Biokmia Ajnlott irodalom Dr Tth Gyula Szerves s

Biokémia: Ajánlott irodalom • Dr. Tóth Gyula: Szerves és biokémia I-II egyetemi jegyzet • Csapó János: Biokémia állattenyésztőknek ISBN: 9789632863948; 2007 • Dr Boros László- Dr. Sajgó Mihály: Biokémia alapjai ISBN: 9789632862392; 2003 • Ádám Veronika (szerk. ) Orvosi biokémia; ISBN: 9789632429021, 2006 • Sarkadi Lívia: Biokémia mérnök szemmel ISBN: 978 -963 -2795 -77 -5

Az élőlények és környezetük kapcsolata. Anyagcseretípusok. A sejtalatti szerveződési szintek

Az anyagcsere folyamatok Az élőlények és a környezetük kapcsolata Élőlények felvétel átalakítás leadás tápanyag és energia Környezet Átalakítás = intermedier anyagcsere Felépítő folyamatok Energia igényes Lebontó folyamatok (Energiát szolgáltatnak)

Az élőlények anyagcseretípus szerinti osztályozása anyagcseretípus szénforrás energiaforrás példák fotolitotróf szén-dioxid fény • magasabbrendű növények (fényben), • kékes-zöld algák, • fotoszintetizáló baktériumok fotoorganotrof szerves vegyületek fény • bíborbaktériumok kemolitotróf szén-dioxidációsredukciós folyamatok hidrogén-, kén-, vas- és denitrifikáló baktériumok kemoorganotrof szerves vegyületek oxidációsredukciós folyamatok • magasabbrendű állatok • magasabbrendű növények (sötétben), • mikroorganizmusok

SEJT Organellumok Sejtmag Mitokondrium Kloroplaszt Riboszómák, Enzimek Szupramolekuláris egységek Makromolekulák Nukleinsavak Fehérjék Poliszaharidok Lipidek Monomerek Nukleotidok Aminosavak Monoszaharidok Zsírsavak, glicerin Intermedierek N-bázis, ribóz, foszforsav α-ketosavak PEP, Almasav Acetil- és malonil- csoport Prekurzorok CO 2, H 2 O, N 2

Az anyagcsere folyamatok A fotoszintetizáló- és a heterotróf élőlények kapcsolata A C, H, O biológiai körforgalma SZERVES VEGYÜLETEK (szénhidrát) OXIGÉN Fotoszintetizáló élőlények Felépítő folyamatok Lebontó folyamatok CO 2, H 2 O Heterotróf élőlények

Az anyagcsere folyamatok A fotoszintetizáló- és a heterotróf élőlények kapcsolata A N biológiai körforgalma levegő (N 2) NO 3 - → NO 2 - → NH 3 →aminosav → fehérje magasabb rendű növények Nitrogénkötő baktériumok N 2→NH 3 fehérje → aminosav → NH 3 magasabb rendű állatok NH 3 → NO 2 - → NO 3 talaj Denitrifikáló baktériumok NO 3 - → NO 2 - → NH 3 → N 2

Vitaminok, enzimek és hormonok szerepe az anyagcserefolyamatokban

BIOAKTÍV VEGYÜLETEK I. VITAMINOK A vitaminok az állati és emberi szervezet számára: • nélkülözhetetlenek, • kis mennyiségben szükségesek, • külső forrásból vehetők fel, • biológiailag aktív, szerves vegyületek. A fajoknak eltérő anyagok a vitaminjai. (Pl. : C-vitamin csak az embernek, majomnak és a tengerimalacnak vitamin. Elővitamin (provitamin): Az élő szervezetnek van olyan átalakító mechanizmusa, hogy belőle vitamint állít elő. (Pl. : karotin A-vitamin) Hipovitaminózis: vitamin hiány. Avitaminózis: súlyos hiány betegség megjelenése. Hipervitaminózis: túladagolás. Antivitamin: vitaminantagonista (hasonló szerkezet).

A vitaminok fiziológiai hatása A vitaminok az emésztőcsatornából felszívódnak és a szervezet különböző részeibe katalitikus vagy szabályozó tényezőként bekapcsolódnak az életfolyamatokba. CSOPORTOSÍTÁS: 1. Élettani szempont szerint: • PROSZTETIKUS VITAMINOK: enzimek prosztetikus csoportjának alkotórészeként fejtik ki hatásukat. • INDUKTÍV VITAMINOK: élettani szerepük még nem tisztázott. 2. Oldhatóság szerint: • ZSÍRBAN OLDÓDÓ VITAMINOK: A-, D-, E-, K- vitamin • VÍZBEN OLDÓDÓ VITAMINOK: B-vitamin család, H-, C-, P-vitamin, pantoténsav, folsav, …

