z linka do biochemi.doc

Aspiryna - pospolity lek

Aspiryna to najbardziej popularny lek na świecie. Chemicznie jest to kwas acetylosalicylowy - substancja sztuczna, wytworzona po raz pierwszy w 1897 roku przez niemieckiego chemika - Felixa Hoffmanna. Aspiryna przeszła do histroii jako pierwszy sztuczny (syntetyczny) lek, choć należy pamiętać, że półproduktem w jego syntezie była substancja naturalna – kwas salicylowy. Ta ostatnia występuje (w postaci metylowego estru) w wiązówce błotnej - roślinie rosnącej również w Polsce. W dziewiętnastym wieku łacińska nazwa wiązówki błotnej brzmiała: Spirea ulmaria i to właśnie od tej nazwy wywodzi się nazwa handlowa: "aspiryna" (acetylowana substancja z rośliny Spirea). Acetylacja to nic innego, jak potraktowanie kwasem octowym.

Wbrew pozorom, kwas salicylowy nie występuje w korze wierzby, na co mogłaby wskazywać jego nazwa (salix znaczy po łacinie "wierzba"). W surowcu tym występuje natomiast alkohol salicylowy – saligenina (w połączeniu z glukozą). Wykazuje ona podobne działanie, co stosowana obecnie aspiryna, z tym, że słabsze. Już w starożytności wywarem z kory wierzby leczono gorączkę, bóle głowy i zębów oraz reumatyzm. Warto tutaj zauważyć, że wywary z kory wierzby działają łagodnie na żołądek, czego nie da się powiedzieć o samej tabletce aspiryny.

Jak działa aspiryna? Czemu zawdzięcza swoje działanie przeciwzapalne i przeciwbólowe? Otóż, lek ten należy do grupy niesterydowych leków przeciwzapalnych (NLPZ), do której wlicza się też ibuprofen i naproksen. Tak jak wszystkie substancje z tej grupy, aspiryna ma zdolność blokowania enzymu o nazwie: cyklooksygenaza. Enzym ten odpowiada za syntezę prostaglandyn – szerokiej klasy związków, z których niektóre mają zdolność wywoływania reakcji zapalnej i odczucia bólu. Zablokowanie cyklooksygenazy powoduje spadek poziomu prostaglandyn w organizmie - a co za tym idzie - wygaszenie reakcji zapalnej i bólu.

Beta-oksydacja
Kwasy tłuszczowe stanowią bardzo wydajne źródło energii niezbędnej do napędzania procesów życiowych komórek. Owa energia pozyskiwana jest z nich dzięki trzem następującym kolejno po sobie procesom: beta-oksydacji, cyklowi Krebsa i łańcuchowi oddechowemu. Wszystkie one przebiegają w mitochondriach - ważnych organellach komórkowych.
Beta-oksydacja polega na kolejnym odcinaniu jednostek dwuwęglowych (w postaci acetylokoenzymu-A) od łańcucha węglowodorowego kwasu tłuszczowego, co skutkuje jego stopniowym skracaniem, aż do całkowitego zmetabolizowania.
Powstające jednostki acetylokoenzymu-A (acetylo-CoA) są substratem dla cyklu Krebsa, gdzie ulegają dalszemu utlenieniu z pozyskaniem energii.
Dodatkowo, podczas beta-oksydacji redukowane są nośniki NAD i FAD, które następnie włączają się bezpośrednio w produkcję nośników energii w łańcuchu oddechowym.

Poniżej - schemat beta-oksydacji:

Przykładowo: kwas palmitynowy C15H31COOH ma 16 atomów węgla, więc w procesie jego całkowitej beta-oksydacji powstanie 8 jednostek dwuwęglowych. Natomiast z kwasu stearynowego C17H35COOH powstanie tych jednostek 9.

Podsumowując: całkowite utlenienie (wszystkie 3 procesy) 1 cząsteczki popularnego kwasu tłuszczowego - kwasu palmitynowego daje aż 129 cząsteczek ATP - nośnika energii dla komórki. Dla porównania: z jednej cząsteczki cukru - glukozy, uzyskujemy tylko 36 cząsteczek ATP.

Beta-oksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych przebiega podobnie, ale celem poradzenia sobie z ich wiązaniami podwójnymi typu cis, w procesie tym dodatkowo uczestniczą enzymy z grupy izomeraz (zamiana wiązań cis na trans lub położenia wiązań trans) i reduktaz (uwodorowanie wiązań podwójnych cis).

