. Arovarok küls vázának,gombák sejtfalának anyaga. Acellulózhozhasonlófelépítésemia trendkívül ellenálló. Monoszacharidok: 3-7 szénatomot tartalmazó egyszer szénhidrátok. (a poliszacharidok monomerjei)édes íz,vízben jóloldódó,savas hidrolízisseltovább nem bonthatóak. Triózok:a glicerinaldehid,mintglicerinaldehid-foszfátanyagcserefolyamatokbanközti termék. pentózok: ribózazrns,a dezoxiribóza DNSalkotórésze Hexózok: aglükóz (másnévensz l cukor)lényegébena vércukor,a szervezetlegfontosabbmobilizálhatószénhidrátforása. Származékaiazanyagcsere-folyamatok fontosköztesei(glükóz-foszfát). Kiemeltjelentóség a poliszacharidok kialakításában. Az egyes és az ötös szénatom közötkialakulógy r vé záródás eredményeként glükozidos OH-csoportalakulki,amikorennek a csoportnak a térállása megegyezik a 6. szénatom térállásával (3-glükózról,ha ellentétesa-glükózról beszélünk. Ellentétbena glükózzal,amialdohexóz,a fruktóz vagygyümölcscukor(méz) ketohexóz. Foszfátszármazékaiazanyagcserefontosköztesei. DISZACHARIDOK Hidrolízissel kétegyszer cukora bonthatók,vízbenoldódnak,édesek. Egyszer cukrokból vízkilépéssel jönnek létre. Fontostápanyagok,poliszacharidok köztesei. Maltóz két a-glükóz összekapcsolódásával jönlétre. Akeményít bontásának köztese.redukáló. Celobióz két (3-glükóz összekapcsolódásával jönlétrea cellulózbontásának köztese Redukáló. Szacharóz egy glükóz ésegy fruktóz összekapcsolódásával jönlétre. Nem redukáló. Nagymennyiségbenfordul el a cukorépában(répacukor)ésa cukornádban, iparilagezekb l állíthatóel. Celulózbontóbaktériumok: talajban szabadon és egyes növényev á latok bélflórájában él olyan baktériumok,amelyek képesek acelulózt monoszacharid egységeirebontani. Kimutatásuk: Ezüstükörpróba:azaldehidcsoportottartalmazószénhidrátlúgosközegbenazezüstiont fémezüstéredukálja:
2/8 anyag, 7. oldal Fehling-próba: az aldehid csoportot tartalmazó szénhidrát lúgos közegben a Cu2+ -iont több lépésben Cu+ -ionná redukálja: Aldóz - ketóz elkülönítés o Szelivanov reakció: savas közegben a rezorcin ketózzal piros szín reakcióterméket ad. Keményít kimutatása Lugol-oldattal: a Lugol-oldat kálium-jodidos jódoldat (KI+IZ). A jód beépül a keményít amilóz helikális szerkezetébe, megváltozik a molekula fénytörése kék színreakciót kapunk. Melegítésre az oldat elszíntelenedik, majd leh lés után visszaáll a már tapasztalt kék szín. Cukorfügg társadalom 2004. november 15., hétf 8:06 Magyar Rádió -Kossuth AzEgészségügyiVilágszervezet (W HO)november 14-én tartjaadiabétesz(cukorbetegség)világnapot, ugyanisekkor van azinzulin feltalálójának, FredericGrant BantingNobel-díjaskanadaiorvosnak aszületésnapja. A világban 150 millió cukorbetegél, hazánkban 550 ezer anyilvántartott cukorbeteg, ám számuk ennél jóval magasabb, hiszen sokan nem istudják, hogybetegek. -Bizonyított tény, hogyazoknál anépeknél, akik nem fogyasztanak finomított cukrot, illetve finomított szénhidrátokat, tehát finomított lisztet sem, ott nem fordul el acukorbetegség-mondtael BendaJudit egészségtanácsadó. Mindigisédesített azemberiség, csak cukor helyett természetesédesít szereket használtunk. Mézet használtunk, azaleg sibb, illetve szárított ésnyersgyümölcsöket. Hamézet fogyasztunk, nem leszünk cukorbetegek, sajnoshacukrot fogyasztunk, akkor cukorbetegek leszünk. A cukorbetegség els leírásaangliából származik, ugyanisangliamint gyarmattartó ország, annakidején már axvi., XVII. században cukrot termesztetett atrópusokon. Cukornádból állították ugyanisel annak idején kizárólaga cukrot. Sajnos, ezt írjale acukorbluescím könyv, amelyszámomraegyegészen megdöbbent adat, hogy annakidején arabszolga-kereskedelem acukorért folyt. Tehát azért kellett rabszolgákat tartani, hogya trópusokon cukrot tudjanak termelni. Egybrit történészakövetkez ket mondjaerr l:nem túlzásazt állítani, hogyarabszolga-kereskedelem során 20 millió afrikaipusztult el, skétharmaduk acukor miatt. - Nagy ára volt akkor annak, hogy több száz évvel kés bb itt a fél világ beteg legyen, nem?van ebben némicinizmus, hogy az ember ezt így mondja, de miért alakul kitulajdonképpen a cukorbetegség?