Zsírban oldódó vitaminok A –vitamin (retinol) Szükséges: • a növekedéshez, a szövetek megújulásához, • az egészséges bőrhöz, • a légúti szervek nyálkahártyájának védelméhez, • a farkasvakság kialakulásának megakadályozásához, • a csontok és fogak védelméhez. Forrás: A-vitaminként: máj, halmájolaj, tojásságája, tejszín, vaj. Karotinoidok formájában: zöldségfélék, gyümölcsök (sárgarépa, spenót, sütőtök, rebarbara) Izoprénvázas konjugált kettős kötésű rendszerek

A-vitamin hiányában felléphet: • • • farkasvakság, szaruhártya hegesedés, fertőzések, érdes, pikkelyes, hámló bőr, fáradékonyság, rossz fogak, késleltetett növekedés A-vitamin túladagolás és mellékhatásai: • • hajhullás, bőrgyulladás, végtagfájdalmak, fáradékonyság, rossz közérzet, gyomorpanaszok, étvágycsökkenés, hányás, lelassult fejlődés, ingerlékenység, Az ajkak és a bőr kiszáradása, megrepedezése.

D-vitaminok (Kalciferolok) A kalciferol gyűjtőnév. Több azonos biológiai hatású, de kémiailag eltérő anyagot jelölnek vele. • D 1 -vitamin: kalciferol és lumiszterol. • D 2 -vitamin: ergokalciferol. • D 3 -vitamin: kolekalciferol. Elősegíti: • a kalcium felszívódását, • a csontozat fejlődését. Forrás: Elsősorban provitaminként nagy mennyiség található: • halmájolajban, • tojássárgájában, • élesztőben, • búzacsírában, • csiperkegombában, • Zabpehelyben. A növényi eredetű élelmiszerek D 2 -vitamint, az állati eredetűek D 2 -és D 3 -vitamint is tartalmaznak. UV-fény hatására provitaminjaikból keletkezhetnek (bőrben is).

D-vitamin hiányakor: • angolkór (rachitis) léphet fel, • ízületek megvastagodnak, • gerincoszlop elferdül, • fogak letöredeznek. Szteránvázas A D-vitamin túladagolás mellékhatásai: • meszesedés, • a csontok törékennyé válnak, • magas kalciumszint a vérben,

D-vitaminok keletkezése provitaminjaikból

E-vitaminok (tokoferolok) • • • Szükségesek a fajfenntartáshoz, mert elősegítik a termékenyítő- és termékenyülő képességet, a csírasejtek szaporodását, a magzat növekedését és fejlődését. Antioxidánsként védik az esszenciális zsírsavakat és a membránlipideket a káros oxidációs folyamatoktól. Más provitamin és vitamin oxidációját is gátolják (A-, C-vitamin, karotin). Gyulladást gátló hatással rendelkeznek. Csökkentik a kapilláris véredények átjárhatóságát. Befolyásolják a kollagén képződést. A tokoferolok a zöldnövények kloroplasztiszában szintetizálódnak, majd transzportálódnak a magvakba. Fő E-vitamin források: hüvelyesek magvai, gabonamagvak csíraolaja, szójaolaj, dió, mandula, mogyoró, vaj, levélzöldségek (spenót, saláta, stb. ) Kromán vázas, izoprén egységekből keletkező oldallánccal

A tokotrienoloknak ugyanolyan szerkezetük van mint a tokoferoloknak, de a három darab izoprén egységből álló hidrofób oldalláncban kettős kötés található.

K-vitaminok (fillokinonok) A K 1 -vitamint zöld növények szintetizálják, míg a K 2 -vitamint baktériumok (bélflóra). K-vitamin forrás: levélzöldségek, káposzta, karfiol, búzacsíra, máj. K-vitamin hiánya súlyos vérzékenységet okozhat. K-vitamin túladagolásakor a bőr sárgára színeződik. Naftokinon származék

Vízoldható vitaminok Általános tulajdonságok: • prosztetikus vitaminok, • nincsenek provitaminjaik, • vitaminhiány gyorsan kialakulhat, • hipervitaminózis tünetei nem lépnek fel. B 1 -vitamin (tiamin) • Szerepe van a szénhidrátanyagcserében. • Fontos az idegrendszer, az izmok és a szív normális működésénél. • Tiamin-pirofoszfátként (TPP) több enzim alkotórésze (prosztetikus csoport).

B 1 -vitamin forrás a B-vitamin -család többi tagjához hasonlóan: • élesztő, • gabonafélék héja és csírarésze, • zöldségek, gyümölcsök, • húsok (sertés, hal), • máj, szív, vese, • tej, tojás, vaj. B 1 -vitamin hiány miatt: • felhalmozódik a szervezetben a tejsav és a piroszőlősav, • Beri-beri betegség alakul ki (perifériás idegek gyulladása, izomsorvadás), • szívgyengeség, keringési elégtelenség, • izomgyengeség, álmatlanság

B 2 -vitamin (riboflavin) A flavinenzimek alkotórészeként (kofaktor) az anyagcsere-folyamatok befolyásoló tényezője. Hiányában általános fáradtság, látászavarok, száj és nyálkahártya gyulladás lépnek fel.