W przypadkach głodzenia lub wystąpienia cukrzycy, wątroba człowieka utlenia w dużych ilościach kwasy tłuszczowe. Powoduje to wzrost stężenia produktu beta-oksydacji - acetylokoenzymu-A i jego wykorzystanie w reakcjach prowadzących do powstania ciał ketonowych.
Wyróżniamy 3 ciała ketonowe: aceton, kwas acetooctowy i kwas 3-hydroksymasłowy. Mogą być one wykorzystywane przez tkanki pozawątrobowe jako źródło energii, ale, jeśli mimo to, ich stężenie we krwi jest wysokie, to mamy do czynienia ze stanem patologicznym - kwasicą ketonową.
Nieleczona kwasica ketonowa jest groźna i poprzez stany osłabienia, zaburzeń świadomości i śpiączki, prowadzi do zgonu.

Węglowodany (sacharydy) to związki organiczne, których cząsteczki cechuje obecność grupy aldehydowej (CHO) lub ketonowej (C=O) oraz grup hydroksylowych (OH) podłączonych do pozostałych atomów węgla (niekoniecznie do wszystkich).
Jest to bardzo ważna klasa związków biochemicznych, szeroko rozpowszechnionych w organizmach żywych i pełniących istotne funkcje metaboliczne lub budulcowe.

Węglowodany możemy podzielić na:

·         monosacharydy - cukry proste, które w procesie hydrolizy (ataku przez cząsteczki wody) nie ulegają rozpadowi do form prostszych

·         disacharydy - cukry, które w procesie hydrolizy rozpadają się na 2 cząsteczki monosacharydów

·         oligosacharydy - cukry, które w procesie hydrolizy rozpadają się na 3 do 6 cząsteczek monosacharydów

·         polisacharydy - cukry, które w procesie hydrolizy rozpadają się na ponad 6 cząsteczek monosacharydów

MONOSACHARYDY - w zależności od liczby budujących je atomów węgla dzielimy na: triozy (3 atomy węgla), tetrozy (4), pentozy (5), heksozy (6) i heptozy (7). Monosacharydy (gł. heksozy) pełnią w świecie ożywionym funkcję "paliwa", z którego komórki pozyskują energię. Heksozy o największym znaczeniu to: glukoza, fruktoza, mannoza i galaktoza.
Monosacharydy występujące w naturze to prawie zawsze izomery przestrzenne typu D (praktyczny brak izomerów typu L).

Glukoza (cukier gronowy) - zdecydowanie najważniejszy monosacharyd dla większości organizmów żywych. Jest on przerabiany w komórkach do dwutlenku węgla i wody podczas glikolizy, cyklu Krebsa i oddychania mitochondrialnego. W procesach tych pozyskiwana jest energia niezbędna komórkom do podtrzymania procesów życiowych.
Fruktoza (cukier owocowy) - główny cukier owoców i miodu. Może zostać przemieniona w organizmie ludzkim w glukozę lub włączyć się bezpośrednio w proces glikolizy.
Mannoza - rzadko występuje w stanie wolnym; zwykle jest składnikiem polisacharydów. Może włączać się do procesu glikolizy. Wchodzi też w skład wielu glikoprotein organizmu ludzkiego (połączenia białek i cukrów).
Galaktoza - rzadko występuje w stanie wolnym. Może zostać przemieniona w organizmie ludzkim w glukozę i włączyć się pod jej postacią w proces glikolizy. Jest też syntetyzowana w gruczole sutkowym, by ulec dalszej przemianie do laktozy - cukru mlecznego.
Ryboza - pentoza będąca składnikiem RNA (kwasu rybonukleinowego), ATP - komórkowego nośnika energii oraz witaminy B12. Bardzo podobny do rybozy cukier - deoksyryboza jest integralną częścią łańcucha DNA każdego organizmu.

DISACHARYDY:

Sacharoza (cukier spożywczy) - jest wynikiem połączenia cząsteczki glukozy i fruktozy. Na skalę przemysłową otrzymuje się ją z buraków cukrowych lub trzciny cukrowej.
Laktoza (cukier mleczny) - jest wynikiem połączenia cząsteczki glukozy i galaktozy. Główny cukier mleka ssaków.
Maltoza (cukier słodowy) - jest wynikiem połączenia 2 cząsteczek glukozy. Produkt częściowej hydrolizy polisacharydu - skrobi. Występuje w słodzie i w piwie.