[/b] -A cukor egyteljesen természetellenesvalami. A cukorrépaésacukornád, amib l acukrot kivonják, ezek természetesélelmiszerek, tehát ezekb l atermészetesélelmiszerekb l kivonnak mindent, kivonják afehérjéket, azsírokat, azásványisókat, nyomelemeket, vitaminokat, rostosanyagokat ésatöbbit éscsak ezaz úgynevezett diszacharidmolekula, aszaharózmaradakristálycukorban. Ilyen töménységben cukor a természetben nem fordul el. Tehát ezegyteljesen természetellenesvalami, hiányzanak bel le azéletfontosságúanyagok, ezért amikor aszervezetbe kerül acukor, nem úgybomlik le, nem úgyszívjafel aszervezet, mint egytermészetesélelmiszert. Haegyalmát elfogyasztok, azalmában isvan cukor, ezt azalmát megrágom, lassan lenyelem, lassan jut be atápcsatornába, lassan megemészt dik, bejut aszervezetbe. A cukrot nem kell megrágnom, acukrot lenyelem, nagyon gyorsan fölszívódik, sokkal gyorsabban megemeli avércukorszintet. Ezt aszervezet úgyélimeg, mint egystresszt. Nagyon sok inzulint bocsát ki, hogya normálisszintre visszavigye avércukorszintet, viszont túll acélon természetesen, mert hogynem tudja olyan pontosan szabályozni. Túll acélon, ilyenkor lesüllyedavércukorszint, ilyenkor érezzük azt, hogy ismét cukrot kell fogyasztanunk. - Egy önmagát gerjeszt folyamatról van szó. -Ígyvan. A hasnyálmirigyinzulintermel sejtjeinek ezegynagyon nagymegterhelés, hogyilyen nagy mennyiség inzulint ésilyen sokszor kell kibocsátania, amilyen gyakran micukrot eszünk. Ugye acivilizált ember folyamatosan cukrot fogyaszt, mert minden élelmiszerben található cukor. Ésezazt eredményezi, hogyahasnyálmirigyinzulintermel sejtjeikimerülnek. Azegészhormonháztartást megterheliezésígy alakul kiacukorbetegség. - Az is egy érdekes kérdés, hogy tudjuk-e, vagy felismerjük-e id ben azt, hogy veszélyeztetettek vagyunk vagy éppen már kezd d cukorbajunk van? -A cukrot tartják acivilizációsbetegségek kialakulásában af b nösnek. Ezazt jelenti, hogygyakorlatilag azösszesbetegségünk kialakulásában valamilyen módon szerepet játszik acukor, afogszuvasodástól a rákig, askizofréniától agyomorfekélyig, acukor hatására, illetve acivilizációstáplálkozáshatásáraösszesz kül azállkapcsunk, ezért nem férnek el aszánkban afogak. Hogyezhogyan alakul ki?a cukor, illetve a civilizációstáplálék egyhiánytáplálék. Mitulajdonképpen éhezünk ajólétben, mert hogyse acukor, se a többicivilizációstáplálék nem tartalmazzaazokat azéletfontosságúanyagokat, amikre aszervezetnek szüksége lenne. - Ha mindezt tudjuk, akkor mégis miért fogyasztunk ennyisok cukrot? -A cukor iránt ugyanolyan függ ségalakul ki, mint azösszestöbbifügg séget kialakító anyagiránt, mint például anikotin, alkohol, akábítószerek ésakávé. Tehát azagyerek, akire azt mondják aszül k, hogy nem eszik semmit, azagyerek biztos, hogycsak édességet eszik, egycukorfügg gyerek. Megjegyzem, hogynem kevésgyerek cukorfügg, s t ezazegésztársadalom cukorfügg, merthogyebben növünk föl. - Ebben nyilván érdekelt az élelmiszeripar is, nem? -Azélelmiszeripar abban érdekelt, hogyminél többet együnk, acukoripar abban érdekelt, hogyminél több cukrot fogyasszunk. Rengetegcukrot eszünk, körülbelül 50-60 kilót egyévben. Szinte világels k vagyunk acukorfogyasztásban, holott aháborúel tt mégcsak 10 kiló cukrot fogyasztottunk, százévvel ezel tt pedig2 kilót. Ezazutóbbiid ben n tt megilyen rettent en. De nehogyazt higgyük, hogyezt mindkristálycukor formájában esszük meg. Azösszesélelmiszerünkben szinte el van rejtve acukor. Az üdít italokban, agyümölcslevekben. Ugye rávan írva, hogyeredetisz l lét tartalmazésazember el veszi anagyítóját éselolvassa, hogy1,2 százalék sz l levet tartalmazésezen kívül rengetegcukrot ésaromát. A péksüteményekben, afelvágottban, acigarettában, aketchupban, amustárban -méghozzánem iskevés. Például egy3decisketchupban, amelynek tulajdonképpen savanyúazíze, 30 darab kockacukornyimenynyiségvan benne. - Ezért szeretik a gyerekek annyira. -Igen. Rengetegvizsgálatot végeztek acukorral kapcsolatban, ésazderül ki, hogyagyerekkori hiperaktivítás, viselkedésianomáliák nagyon nagyrésze