Riboflavin-foszfát proton és elektron felvétele FAD

B 3 -vitamin (nikotinsavamid, niacinamid, PP-vitamin) Biológiai hatását oxido-reduktázok alkotórészeként fejti ki (NAD+ és a NADP+ része). Hiányában pellagra betegség mellett gyomor- és bélműködési zavarok lépnek fel.

NAD+

B 6 -vitamin (piridoxin csoport): A piridoxol, a piridoxal és a piridoxamin a szervezetben foszfor-észteres formában található meg, egymásba könnyen átalakulnak. Biológiai hatását az aminosav-fehérje - anyagcserében és a szénhidrát anyagcserében fejti ki. Több enzim (amino-transzferázok, aminosav-dekarboxilázok, foszforiláz) alkotórésze. B 6 -vitamin hiányában ingerlékenység, fáradékonyság, bőrkiütések, vérszegénység, izomgyengeség, izomgörcsök alakulhatnak ki.

B 5 - vitamin (pantoténsav), a pantoinsavnak ß-alaninnal alkotott vegyülete. Biológiai hatását a transzaciláz-enzim (Ko. A-SH) alkotórészeként fejti ki. A koenzim-A-ban pantetein 4 -foszfát formájában kapcsolódik az adenozin-3, 5 difoszfáthoz. Hiányában fáradékonyság, nyugtalanság, izomgörcsök léphetnek fel. Pantoténsav = pantoinsavnak ßalaninnal alkotott vegyülete. Pantetein= pantoténsavnak ciszteaminnal alkotott vegyülete

Acetil-Ko. A

B 4 -vitamin, Folsav (pteroil-glutaminsav) Hatással van (B 12 -vitaminnal együtt): • a vörös –és fehérvérsejtek képződésére, • a vérlemezkék keletkezésére, • az emésztőrendszer nyálkahártyájának kialakulására, • a nukleinsavak szintézisére. Hiányában: • vérszegénység, • növekedési zavarok, • bőrgyulladás lép fel. PABA (para-amino-benzoesav) A PABA a folsav alkotójaként fejti ki biológiai hatását.

B 12 -vitamin (ciano-kobalamin) Biológiai hatását (gyakran a Folsavval együtt) enzimek koenzim alkotójaként fejti ki (pl metil-malonil-Ko. A mutáz) Hiányában: • idegrendszeri panaszok, • vészes vérszegénység (vörösvértestek száma csökken és természetellenesen duzzadtak), • étvágytalanság, gyengeség, • emésztési panaszok lépnek fel.

H-vitamin, Biotin A biotin a karboxiltranszferben vesz részt, olyan enzimek prosztetikus csoportja, mely a CO 2 és a HCO 3 - - átvitelét katalizálja. Ezek az enzimek működésük közben energiát (ATP) és Mg 2+-ionokat igényelnek, így a CO 2 átmenetileg a biotingyűrű N-jéhez kötődik. Az így aktiválódott szén-dioxid a karboxiláz enzim hatására a megfelelő akceptorhoz karboxil-csoport formájában kapcsolódik. A vitamin így befolyásolja a fehérje-, a szénhidrát- és a zsíranyagcserét is. Hiányában étvágytalanság, bőrgyulladás lép fel. biocitin

C-vitamin (Aszkorbinsav) A C-vitamin fontos szerepet tölt be: • a sejt légzésben, • a sejtközötti állomány képzésében (kötő- porc-, csontszövet képzés), • a sebek, csonttörések gyógyulásában (érrendszer működés). C-vitamin hiány esetén fellépő tünetek: • megdagadt ízületek, ízületi fájdalmak, • nehezen gyógyuló sebek, zúzódások, törések, • véredények gyengülése, orr-és bőrvérzés, gyenge és vérző fogíny. Forrás: • gyümölcsök és zöldségek, • belsőségek. A sejtekben oxidált és redukált formában található meg (redoxi-rendszer). aszkorbinsav 2 H dehidroaszkorbinsav

Vitaminok szerepe az enzimek működésében Vitamin Koenzim neve szerepe B 1 (Tiamin) tiamin-pirofoszfát (TPP) dekarboxilezés B 2 (Riboflavin) flavin-adenin-dinukleotid (FAD) hidrogén átvitel B 3 (Nikotinsavamid) Nikotinsavamid-dinukleotid (NAD) hidrogén átvitel B 4 (Folsav) tetrahidrofolsav formilezés B 5 (Pantoténsav) koenzim-A acilezés B 6 (Piridoxin) piridoxál-foszfát transzaminálás B 12 (Kobalamin) B 12 -koenzim karboxil csoport átvitele H (Biotin) biotin karboxilezés C (aszkorbinsav) redoxi enzimrendszer hidroxilálás