POLISACHARYDY:

Skrobia - wynik połączenia wielu cząsteczek glukozy w łańcuchy i formy rozgałęzione. Bardzo powszechny polisacharyd roślin, pełniący w nich funkcję zapasową (magazyn energii).
Glikogen - wynik połączenia wielu cząsteczek glukozy w bardzo rozgałęzione formy. Pełni funkcję zapasową u zwierząt. Gromadzony jest w wątrobie i w mięśniach.
Celuloza - główny składnik ścian komórkowych roślin i niektórych grzybów (lęgniowce). Pełni zatem funkcję strukturalną. Jest wynikiem połączenia wielu cząsteczek glukozy w łańcuchy, przy czym połączenia pomiędzy jednostkami łańcucha są innego typu niż w skrobi.
U ssaków, tylko przeżuwacze i inne trawożerne mogą wykorzystywać celulozę jako pokarm. Jest tak dlatego, że w ich żołądkach znajdują się mikroorganizmy, które mają enzym (celulazę) potrafiący rozbijać celulozę.
Inulina - wynik połączenia wielu cząsteczek fruktozy z małą domieszką glukozy. Służy jako materiał zapasowy dla roślin z rodziny astrowatych (złożonych).

Aminokwasy endogenne

Aminokwasy to szeroka grupa związków organicznych. Charakterystyczną cechą ich struktury jest obecność 2 grup funkcyjnych: aminowej (NH2) i karboksylowej (COOH).
Wszystkie aminokwasy, które wchodzą w skład białek, są tzw. α-aminokwasami.
Znaczy to, że grupy: aminowa i karboksylowa są połączone z tym samym atomem węgla i jest to pierwszy atom łańcucha węglowego (pomijając atom węgla samej grupy COOH).
Oto ogólny wzór α-aminokwasu:

Białka są przykładem polikondensatów. W ich przypadku łańcuchy tworzone są z połączonych α-aminokwasów. Łączenie to odbywa się za pomocą wiązania peptydowego CO-NH, które powstaje w reakcji pomiędzy grupą COOH poprzedzającego aminokwasu z grupą NH2 aminokwasu następnego. W procesie tym wydziela się woda (H2O).

Grupę 20 uniwersalnych α-aminokwasów, budujących białka, możemy u człowieka podzielić na dwie równoliczne podgrupy:

·         AMINOKWASY ENDOGENNE - te, które organizm jest w stanie sobie w wystarczającej ilości wyprodukować:

alanina (Ala) - powstaje z pirogronianu - produktu glikolizy
kwas asparaginowy (Asp) - powstaje ze szczawiooctanu - składnika cyklu Krebsa
asparagina (Asn) - powstaje z kwasu asparaginowego
cysteina (Cys) - powstaje z aminokwasów: metioniny lub seryny
glicyna (Gly) - powstaje z choliny lub aminokwasów: alaniny lub seryny
kwas glutaminowy (Glu) - powstaje z α-ketoglutaranu - składnika cyklu Krebsa
glutamina (Gln) - powstaje z kwasu glutaminowego
prolina (Pro) - powstaje z kwasu glutaminowego
seryna (Ser) - powstaje z 3-fosfoglicerynianu - składnika glikolizy
tyrozyna (Tyr) - powstaje z aminokwasu egzogennego: fenyloalaniny

·         AMINOKWASY EGZOGENNE - te, które muszą być dostarczone w pożywieniu: fenyloalanina (Phe), izoleucyna (Ile), leucyna (Leu), lizyna (Lys), metionina (Met), treonina (Thr), tryptofan (Trp), walina (Val), arginina (Arg) i histydyna (His).

Oto wzory strukturalne wszystkich 10 aminokwasów endogennych człowieka:

Aminokwasy egzogenne

Aminokwasy to szeroka grupa związków organicznych. Charakterystyczną cechą ich struktury jest obecność 2 grup funkcyjnych: aminowej (NH2) i karboksylowej (COOH).
Wszystkie aminokwasy, które wchodzą w skład białek, są tzw. α-aminokwasami.
Znaczy to, że grupy: aminowa i karboksylowa są połączone z tym samym atomem węgla i jest to pierwszy atom łańcucha węglowego (pomijając atom węgla samej grupy COOH).
Oto ogólny wzór α-aminokwasu:

Białka są przykładem polikondensatów. W ich przypadku łańcuchy tworzone są z połączonych α-aminokwasów. Łączenie to odbywa się za pomocą wiązania peptydowego CO-NH, które powstaje w reakcji pomiędzy grupą COOH poprzedzającego aminokwasu z grupą NH2 aminokwasu następnego. W procesie tym wydziela się woda (H2O).