gyógyítható azzal, hamegvonják agyerekek táplálékából acukrot, illetve azadalékanyagokat tartalmazóélelmiszereket. Olyan gyerekeket vizsgáltak, akik kisegít iskolábajártak ésatáplálékukból megvonták egyideigafinomított élelmiszereket, tehát afinomított lisztet, acukrot ésazt tapasztalták, hogyegyid után agyerekek képesek voltak arra, hogyanormál iskolában folytassák atanulmányaikat. Ugyanilyen vizsgálatokat végeztek feln ttekkel is, börtönlakókkal, fiatalkorúb nöz kkel, illetve id sebbekkel ésazt tapasztalták, hogyafelt n viselkedésirendellenességek, azagresszivitásszemmel láthatóan csökkent, szinte megsz nt, abörtönlakók jobban el tudták foglalni magukat, olyannyira, hogyvolt olyan intézmény, ahol adelikvensek maguk kérték, hogymegtarthassák ezt atáplálkozásiformát. - Itt élünk akkor a saját jól kialakított kényelmes kis börtönünkben, cukorfügg k vagyunk és potenciális cukorbetegek. -Namost azt, hogyezt nem tudjuk acukorról, ennek azazoka, hogyamikor megeszünk egyszelet csokoládét, akkor nem esünk le holtan aszékr l, tehát nem kapunk sem szívinfarktust, se nem leszünk azonnal cukorbetegek. Ahhoz, hogyezek acivilizációskárosodások létrejöjenek, illetve el jöjenek, észrevehet kké váljanak, évtizedekre van szükség. Tehát aszervezet évtizedekigképeskompenzálnialétrehozott károkat. NagyKatalin
2/8 anyag, 8. oldal 2.2. Fehérjék Aminosavakból felépül sokrét feladatot ellátó makromolekulák: a szervezet legfontosabb épít elemei, katalizátorok, szállítómolekulák stb. Jelentése: els dleges, els dleges fontosságú (PAULING;a polipeptidlánc felépítése, betegségek esetén fellép rendellenességek kutatása, 1954Nobel-díj. Jelent sek E. Fischer aminosav, fehérjekutatásai, 1902 Nobel-díj.) 2.2.1. Az aminosavak Az aminosavak molekuláiban egyszerre fordul el az aminocsoport (-NH2) és a karboxilcsoport (- COOH). C H 2 N H 2glicin C O O H (amino-ecetsav) -aminosav H 2 N A fehérjéket felépít -aminosavak esetében az aminocsoport és a karboxilcsoport ugyanahhoz a szénatomhoz kapcsolódik. Húsz fehérjealkotó aminosavat ismerünk, amelyeket oldalláncuk polaritása, savas ill. bázikus jellege szerint csoportosíthatunk. Esszenciális aminosavak: A fehérjékben el fordulóegyesaminosavakataszervezetnem tudszintetizálni,mertpéldául gy r smolekulákatnem tudel állítani.ezeketküls forrásb l azazatáplálékunkból fedezi,melyek ezérttáplálékunk nélkülözhetetlen alkotórészei. Azemberben esszenciálisaminosavak: valin, leucin, izo-leucin, lizin, fenil-analin, triptofán, metionin, treonin. A növekedésben lév szervezetnek fokozotazesszenciálisaminosavak irántiigénye!it érdemeselgondolkozniavegetáriánusétkezésokoztaesetlegeshiányállapotok lehet ségén is! 2.2.2. Az ikerionos szerkezet Az aminosavak aminocsoportja bázikus jelleg,tehát protont vehet fel,míg a karboxilcsoport savas jelleg,vagyis protont adhat le. Ezt az aminosavak szerkezetének felírásakor is feltüntethetjük: C H 2 C H 2 C H 2 -amino-vajsav (GABA) -aminosav C O O H Ennek a szerkezetnek biológiai jelent sége pu ferkapacitásában rejlik. (Minden összekapcsolódás után maradszabadamino- illetve karboxilcsoport a polimerlánc két végén!) 2.2.3. Optikai izoméria A fehérjealkotóaminosavak a glicin kivételével királis vegyületek,mert az - szénatomhoz négykülönböz csoport kapcsolódik. A -szénatom konfigurációja az L- glicerinaldehidével analóg,vagyis a természetben csak L-aminosavak fordulnak el. Fontos az aminosavak ikerionos jellege,ami annak a következménye,hogya karboxilcsoport hidrogénje könnyen átkerülhet az aminocsoport nemköt elektronpárt tartalmazónitrogénjére. Az ígykialakult ikerionos szerkezetben stabilizálótényez még,a karboxil csoporton belüli delokalizáció: 2.2.4. Peptidkötés A peptidkötés az egyik aminosav aminocsoportja és a másik aminosav karboxilcsoportja között jön létre vízkilépéssel,kondenzációs reakció: N H 2 CH R H 2 N HOCH C 2 H 2 N COOH R CH R COOH H 3 N CH HO COH C CH 2 OH CH 2 OH L-glicerinaldehidD-glicerinalde H 2 N H COOH C R CH 2 OH L-aminosav H R COH C R ikerionos szerkezet COOH H 2 N COOH CH H N C N COOH + 2 CH CH + R' H R R' OH COOH C NH 2 CH 2 OH D-aminosav R O COOH C COO CH 2 OH NH 2 HO H