BIOAKTÍV VEGYÜLETEK II. ENZIMEK (BIOKATALIZÁTOROK) Az enzimek olyan fehérjék, melyek az élő szervezetben végbemenő biokémiai folyamatokat irányítják és gyorsítják, csökkentik a folyamatok aktíválási energiáját. A+B →C+D Pl. : 2 H 2 O 2→ 2 H 2 O+ O 2 A folyamat aktíválási energiája • Katalizátor nélkül: 75 k. J/mol • Szervetlen (Pt) katalizátorral: 49 k. J/mol • Kataláz enzimmel: 23 k. J/mol aktiválási energia katalizátor nélkül E aktiválási energia katalizátorral A+B a reakció lefutása C+D

Az enzimek felépítése • Az enzimek szerkezete áll egy fehérje részből (apoenzim) és egy aktív csoportból (ami lehet nem fehérje is). • Az enzimek kémiailag tehát egyszerű vagy összetett fehérjék. Az aktív csoportot koenzimnek vagy prosztetikus csoportnak hívják. • koenzim: nem fehérje természetű aktív csoport, mely az apoenzimhez laza kötéssel kapcsolódik, dialízissel leválasztható róla, a katalízis folyamatában egyik apoenzimről a másikra kötődhet. (NAD, ATP, UTP, CTP, Ko. ASH) • prosztetikus csoport: erős elsődleges vagy másodlagos kötőerőkkel kapcsolódik az apoenzimhez, dialízissel nem választhatók el tőle, a katalitikus folyamat során, végig ugyanahhoz az apoenzimhez kapcsolódik. (FAD, Hem, H-vitamin, B 6 - vitamin) A két részt együtt, vagyis magát az enzimet, holoenzimnek nevezik.

Az enzimek működési mechanizmusa Az enzimek által katalizált reakciók kétlépéses folyamatok. Először az enzim (E) a szubsztráttal (S) reagál, mely során egy átmeneti termék az enzim-szubsztrát komplex keletkezik (ES). A folyamat második lépésében a komplexben végbemegy az átalakulás, kialakul az enzim-termék komplex (EP), majd a termék leválik az enzimről. E + S ES E + P

Az apoenzim szerepe a katalitikus folyamatok során: • hozzá kapcsolódik az aktív csoport, • a térbeli elrendeződést biztosít. Az aktív csoport feladata: Az aktív csoport aktív centrumában történik a katalitikus reakció. Az aktív centrum tartalmazza • a kötőhelyet, ahol a szubsztrát megkötődik, • a katalitikus helyet, ahol olyan csoportok találhatóak, melyek a szubsztráttal reagálnak. (A kötőhely azonos lehet a katalitikus hellyel. )

Az enzimek elnevezése 1. Az enzim szubsztrátjának a neve + - áz : szacharóz →szacharáz 2. A katalizált reakció + - áz: dekarboxiláz 3. Triviális név: pepszin, papain.

Az enzimek fajlagossága (specifitása) Az enzimek többsége csak egy szubsztrát egy reakcióját képes katalizálni. Ezt a tulajdonságot fajlagosságnak (specifitás) hívják. Az enzimeknek két fajlagosságát ismerjük: • szubsztrát fajlagosság Az enzim kötőhelyén csak az adott szubsztrát, a vegyület adott izomerje kötődik meg. Pl. : A tejsav dehidrogenáz enzim kötőhelyére csak az L-tejsav kapcsolódik be. Ezért a fajlagosságért az apoenzim a felelős. • reakció fajlagosság Az enzim csak egyféle kémiai műveletben vesz részt, csak egy reakciót katalizál.

Attól függően, hogy a szubsztrát milyen reakciót katalizáló enzim kötőhelyén található, más termékké, produktummá alakul át. aminosav oxidáz -2 H, +H 2 O Oxokarbonsav és ammónia dekarboxiláz CO 2 Biogén amin és szén-dioxid transzamináz Oxokarbonsav új oxokarbonsav és új aminosav

Az enzimek osztályozása Az enzimek 6 főosztályba sorolhatók: 1. Oxidoreduktázok 2. Transzferázok 3. Hidrolázok 4. Liázok (Szintázok) 5. Izomerázok 6. Ligázok (Szintetázok) 1. Oxidoreduktázok Ebbe az osztályba tartoznak azok az enzimek, melyek olyan biokémiai folyamatokat katalizálnak, ahol oxigénfelvétel, proton- és elektronátvitel történik. Koenzimjeik, (általában): NAD+, NADP+, FAD, Liponsav, Koenzim Q.