Grupę 20 uniwersalnych α-aminokwasów, budujących białka, możemy u człowieka podzielić na dwie równoliczne podgrupy:

·         AMINOKWASY EGZOGENNE - te, które muszą być dostarczone w pożywieniu:

·         fenyloalanina (Phe)
izoleucyna (Ile)
leucyna (Leu)
lizyna (Lys)
metionina (Met)
treonina (Thr)
tryptofan (Trp)
walina (Val)
arginina (Arg)
histydyna (His

·         AMINOKWASY ENDOGENNE - te, które organizm jest w stanie sobie w wystarczającej ilości wyprodukować: alanina (Ala), asparagina (Asn), kwas asparaginowy (Asp), cysteina (Cys), kwas glutaminowy (Glu), glutamina (Gln), glicyna (Gly), prolina (Pro), seryna (Ser) i tyrozyna (Tyr).

Podział na aminokwasy egzogenne i endogenne nie obowiązuje u niektórych drobnoustrojów i u roślin, gdyż organizmy te potrafią same wyprodukować sobie wszystkie aminokwasy.
Można by uważać, że wszystkie rośliny stanowią zatem doskonałe źródło aminokwasów egzogennych. Otóż, nie zawsze tak jest, ze względu na to, że poziom niektórych aminokwasów może być u roślin za niski. Na przykład: zboża nie mogą stanowić jedynego źródła pożywienia, bo mało jest w nich lizyny i tryptofanu.

Należy tu też nadmienić, że organizm ludzki jest w stanie produkować sobie pewne ilości histydyny i argininy, ale jest to synteza na dłuższą metę niewystarczająca. Produkcja tych 2 aminokwasów jest szczególnie za niska u rosnących dzieci.

 

Oto wzory strukturalne wszystkich 10 aminokwasów egzogennych człowieka:

Witaminy
(rozpuszczalne w tłuszczach)

Witaminy to związki organiczne o specyficznych i bardzo różnych typach budowy, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu żywego, ale nie są przezeń produkowane i muszą być dostarczane z pożywieniem.
Warto tu nadmienić, że nazwa: "witamina" została ukuta w 1912 roku przez polskiego biochemika - Kazimierza Funka.
Witaminy dzielimy na rozpuszczalne w tłuszczach i rozpuszczalne w wodzie. Do pierwszej grupy (omawianej w tym artykule) należą witaminy: A, D, E i K, a do drugiej - witaminy grupy B oraz witaminy: C, H i M.

WITAMINA A (retinol) - substancja ta pełni rolę regulatora odczytu genów w komórkach człowieka. Już w organizmie ulega przemianom do retinalu i kwasu retinojowego. Retinal wchodzi w skład rodopsyny - barwnika występującego w pręcikach siatkówki oka, odpowiedzialnego za widzenie w słabym świetle (w odcieniach szarości). Kwas retinojowy bierze udział w syntezie glikoprotein, co ma pozytywny wpływ na wzrost i różnicowanie się komórek organizmu.
Objawami niedoboru witaminy A są: kurza ślepota (upośledzone widzenie o zmierzchu), wysychanie rogówek i spojówek, suchość skóry, zanikanie nabłonków i łuszczyca.

Bardzo dobrymi, naturalnymi źródłami witaminy A są: marchew, pomidory, jaja, mleko, masło, ser i wątroby zwierząt hodowanych dla mięsa.

Występujący obficie w marchwi beta-karoten (jej pomarańczowy barwnik) zwany jest prowitaminą A. Jest tak dlatego, że organizm potrafi wytworzyć sobie witaminę - retinol ale tylko wtedy, gdy dostarcza się mu w pokarmie prowitaminę - beta-karoten.

WITAMINA D (cholekalcyferol, ergokalcyferol) - obydwie te substancje: witamina D2 (ergokalcyferol) i witamina D3 (cholekalcyferol) mogą być przyjmowane w pokarmie, albo mogą być syntetyzowane z odpowiednich prowitamin przy udziale światła słonecznego. Trzeba tu jednak zaznaczyć, że odmiana D2 powstaje tylko w roślinach, a odmiana D3 - tylko w organizmach zwierzęcych.
Z obydwóch związków organizm ludzki potrafi sobie wyprodukować czynne metabolity (kalcytriole), które grają bardzo ważną rolę w przemianie wapniowej i fosforanowej.
Objawami niedoboru witaminy D są: krzywica (u dzieci), rozmiękanie kości i osteoporoza (u dorosłych).