2/8anyag,9.oldal Az aminosavak peptidkötéssel összekapcsolódva dipeptidet, tripeptidet... oligopeptidet hoznak létre. di-, tri-,...oligopeptid (max.10aminosav) Peptidek: legfeljebb 50aminosavrészb l felépül molekulák. Változatos szerepet töltenek be a szervezetben, pl. hormonok (inzulin, vazopresszin, oxitocin) vagy a redoxireakciók szabályozásában részt vev glutation (GSH, -glutamil-ciszteinil-glicin). Fehérjék: a peptideknél több aminosavrészb l felépül makromolekulák. Alapvet en 20-féle aminosav építi fel. A kapcsolódási sorrend korlátlan, 100aminosav 20a századikon módon rakható sorba. A szervezetben különböz feladatokat látnak el (pl. vázfehérjék, szállító fehérjék, enzimek stb.). A fehérjék szerkezeténél négy szintet különítünk el: 2.2.5. A fehérjék szerkezete Els dleges szerkezet: az aminosavak min sége, kapcsolódási sorrendje. Az aminosavak szerkezetéb l következ en, (az egyetlen eltérés az oldalláncokban van!), az összes többi lehetséges szerkezetet megszabja! (elment - lement). A fehérjék térszerkezetét (másodlagos, harmadlagos, negyedleges szerkezet) rögzít kötéstípusok: kovalens kötés (S-S). ionos kötés (-C00~-NH3'), hidrogénkötés (-H-O- ), Másodlagos szerkezet: lehet a-hélix, ilyen pl. a haj, gyapjú, izom, vagy p-lemez (vagy red zött struktúra). Ilyen a selyem. Harmadlagos szerkezet: gomolyag (globuláris) szerkezet, a biológiai hatás hordozója. Az enzimek m ködése ehhez a struktúrához kapcsolható. Negyedleges szerkezet: több fehérjemolekula összekapcsolódásával alakul ki (aktomiozin az izomban). Fontosak a multi-enzimkomplexek: bonyolult folyamatok irányítói. 2.2.6. A fehérjék csoportosítása: 1. Összetételalapján a) protein (egyszer fehérje) -~ aminosavak b)proteid (összetett fehérje) --> aminosav + egyéb anyag a képz d egyéb anyag szerint; 1. foszfoproteidek (foszfort tartalmaznak pl. a kazein), 2, kromoproteidek (színes anyagot tartalmaznak pl. a hemoglobin), 3. mukoproteidek (szénhidrátot tartalmaznak pl. a glikoproteidek), 4. lipoproteidek (zsírszer anyagot tartalmaznak) 5. nukleoproteidek (nukleinsavat tartalmaznak pl. DNS), 6. metalloproteidek (különböz fémek komplexei pl. a hemoglobin). 2. Oldékonyságalapján: a) albuminok (vízben oldódnak: tojásfehérje, vérsavó) b) globulinok (sóoldatokban oldódnak: fibrin) Kísérletes kimutatások: Van der Waals-féle kölcsönhatás (-CH3-CH3). Kimutatások, vizsgálatuk:
2/8 anyag, 10. oldal Biuret-reakció: háromnál több aminosavat tartalmazó fehérjék lúgos közegben CuS04-al ibolyaszín komplexet képeznek. Xantoprotein próba: az aromás aminosavat tartalmazó fehérjék tömény HN03-val sárga színreakciót adnak. Reverzíbilis kicsapás: könny fémsók (Na, K) fehérjék hidrátburkát vonják el, (kicsapódás), elegend vizet adva a rendszerhez a fehérje viszszanyeri oldott állapotát, aktivitását. (117144) Irreverzíbilis kicsapás: a fehérje alapvet szerkezeti változásokat szenved. Ilyen hatásúak a nehéz fémsók (Pb, Cu, Hg), magas h mérséklet (magas láz veszélyei!), tömény (ásványi, szerves) savak, lúgok, ezért veszélyesek, mérgez ek. (118145) 2.3. Nukleinsavak Az elnevezés eredete az, hogy 1869-ban MISCHERa gennysejtek magjában savas természet anyagot talált. 1953 J. WATSON, F. CRICK, (a képen) a DNS szerkezetének megfejtése 2.3.1. A DNS és RNS összehasonlító jellemzése DNS RNS cukor dezoxiribóz ribóz bázisok A-T, G-C, foszforsav A-U, G-C bázispárok szerkezet kett s spirál egysoros fonál, helyenként önmagához kapcsolódva móltömeg: 1-I00 milliós 25 ezer-1 millió el fordulás: sejtmag, színtest, sejtmagvacska, citoplazma, mitokondrium riboszóma biológiai jelent ség: információtárolás ÖRÖKÍT ANYAG információszállítás FEHÉRJESZINTÉZIS mrns, trns, rrns A DNS lánc kett s csavarjának sematikus képei: Ribóz: öt szénatomos aldóz cukor, melynek zártláncúkonfigurációjúfoszforsavas észtere fontos nukleinsav-alkotó. Dezoxiribóz: a ribózból redukcióval származtatható pentóz, melynek 2. szénatomján a hidroxil-csoport helyett csak egy hidrogénatom található. Ugyancsak fontos nukleinsav-alkotó.