Az oxidoreduktázok 2 csoportja: • a dehidrogenázok: A szubsztrátról elektront és protont szakítanak le (oxidáció), amiket agy másik vegyületre adják át (redukció). AH 2 + B →A + BH 2 • az oxidázok: A szubsztrátról leszakított elektront és protont az oxigénnek adja át, így a folyamatban az igen reakcióképes hidrogén-peroxid (sejtméreg) keletkezik. AH 2 + O 2 →A + H 2 O 2 A hidrogén-peroxid sejtméreg, bomlása során szabad gyökök keletkeznek. Az élő szervezetben a kataláz és a peroxidáz enzim bontja. Kataláz: 2 H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2 Peroxidáz: AH 2 + H 2 O 2 → A + 2 H 2 O

2. Transzferázok Olyan reakciók katalizátorai, ahol kémiai csoportok jutnak át a szubsztrátról más vegyületre. AR + B → A + BR R: kémiai csoport A transzferázok koenzimjei és az átvitt kémiai csoportok: csoport koenzim foszforil. ATP transz foszfatáz amino- karboxil- acetil- formil- B 6 -vitamin H-vitamin Ko. A B 4 -vitamin UDP transzamináz transzacetiláz transzformiláz karboxiláz glikozil- transzglikoziláz

3. Hidrolázok A hidrolázok olyan biokémiai folyamatok katalizátorai, ahol víz beépülésével bomlás következik be. (Ezek a folyamatok bár reverzibilisek, de erősen eltolódtak a bomlás irányába. ) AB + H 2 O →AH +BOH A hidrolázok többsége csak fehérje résszel rendelkezik. Csoportosításuk: • észterázok (az észter kötést hasítják): lipázok, ribonukleázok, foszfatázok. • glikozidázok (glikozidos kötéseket bontanak): amiláz, laktáz, szacharáz, nukleozidáz. • proteázok (karboxi-, amino- és dipeptidázok, amelyek a polipeptid láncokban a peptid kötéseket hasítják): pepszin, tripszin, kimotripszin, papain.

4. Liázok (Szintázok) A liázok olyan folyamatokat katalizálnak, ahol víz felvétele illetve leadása nélkül C-C-, C-O-, C-N- kötések bomlanak vagy létrejönnek. A reakció végtermékei gyakran kettőskötést tartalmaznak. A liázok koenzim részében általában a B 6 - és a B 1 -vitamint találjuk meg. A liázokhoz tartozik a piroszőlősav dekarboxiláz enzim is, mely a glükózlebontás egyik központi enzimje. 5. Izomerázok Epimerizációs-, cisz-transz izomerizációs-, aldóz-ketóz átalakulásokat katalizáló enzimek tartoznak ebbe az osztályba. Koenzimjeik: UDP, B 12 -vitamin. Ide tartozik a hexózfoszfát izomeráz is, amely a glükóz-6 -foszfát → fruktóz-6 -foszfát átalakulást katalizálja.

6. Ligázok (Szintetázok) A ligázok olyan biokémiai folyamatokat katalizálnak, ahol két molekula egyesül. Az új vegyület kialakulásához energiára van szükség (ATP, UTP, GTP). Ebbe az osztályba tartozik az acetik-Ko. A szintetáz is, mely a következő folyamatot katalizálja: CH 3 - COOH + Ko. A-SH + ATP = CH 3 - CO~SKo. A +AMP +PPi A ligázok a nukleinsavak, a fehérjék szintézisében is résztvesznek.

Az enzimek működését befolyásoló tényezők Az enzimek aktivitását befolyásolja: • az enzimkoncentráció, • a szubsztrát koncentráció, • a kémhatás (p. H), • a hőmérséklet, • az aktivátorok, • az inhibitorok. Az enzimkoncentráció növekedésével kezdetben nő a reakciósebesség, mindaddig, míg valamennyi enzimszubsztrát komplexben tud lenni. A szubsztrát mennyiségének csökkenésével, a termékkoncentráció növekedésével a reakciósebesség csökkenni kezd.

A szubsztrátkoncentráció növekedésével egy telítettségi értékig nő a reakciósebesség, de szabad enzimmolekula hiányában a szubsztrát mennyiségének növelése nem fokozza tovább az átalakulás sebességét. Gyakran fellép a szubsztrátfelesleg gátlás, amikor a nagy szubsztrát mennyiség miatt, az nem csak az enzim kötőhelyéhez kapcsolódik be, így módosítja a térszerkezetet, inaktíválja az enzimet. A hőmérséklet emelésével a reakciósebesség egy maximumig nő, majd csökkeni kezd. A hőmérséklet növelése, mint minden kémiai reakciónál, így az enzimkatalizált folyamatoknál is, megnöveli a reakciósebességet, mert a reakcióban résztvevő molekulák energiája megnő. A maximális sebesség hőmérsékletét hívják az enzim hőmérsékleti optimumának. Ennél magasabb hőmérsékleten az enzimmolekulák térszerkezete módosul, mely nem segíti a katalízist.

Az enzimeknek p. H optimumuk van. Ez az a kémhatástartomány, ahol biológiai feladataikat a legjobban el tudják látni. Az optimálistól savasabb vagy lúgosabb kémhatásnál az enzim fehérjerészének konformációja módosul, mely működését negatívan befolyásolja. Az aktivátorok olyan anyagok, melyek az enzimek katalizáló képességét fokozzák. Aktivátorok lehetnek egyes kationok (K+, Na+, NH 4+, Mg 2+, Mn 2+, Zn 2+ stb. ) • Az egyértékű kationok az enzimek hidrátburkának fellazításával, • a kétértékűek a szubsztrátum vagy a koenzim kötődésének a segítésével fejtik ki pozitív hatásukat.