Bardzo dobrymi, naturalnymi źródłami witaminy D są: tran, oleje rybne, śledzie, sardynki, łosoś, tuńczyk, ser, masło, mleko i wątroby zwierząt hodowanych dla mięsa.

WITAMINA E (tokoferole) - występuje w kilku odmianach (alfa, beta, gamma, delta), z których najwyższą aktywność wykazuje alfa-tokoferol.
Witamina ta jest antyutleniaczem, a więc chroni struktury komórkowe (głównie fosfolipidy błon) przed ich utlenianiem przez wolne rodniki.
Objawy niedoboru witaminy E zdarzają się rzadko i są to: niedokrwistość (u kobiet ciężarnych i noworodków), osłabienie, rozdrażnienie, zaburzenia koncentracji i bezpłodność (u mężczyzn).

Bardzo dobrymi, naturalnymi źródłami witaminy E są: kiełki pszenicy, oleje: słonecznikowy, sojowy i kukurydziany, orzechy, szpinak, brukselka, mleko i jaja.

WITAMINA K (filochinon, menachinony) - nazwa grupy substancji o podobnej budowie. Filochinon (witamina K1) produkowany jest przez rośliny, a menachinony (witamina K2) - przez bakterie jelitowe.
Witamina K jest niezbędna do powstania biologicznie aktywnych czynników krzepnięcia krwi: II, VII, IX i X. Przyczynia się też do regulacji gospodarki wapniowej organizmu.
Jako, że witamina K2 syntetyzowana jest przez bakterie jelitowe, to objawy niedoboru zdarzają się u dorosłych rzadko i mają zwykle związek z wyjałowieniem jelit wskutek zażywania antybiotyków.
Oto te objawy: niska krzepliwość krwi, zwiększona podatność na krwotoki, trudno gojące się rany, upośledzona mineralizacja kości i u noworodków: skaza krwotoczna.

Bardzo dobrymi, naturalnymi źródłami witaminy K są: brokuły, szpinak, sałata, kapusta, jaja, jogurt, ser i tran rybi.

Witaminy
(rozpuszczalne w wodzie)

Witaminy to związki organiczne o specyficznych i bardzo różnych typach budowy, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu żywego, ale nie są przezeń produkowane i muszą być dostarczane z pożywieniem.
Warto tu nadmienić, że nazwa: "witamina" została ukuta w 1912 roku przez polskiego biochemika - Kazimierza Funka.
Witaminy dzielimy na rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w tłuszczach. Do pierwszej grupy (omawianej w tym artykule) należą witaminy grupy B oraz witaminy: C, H i M, a do drugiej - witaminy: A, D, E i K.

WITAMINA B1 (tiamina) - w organizmie człowieka przekształcana jest do formy aktywnej - pirofosforanu tiaminy. Związek ten jest integralnym składnikiem enzymów przeprowadzających reakcje dekarboksylacji oksydacyjnej α-ketokwasów i transketolacji w cyklu pentozofosforanów.
W przypadku niedoboru witaminy B1 rozwija się choroba beri-beri, której objawami są: wyczerpanie, drżenie i osłabienie mięśni, brak apetytu, obrzęki kończyn i niewydolność krążeniowa.

Bardzo dobrymi, naturalnymi źródłami witaminy B1 są: nierafinowane ziarna zbóż, drożdże, wieprzowina, groch, fasola, mleko, orzechy i ryby.

WITAMINA B2 (ryboflawina) - w organizmie człowieka powstają z niej aktywne formy: FMN i FAD, które są nieodzowną częścią kilku enzymów z grupy oksydoreduktaz (oksydaz i dehydrogenaz).
Objawami jej niedoboru są: zapalenie kącików ust, pękanie i złuszczanie się warg, zapalenie języka, łojotok, światłowstręt i pogorszenie ostrości wzroku.

Bardzo dobrymi, naturalnymi źródłami witaminy B2 są: drożdże, wątroba, nerki, chude sery, grzyby, ryby, jaja, mleko, fasola i groch.

WITAMINA B3 (niacyna) - zwana również witaminą PP, jest mieszanką dwóch substancji: kwasu nikotynowego i nikotynamidu. W organizmie ludzkim powstają z nich aktywne formy: NAD+ i NADP...