2/8 anyag, 11. oldal (A. HERSEY, AVERY) A kísérletek leírása Baktériumtranszformáció Griffith angol kutató 1928-ban írta le baktériumokkal végzett kísérleteinek eredményeit. Az általa vizsgált baktériumnak (Streptococcus pneumoniae) két változata ismert. Az S-variáns egerekbe oltva tüd gyulladást okoz, sejtjeit vastag tok veszi körül. Az R-variáns ezzel szemben nem kórokozó, sejtjeit nem védi tok. A kísérleteket az alábbi táblázat foglalja össze: Kísérlet Az egérbe oltott baktérium típusa Az állatok reakciója Az elhullott állatból kimutatott baktérium 1. él R-variáns egészségesek - 2. él S-variáns elpusztulnak él S-variáns 3. elölt S-variáns egészségesek - 4. elölt S-variáns + él R-variáns néhány elpusztul él S-variáns Griffith meglep dve tapasztalta, hogy a h vel elölt S-variánssal és él R-variánssal beoltott állatok egy része tüd gyulladásban elpusztul, és szöveteikb l él S-variáns mutatható ki. A jelenséget baktériumtranszformációnak nevezte el. Feltételezte, hogy a h vel elölt S-variáns anyagai valamilyen módon átalakítják az R-variánsokat. Az elölt S-variáns örökít anyagának egy része, amely a tokképzésért felel s enzimet kódolja, bejut az R-variánsba, így az S-variánssá alakul, tokja megvédi a gazdaszervezet immunrendszerét l. Hasonló folyamat az antibiotikumrezisztencia átadása plazmidok közvetítésével. A transzformációt a génsebészet területén is alkalmazzák. 2.3.2. A nukleinsavak szintézise A DNSszintézise: 1. A DNS kett s spirál szétnyílik, 2. A bázispárosodás szabályai szerint új szál szintetizálódik. A szintetizálódott DNS egyik szála régi, a másik szála új. Szükségesek: mintát adó DNS, nukleotidok, DNS polimeráz enzim, ATP. A megkett z dés egyszerre 5000 ponton is megindul. A szintézis esetleges hibáit egy reparáló, javító enzim kijavítja. Az RNSszintézise: 1. A DNS kett s spirál szétnyílik 2. A bázispárosodás szabályai szerint az egyik szálon új szál szintetizálódik. Szükségesek; mintát adó DNS, nukleotidok, RNS polimeráz enzim, ATP. A nukleinsavak információhordozók: Kísérletes igazolás: 1. Van örökítés baktérium transzformációs kísérlet. Lényege; a h vel elölt kórokozó (tokos) baktérium, a nem kórokozó (tok nélküli) baktériumot kórokozóvá tette. 2. A DNS örökít izotópos kísérlet. Lényege: A kén csak a fehérjében, foszfor csak a DNS-ben fordul el. Olyan bakterimokkat fert zve, amelyek egyik csoportja izotóp ként, a másik izotóp foszfort tartalmazott: a létrejöv új bakteriofágok foszfor aktivitást mutattak. DNSmint információhordozó1. Évekkel kés bb, 1944-ben Avery amerikai kutató és munkatársai igazolták, hogy a transzformációért felel s anyag a DNS. Avery és munkatársai 1944-ben publikált vizsgálata bizonyította: a kutató a tokos baktériumtörzs sejtjeit lipidoldószerrel feltárta, majd sejtmentes sz rletet készített bel lük. Ez a kivonat is képes volt kórokozóvá alakítani a nem kórokozó variánst. Ám amikor a sz rletet különféle enzimkivonatokkal kezelte, eltérést tapasztalt: szénhidrát- vagy fehérjebontó enzim alkalmazása nem befolyásolta a kísérlet eredményét, ha azonban dezoxiribonukleáz (DNS-bontó) enzimmel kezelte a kivonatot, az elveszítette az átalakító képességét! DNSmint információhordozó2. A DNS információhordozó tulajdonságát támasztja alá az a jelenség is, hogy a bakteriofágok megfert zik a baktériumokat. A vírusok közé tartozó bakteriofágok felépítésére a DNS-molekulájuk és az azt körülvev fehérjeburok a jellemz. M ködésük feltétele a baktérium-gazdasejt, amelyben él sködnek. Miután rátapadnak a baktériumok küls falára, DNS-tartalmuk bekerül a baktériumsejtbe, míg a fehérjeburok kívül marad. Olyan vírust állítottak el, melynek fehérjéje 35-ös kén-, nukleinsava 32-es foszforizotópot tartalmazott, így nyomon lehetett követni jelenlétüket. A baktériumból kiszabaduló új vírusok csak a foszforizotópot tartalmazták - Salvador Luria, Max Delbrück. Alfred Hershey. A bakteriofágok felépítésére vonatkozó összes információt a bakteriofág DNS-molekulája tartalmazza. Ez a DNS bejutva a baktériumsejtbe a bakteriofág fehérjéinek el állítási programját hajtja végre, miközben a baktérium anyagait használja fel. A DNS-molekula tehát az él lények örökl d tulajdonságainak információhordozója.