A legtöbb enzim esetében igaz, hogy annak működésére csak bizonyos körülmények között van szükség, ha ezek a körülmények megszűnnek, az enzim aktivitása felesleges, vagy akár káros is lehet. A legtöbb enzim aktivitása szabályozás alatt áll. Ez a szabályozás rendkívül sok szinten megtörténhet. Pl. • az enzim génjének transzkripciós szabályozásával, • az enzim szabályozott lebontása.

Az inhibitorok az enzimek működését gátolják. A gátlás lehet: • reverzibilis gátlásnál a gátló anyag másodlagos kötésekkel kapcsolódik az enzimhez, így eltávolításával az enzim aktívvá válik. (Nem kovalensen kötődik az inhibitor, az enzim szubsztrát kötését és/vagy katalitikus apparátusának működését gátolja. ) • irreverzibilis (itt az inhibitort destruktornak nevezik) gátlásnál az enzim fehérjerészének denaturációja visszafordíthatatlan.

A reverzibilis gátlás fajtái: Kompetitív (versengő) gátlás: az inhibitor kémiailag hasonlít a szubsztráthoz vagy a koenzimhez. Az inhibitorok versengenek a szubsztráttal az enzim szubsztrátkötő helyéért, mivel az inhibitor és a szubsztrát egymással átfedő (részben, vagy egészben megegyező) kötőhelyre kötődnek. Hármas komplex, amelyben az enzimhez egyidejűleg a gátlószer és a szubsztrát is kötődne, nem jöhet létre. (Metanol mérgezés → etanolt itatnak, az etanol kompetitív inhibitorként szerepel, versengő szubsztrátként működik az alkohol dehidrogenáz enzimnél, mert mindkét alkohol az enzim szubsztrátja. )

Nem kompetitív gátlás: az inhibitor az aktív centrum katalitikus helyéhez vagy az enzim más részéhez kötődik. Unkompetitív gátlás: az inhibitor az enzimszubsztrát komplexhez kapcsolódik, a szabad enzimhez nem. Alloszterikus gátlás: az inhibitor az apoenzimhez kötődik (nem aktív centrum) Ide tartozik a végtermékgátlás is.

BIOAKTÍV VEGYÜLETEK III. HORMONOK A hormonok általában belsőelválasztású (endokrin) mirigyekben termelődő szerves vegyületek, melyek a szervezetben a kémiai szabályozás szolgálatában állnak. A belsőelválasztású mirigyek váladékaikat a vér- vagy a nyirokrendszerbe juttatják. A hormonok így hatásukat távoli szervekre is ki tudják fejteni, más szervek működését, fejlődését, anyagforgalmát, növekedését szabályozzák (serkentik vagy gátolják). A belső egyensúlyi állapot (homeosztázis) fenntartását az idegrendszer és a hormontermelő mirigyek integrált rendszere biztosítja a következő folyamat által: Inger→Ingerület →Szabályozó vegyület →Enzim →Biokémiai reakciók

A hormontermelés szabályozása idegingerület Köztiagy (Hipotalamusz) A hormontermelő mirigyek működése hormonális szabályozás alatt áll. A szabályozást három szintű hierarchikus rendszer valósítja meg. (Neuroendokrin rendszer) neuroszekrétum Agyalapi mirigy (Hipofízis) gátlás glandotrophormon Endokrin mirigyek Célsejtre ható hormon Szövetek, sejtek

Belsőelválasztású mirigyeink • agyfüggelék → hypophysis (hipofízis) • tobozmirigy → glandula pinealis (epiphysis cerebri) • pajzsmirigy → glandula thireoidea • mellékpajzsmirigy → glandula parathireoidea • mellékvesék kéreg és velőállománya → glandula suprarenales • hasnyálmirigy Langerhans-szigetei → pankreász • petefészkek → ovarium • herék → testis

Hormonok csoportosítása 1. • • • Kémiai szerkezet alapján aminosavszármazékok (adrenalin, melatonin, tiroxin) peptid, polipeptid, fehérje jellegűek (hipofízis hormonjai) Szteroid típusúak (mellékvesekéreg, here, petefészek hormonjai 2. • • • Anyagcsere szerint zsíranyagcserére szénhidrátanyagcserére fehérjeanyagcserére ható hormonok. 3. • Hatásmechanizmus alapján A sejtmembránhoz kötődve olyan vegyületek szintézisét indítják be, melyek az enzimek működését serkentik (általában az aminosav, peptid, fehérje típusú hormonok). A sejtbe bejutva a sejtmagban a DNS működését gátló molekulákkal kölcsönhatásba lépve, az enzimfehérjék szintézisét beindítják (általában szteroid hormonok). •