2/8 anyag, 12. oldal Rejtelmes örökít anyag Szonda, 2004. 10. 24., szerk.: Gimes Júlia 2004. november 3., szerda 11:03 Valóban szemét-e a szemét, avagy mi történt azokkal az egerekkel, amelyekb l eltávolítottak olyan örökít anyag-darabokat, amelyek a géneket nem tartalmazó, a szakemberek által junk - nak, szemétnek nevezett DNS szakaszokon vannak. Örökít anyagunkhosszú-hosszúdnsláncának98százalékátolyan szakaszokteszikki, amelyeknem tartalmaznakgéneket, azaz fehérjékmin ségére és termeltetésére vonatkozó információkat. Ezértezta 98 százalékota tudósoknemes egyszer séggel junk -nak, szemétneknevezik. Régóta folyika vita, hogya szemétvalóban szemét-e, és ha nem az, márpedignehéz elképzelni, hogyaz elb völ en tökéletes megoldásokatprodukáló életennyiértelmetlen feleslegetprodukálna, szóvalha nem szemét, akkor mégis mit csinál? A KaliforniaiBerkeleyNemzetiLaboratórium kutatóiolyan genetikailagmódosíto tegértörzsethoztak létre, amelynekörökít anyagábóltöbb mintegymilió egységnyi, több mintegymilió bázispárnyidns-t eltávolíto tak. Az eljárássalkikta tákörökít anyaguk1 ezred részét. És hogymitörtént?semmi. Az egerekköszönikszépen, jólvannak. A kutatókfelismerésüketa legtekintélyesebb természe tudományos folyóiratban, a Nature-ben jelentettékmeg. Venetiáner Pálbiokémikustkértem: segítsen egykicsiteligazodnia kérdésben. Akkor mostszemétvagynem szemét? -Ezekaz egerek, amelyekb leltávolíto tákezeketa szakaszokat, ezekminden jelszerintteljesen normálisan éltek, szaporodtak, az éle tartamukés az egészségiálapotukmegkülönböztethetetlen volta normálistól. Tehátennekalapján a kísérletez kutatókazta következtetéstvontákle, hogyez az úgyneveze t szemétdns, ez valóban szemét, vagyis nem szükséges az álatoknormális m ködéséhez. De vannak kutatók, akikaztmondják, kizártdolog, hogyez valóban szemét volna, másokpedigaztmondják, hogy de, minden bizonnyalaz. Na most, ez a kísérletennekaz utóbbiiskolánakszálítérveket, de természetesen szó sincs arról, hogybizonyítaná. Ugyanis van egycsomó kísérletaz elmúltid kb l, hogylétfontosságúgéneketis ellehettávolítaniminden következménynélkül, egyszer en azért, mertvan egyúgyneveze t redundancia, tehátugyanazta funkcióttöbb gén is kódolja. Tehátazokegyikétha eltávolítják, a másik minden továbbinélküla funkciótbiztosítja. Természetesen ugyanez lehetséges, s t, nagyon valószín ennéla nem kódoló DNS-nélis. Az életmindigminden körülményekközöttúlbiztosításokkaldolgozik. Tehátaz, hogyegyezrelékeltávolítása nem okozo tsemmiproblémát, ez nem bizonyítja azt, hogya 98 százaléknakvagyannaknagyrészéneknincs valamiféle lényeges szerepe. Tehátén egész biztos vagyok benne, hogyéletképtelen volna egymagasrend él lény, ha a teljes szemét DNS-teltávolítanák. A másikpedigaz, hogyigaz ugyan, hogyezekaz egereknormálisan éltek, feltehet legaz egér életkor végs határáig, s tszaporodtakis, de ez evolúciós értelemben egyjelentéktelen id skála. Tehátaz, hogyezen az id skálán nem történtsemmibaj, ez korántsem jelentiazt, hogyaz evolúció ideje ala tnem voltenneka régiónakigen jelent s, életképességivagyel nytbiztosító funkciója. A DNS szerkezete a sejtben: Kromatin A sejt DNS-állományának hiszton és nem-hiszton fehérjékkel kialakított komplexe. Az eukarióták DNS-e mindigfehérjékhez köt dik. Ezek a fehérjék lehetnek bázikus jelleg ún. hisztonfehérjék,amelyek stabilizáló,szerkezetkialakítófunkciójúak,illetve lehetnek inkábbsavas jelleg nem-hiszton fehérjék is,amelyek pediga DNS megkett z désében,rns-másolat készítésében vagy a génaktivitás szabályozásában játszanak szerepet. A hisztonfehérjék a prokariótákból teljesen hiányoznak.