Agyfüggelék (Hypophyzis) hormonjai (valamennyi: aminosav, peptid, fehérjetípusú hormon) 1. Elülső lebeny (Adenohypophysis) hormonjai • Növekedési hormon (Szomatotrop hormon, STH) Szerkezet: egyetlen hosszú polipeptidlánc (191 aminosav) Élettani hatás: felelős a genetikailag meghatározott testnagyság, az arányos testalkat kialakításáért. A hatást közvetve a szomatomedinek segítségével fejti ki. • Adenokortikotrop hormon (ACTH) Szerkezet: 39 aminosavból álló peptid Élettani hatás: mellékvese hormontermelését serkenti, így a glükokortikoidok (kortizol, kortikoszteron) mennyiségét befolyásolja. • Tireotrop hormon (TSH) Szerkezet: glikoprotein Élettani hatás: a pajzsmirigy hormontermelését (T 3, T 4) szabályozza. Befolyásolja a kötőszövet anyagcseréjét (szemgödör).

• Gonadotrop hormonok Szerkezetük: glikoprotein Folliculusstimuláló hormon (FSH) Élettani hatás: tüszőérés serkentése, spermohisztogenezis fenntartása Luteinizáló hormon (LH) Élettani hatás: a petefészek és a here hormontermelésére hat. • • Prolaktin (Mammotrop hormon, PRL) Szerkezet: protein Élettani hatás: tejmirigyekre hat, fokozza a tejelválasztást. Lipotrop hormon (LPH) Szerkezet: 90 aminosavból álló peptid Élettani hatás: zsíranyagcserére hat.

2. Középső lebeny (pars intermedia) hormonja • Melanocitákat stimuláló hormon (MSH) Szerkezet: polipeptid Élettani hatás: a bőr pigmentációjára hat.

3. Hátulsó lebeny (Neurohypophysis) hormonjai A lebeny a hipotalamusz hormonjait tárolja Szerkezetük: 9 aminosavból álló gyűrűs peptidek. • Vazopresszin (ADH) Élettani hatás: a szervezet vízháztartásának fenntartására hat, fokozza a vesecsatornácskákban a vízvisszaszívást. • Oxitocin Élettani hatás: fokozza a méh izomzatának összehúzódását és a tejmirigyekből a tej kiáramlását.

Tobozmirigy hormonja: Melatonin Szerkezet: szerotoninból keletkező acetil-metoxitriptamin. Élettani hatás: A bőr színének változása. triptofán 5 -hidroxi-triptofán szerotonin melatonin N-acetil-szerotonin

A pajzsmirigy hormonjai • T 3 (trijódtironin) • T 4 (tiroxin) Élettani hatásuk: • A szervek és szervrendszerek növekedésére, fejlődésére hatnak. • Fokozzák a sejtek oxigénfogyasztását és alapanyagcseréjét. • Fokozzák a szénhidrátok lebontását, a glükózfelhasználást, a glükoneogenezist, emelik a vércukorszintet. • A zsíranyagcserében fokozzák a zsírmobilizációt, a szénhidrátból való zsírsavszintézist. • Fokozzák a máj koleszterinszintézisét.

Kalcitonin Élettani hatás: • csökkenti a vér kalciumszintjét • hat a csontosodásra. Szerkezet: 32 aminosavból álló peptidlánc A mellékpajzsmirigy hormonja Parathormon (PTH) Élettani hatás: A kalcitonin antagonistájaként • növeli a vér kalciumszintjét • hat a csontosodásra, mert fokozza a csontokból történő Ca-mobilizálást. Szerkezet: 84 aminosavból álló peptidlánc, melynek első 34 aminosavának sorrendje csaknem megegyezik a kalcitonin aminosavszekvenciájával.

A kalcitonin és a parathormon hatása a vér Ca++ szintjére BÉL VESE Parathormon VÉR Kalcitonin Parathormon CSONTOK

A mellékvese hormonjai 1. A mellékvesekéreg hormonjai Szerkezet: Szteránvázas • Só- és vízháztartásra ható hormonok (Mineralokortikoidok) Aldoszteron Dezoxikortikoszteron Élettani hatás: • a szervezet Na-ion-koncentrációjának szintentartása, • a vízháztartás és a K-ion-koncentráció szabályozása. • az ozmotikus koncentrációk kívánt szinten tartása Aldoszteron

• Szénhidrát-anyagcserére ható hormonok (Glükokortikoidok) Kortizol Kortikoszteron Élettani hatás: • A glükoneogenezis kulcshormonjaként, az aminosavak, a tejsav, a propionsav, a glicerin, az oxálecetsav glükózzá, glikogénné való alakulását segíti. Kortizol • Serkenti a fehérjebontást. • Segíti a zsírmobilizációt. • Szexuálszteroidok Élettani hatás: A nemi működésre ható androgének és ösztrogének, melyek a másodlagos nemi jelleg kialakulásáért felelősek.

2. Mellékvese velőállományának hormonjai (Katekolaminok) • Adrenalin • Noradrenalin Élettani hatásuk: Általános szimpatikus hatást fejtenek ki. • Nő a vérnyomás, fokozódik a szívműködés, a koronáriák és a vázizom erei kitágulnak. • A lép simaizmainak összehúzódásával az ott tárolt vörösvértestek a véráramba jutnak. • Fokozódik a légzés. • Emelkedik a vércukorszint. • Fokozott ébrenléti állapot kialakítása Szerkezetük:

A hasnyálmirigy hormonjai Inzulin • • • Élettani hatása: Fokozza a sejtmembrán glükóz áteresztőképességét. Gyorsítja a glükóz felhasználó, míg csökkenti a glükóz termelő folyamatokat. Csökkenti a vércukor szintet. A májban fokozza a glükózból történő zsírsavszintézist. Serkenti a fehérjeszintézist, gátolja a fehérjebontást. Szerkezete: 51 aminosavból álló polipeptidlánc Glükagon Élettani hatása Az inzulinnal ellentétes hatást fejt ki a szervezetre. • A vércukorszintet emeli, mert a májban fokozza a köztitermékek glükózzá alakítását. • Fokozza a fehérjebontást • Serkenti a zsírmobilizációt. Szerkezete: 29 aminosavból álló polipeptidlánc

A petefészek hormonjai szteránvázas hormonok • Ösztrogének (Tüszőhormonok): Ösztradiol A hatásuk csökken Ösztron Ösztriol Élettani hatásuk: Az ivarzásért, a női nemi jelleg kialakításáért felelősek. • Progeszteron Élettani hatás: A terhesség fenntartása, új petesejt érésének a gátlása.

A herék hormonjai (Androgének) A herék hormonjai szteránvázas vegyületek. • Dihidrotesztoszteron A fiziológiai hatás csökken • Tesztoszteron • Androszteron Élettani hatás: • A hímre jellemző másodlagos nemi jelleg kialakításáért felelős. • Hatást fejt ki a fehérje-anyagcserére.

AZ AGLANDUÁLIS (SZÖVETI) HORMONOK A szöveti hormonok olyan vegyületek, melyek egyes tulajdonságai hasonlóak a belsőelválasztású mirigyekben termelt hormonokéval. 1. Gyomorbéltraktus hormonjai • Szekretin (A duodénum nyálkahártyájában termelődik. ) Élettani hatás: • Serkenti az epe képződését. • Fokozza a pankreász víz- és hidrogénkarbonát kiválasztását. Szerkezete: 27 aminosavból álló polipeptid • Gasztrin (A pilóruszban termelődik. ) Élettani hatás: • Serkenti a gyomornedv termelését Szerkezete: 27 aminosavból álló polipeptid • Kolecisztokinin (A duodénumban keletkezik. ) Élettani hatás: • Serkenti a pankreász enzimelválasztását, az epehólyag kiürülését. Szerkezete: 33 aminosavból álló polipeptid.

2. Az érrendszerre és simaizomzatra ható peptidek • Angiotenzin I-II Élettani hatás: • Növeli a vérnyomást. • Szabályozza a mellékvesekéreg működését. Szerkezete: 10 ill. 8 aminosavból álló peptid. • Bradikinin Élettani hatás: • Csökkenti a vérnyomást, mert tágítja az ereket. • Simaizom összehúzódására hat. Szerkezete: 9 aminosavból álló peptid. 3. Hatásukat a keletkezésük helyén kifejtő anyagok (biogén aminok) • Hisztamin (A hisztidin dekarboxileződésének terméke. ) Élettani hatás: • Csökkenti a vérnyomást. • Fokozza a gyomornedv termelését.

• Szerotonin (5 -hidroxil-triptamin) (Triptofánból keletkezik hidroxilálással, majd dekarboxileződéssel) Élettani hatás: • Növeli a vérnyomást. • Az idegrendszerre hat. • • Acetil-kolin Élettani hatás: Ingerületátvitel. Gamma-amino-vajsav (Glutaminsav dekarboxileződésével keletkezik Élettani hatás: Ganglionblokkoló hatás

Növényi hormonok (Fitohormonok) Sajátságaik: • kémiai közvetítők, • transzportálódnak, • komplex hatásúak, • kis molekulatömegűek, • hatásuk koncentrációfüggő. Indolil-ecetsav Csoportosításuk: • Auxinok: (Indolvázasok) A megnyúlásos növekedést serkenti. • • Gibberelinek: (Gibbánvázasok) A szártagok hosszanti megnyúlásának fokozása. Gibberelinsav

• • • Citokininek (Izopentenil oldalláncot tartalmazó adeninszármazékok) Hatása: A sejtosztódást a tápanyag transzportot fokozza. A fiatal állapot fenntartásában segít. • Etilén Érést segítő hatás. • Abszcizinsav (Terpenoid) Gátló anyag, mely kiváltja a nyugalmi állapotot, sietteti az öregedést, a lombhullást. Zeatin