2/8anyag,13.oldal A hisztonoknak több altípusa létezik. Ezek közül a H2A, H2B, H3és H4jel ek 2-2példánya (tehát összesen 8db)egy hisztonmagot alkot, amelyre a DNS kétszeresen, egy 146bázispárnyi hosszúságú szakaszával feltekeredik: (Ebb l is látható, hogy a kromoszómaszám nem fejlettségi bélyeg, az emberben a kett közötti, 46db a testi sejtek kromoszómaszáma.) A kromoszómák az interfáziban nem különíthet k el, csak az osztódások alatt (f leg a középszakaszban)válnak jól láthatóvá. Kromatida A kromoszóma egy DNS-molekulát tartalmazó része. Magyarázat: A kromoszómák az osztódások elején 2db DNS-molekulát tartalmaznak, ilyenkor kétkromatidás kromoszómának nevezzük. A kromatidákat az ún. centroméra (vagy els dleges bef z dés)köti össze: A kromatinnak ezt a komplex egységét nukleoszómának nevezik. A kromatin nagyon sok ilyen nukleoszómából épül fel, amelyeket átlag 54bázispárnyi DNS-szakaszok kötnek össze, így egy gyöngysorhoz hasonló struktúra keletkezik: A nukleoszómához kapcsolódó H1hiszton szerepe a kromatinállomány további feltekeredésének szabályozása. A sejtosztódások közötti ún. interfázisban a kromatin nagy része laza, letekeredett. Ilyenkor eukromatinnak hívjuk. Kisebb kromatinszakaszok még ilyenkor is tömör, feltekeredett állapotban vannak, ennek neve heterokromatin. (Azokra a szakaszokra jellemz ez, amelyek az adott sejttípus m ködéséhez szükségtelen géneket tartalmaznak, így, heterokromatinként ugyanis inaktívak.) Az osztódások alatt a kromatin teljes egészében heterokromatinná alakul, mert így könnyebben transzportálhatók a kromoszómák. Kromoszóma A sejt kromatinállományának egymástól különálló egységei. A kromatinállomány nem egyetlen DNS-molekulából áll, azok száma igen széles határok között változhat. Az egyik bél-orsógiliszta (Ascaris megalocephala)testi sejtje pl. mindössze 2db, az egyik haraszté (Ophioglossum reticulatum)pedig 1260db egységre (kromoszómára)osztható. Az ábrán látható másodlagos bef z dés nem minden kromoszómán látható, csak azokon, amelyek a magvacskával állnak kapcsolatban (a magvacska latin neve nukleólusz, ezért a nukleóluszorganizáló régió elnevezés). Az osztódások végén a kromoszómák kromatidái szétválnak egymástól, így ún. egykromatidás kromoszómák jönnek létre (ilyen kromoszómát mutat az ábra jobb oldali, Bjel része). 2.3.3.A fehérjeszintézis A DNS központi szerepét a fehérjeszintézisben centrális dogmának nevezzük:dns -~ RNS ~ fehérje -> tulajdonság Lépései:1. Transzkripció;a sejtmagban a DNS szál szétnyílik, az aktív szálon mrns képz dik. Az mrns a citoplazmában a riboszómára kerül. 2. Ezzel egy id ben a citoplazmában aktivált aminosavak kapcsolódnak a trns-hez.
2/8 anyag, 14. oldal 3. Transzláció: a riboszómán a bázispárosodás szabályai szerint kapcsolódnak az mrns és a trns bázishármasai ~ kialakul egy aminosav sorrend, amit végs soron a DNS határozott meg. A genetikai kód jellemz i: 1. Bázishármasok, triplettek kódolnak 2. Degenerált: ugyanazt az aminosavat több kód is jelöli 3. Atfedésmentes: egy bázis egyszerre csak egy tripletthez tartozhat. 4. Vessz mentes: lánc közben nincsenek értelmes szakaszok és csak az elején kezd dhet a leolvasás. 5. Általános érvény : az adott jel minden él lényben azonos aminosavat jelöl. 2.4. nukleotidok Épít egységek, az energiatárolás és -felszabadítás központi vegyületei. Szerkezetük: szerves bázisok; purin: adenin, guanin pirimidin: timin, uracill citozin pentóz: ribóz dezoxiribóz foszforsav 'Nukleotid típusú vegyületek ATP: az él lények legfontosabb energia-tároló és -felszabadító vegyülete. Makroerg kötései (nagy energiájú) révén az els foszfátcsoport leválásával 30 kj/mól, mindkett leválásával 36 kj/mól energia szabadítható fel ATP ADP+P AMP+P NAD,NADH NADP: a felépít folyamatok proton- és elektronszállító koenzime. KoA: pl: acetilcsoportokát (CH3C0- ) szállít. KoA,koenzim A 2.5. Gyors ismétl feladatok: (megoldások az anyag végén!) Ötféle asszociáció a) a guanin b) a citozin c) az adenin d) a timin 38. Az RNS-molekulában bázispárokat is képezhet
2/8 anyag, 15. oldal 39. az adeninnel két hidrogénkötést képes kialakítani 40. az uracilt helyettesítheti 41. a nuleotidban a gy r jének egy nitrogénatomjával kapcsolódik a pentóz 1-es szénatomjához 42. páratlanszámú nitrogén van a molekulájában 43. két nitrogénatomot találunk benne 44. az RNS- és a DNS-molekulában is megvan 45. kilencatomos gy rgt tartalmazó szerves bázis Többszörös választás 46. Hogyan épülnek fel a nukleotidok? 1. a pentóz 1. szénatomjához kapcsolódik a foszforsav 2. a pentóz ribóz vagy dezoxiribóz lehet 3. a pentóz 5. szénatomjához a szerves bázis kapcsolódik 4. a bázisok purin vagy pirimidin alapvázúak Ötféle asszociáció A) az RNS B) a DNS C) mindkett D) egyik sem 47. pentózában öt oxigént találunk 48. antiparalel (ellentétesen párhuzamos) a komplementer nukleotidsor 49. polinukleotid lánc alkotja 50. a purinbázisok mennyiségéb l megadható a pirimidinek száma 51. több, különböz m ködés típusa van 52. az egységek között S-3 foszforsavdiészter kötések vannak 53. érvényes az A + T = G+ C 54. egyik nukleotidja energiaközvetít ként is szerepelhet a) a guanin b) a citozin c) az adenin d) a timin 55. kilencatomos gy r t tartalmazó szerves bázishoz kapcsolódhat 56. öt vagy több nitrogénatomot találunk a molekulájában 57. nukleotid típusú önálló vegyületben is el fordulhat 58. nitrogént tartalmaz 59. a DNS-molekulában megtalálható 60. molekulájában két gy r kondenzálódott (kapcsolódott össze) 61. az RNS egyik típusában sincs meg 62. metil-csoport van a gy r jén A KÖSZVÉNY A húgysav az anyagcserének egyik salakanyaga, s jobbára a vizelettel, kisebbrészt a széklettel ürül ki a szervezetb l. Ha a testnedvekben kórosan töményebbé válik, a nátriumsója kicsapódik a lágy részekben meg az ízületekben, s az utóbbi miatt ízületi gyulladást kaphat az ember. A baj elhatalmasodását gyógyszeres és étrendi kezeléssel akadályozhatjuk meg. Minthogy a köszvény többnyire a láb nagyujjának t ízületi fájdalmával hívja fel magára a figyelmet, az orvosok ezt a betegséget podagrának (ez görögül azt jelenti: lábköszvény), míg az angolok a latin guta (= csepp)szóból eredeztetett goutnak nevezik, annak idején ugyanis úgy vélték, hogy a bajt az ízületbe jutó valamilyen méregcsepp okozza. Nos, nem jártak messze az igazságtól, hiszen az ízületben lev savós nedv folyadékcseppnek fogható fel, s köszvény esetén abban töményedik be és csapódik ki a méreg, vagyis a húgysav. Gazdagok betegsége Minthogy régen jobbára a jómódban él k (a húsféleségeket és bels ségeket, valamint a szeszes italokat b ségesen fogyasztó emberek)betegedtek meg köszvényben, e betegséget arthritis divitumnak, azaz a gazdagok ízületi gyulladásának is nevezték. Aligha véletlen, hogy sok híresség is akadt a benne szenved k táborában. A feljegyzések szerint V. Károly német-római császár, II. Frigyes porosz király, W allenstein herceg, az osztrák császári hadvezér, Newton, a jeles angol természettudós, a német filozófus Leibnitz, de Rubens, a kiváló flamand fest is egyaránt köszvényes volt. A betegség els részletes klinikai leírása a XVII. század végén él, szintén köszvényben szenved Sydenham angol orvos nevéhez f z dik, ám még nem ismerte a baj okát, ekképp nem oki kezelést, hanem tapasztalati alapon kinint és tejkúrát ajánlott rá. Ezek ugyanis nem ártottak a betegnek, hiszen tejet látjuk majd b ségesen ihat a köszvényes ember. Egy évszázad múltán azonban, amikor fölfedezték a húgysavat, fény derült arra, hogy a baj igazi forrása e szerves anyagnak a kikristályosodó nátriumsója. Honnan származik a testfolyadékokban megjelen húgysav? F képp a nukleinsavakat (a riboés a dezoxiribonukleinsavat)alkotó purinbázisok (az adenin és a guanin)bomlásakor keletkezik, s rendesen deciliterenként 3 7milligrammos töménységben fordul el a vérben. Minthogy a fölöslegben képz d húgysav mint a bevezet ben említettük kiürül a testb l, bajt nem okoz. Ha ellenben a vér és a többi testfolyadék húgysavszintje valamilyen ok miatt deciliterenként 7milligramm fölé n, a folyadék erre az anyagra nézve túltelítetté válik, s megjelennek benne a t alakú nátrium-urát-kristályok. Rohamok támadnak A köszvény legjellemz bb tünete a rendszerint egy, néha azonban több ízületben hirtelen, rohamszer en támadó fájdalom. Ez, valamint az ízület megduzzadása és pirosra, szederjesre színez dése az ízületi gyulladásnak csalhatatlan jele. A fájdalom olyan heves lehet, hogy az ízület legkisebb mozgatása, s t, a megérintése is kínokat okoz a betegnek. Még az alvó ember is felébred t le. Az eseteknek mintegy a felében el ször az öregujj (a nagylábujj)t ízülete gyullad be, de a többi lábujj t ízülete és egyéb ízületek is megbetegedhetnek. Élet és Tudomány 1999. 35. szám