01 BIOCHEMIA Wybrane Zagadnienia Ch

Wykład z biochemii1.Wprowadzenie;wybrane zagadnienia

chemii organicznej

Prof.dr hab. inż.Korneliusz Miksch

Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

Environmental Biotechnology Department

http://kbs.ise.polsl.plEnvironmental Biotechnology Department, SUT

Biochemia

Prof. dr hab. inż. Korneliusz Miksch

Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Katedra Biotechnologii Środowiskowej

ul. Akademicka 2, p. 712

E-mail: [email protected]

www.kbs.ise.polsl.pl

Konsultacje: wg aktualnego rozkładu


Biochemia – zaliczanie przedmiotu

Zaliczenie przedmiotu wedlug nastepujacych zasad

• I semestr – wynik testu/kolokwium zaliczeniowego (T), 2 terminy

• II semestr – ocena końcowa (OK) przedmiotu to średnia ważona z oceny I semestru (T), laboratorium (L) i egzaminu z całości tematyki wykładów w II semestrze (E)

OK = 1/4T + 1/4 L + 2/4E


BIOCHEMIA (od bios - gr. życie)-dyscyplina naukowa opisująca składniki chemiczne organizmów (biochemia statyczna) oraz przemiany tych składników (biochemia dynamiczna).

Całość procesów życiowych tzn. ogół reakcji chemicznych w organizmie żywym nazywamy metabolizmem (gr.metabole-przemiana), a substancje uczestniczace w tych reakcjach nazywamy metabolitami.


Cechy reakcji biochemicznych1. Regulowanie ich przebiegu przez biokatalizatory zwane enzymami,2. Powiązanie z określonymi strukturami komórkowymi,3. Istnienie precyzyjnych mechanizmów integrujących poszczególne reakcje i procesy biochemiczne,4. Wymaganie tzw. fizjologicznych warunków przebiegu reakcji,5. Skojarzenie z przemianami energetycznymi.

Ta ostatnia cecha jest wspólna zarówno reakcjom biochemicznym, jak również chemicznym.



BIOCHEMIA -Program przedmiotu • 1.Wprowadzenie-wybrane zagadnienia chemii organicznej, • 2.Aminokwasy i białka, • 3.Kataliza enzymatyczna, • 4.Kinetyka reakcji enzymatycznych, • 5. Związki wysokoenergetyczne, • 6. Łańcuch oddechowy, • 7. Metabolizm tłuszczów, • 8. Mechanizmy adaptacyjne drobnoustrojów, • 9. Pomiary aktywności drobnoustrojów, • 10. Kwasy nukleinowe, • 11. Horyzontalny transfer genów, • 12. Błony biologiczne, • 13. Metabolizm węglowodanów, • 14. Cykl kwasów trójkarboksylowych (cykl Krebsa), • 15. Metabolizm węglowodorów, • 16. Mikrobiologiczny rozkład ksenobiotyków.


BIOCHEMIA - Literatura • Kunicki-Goldfinger W.J.H.: Życie bakterii, PWN Warszawa 2006

• Berg J.M., Tymoczko J.L., Stryer L.: Biochemia, PWN Warszawa 2005

• Alberts B., Bray D., Hopkin K., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P.: Podstawy biologii komórki, PWN Warszawa 2005

• Hames B.D., Hooper N.M.: Biochemia - krótkie wykłady, PWN Warszawa 2006

• Alexander M. „Biodegradation and bioremediation”, Academic Press, San Diego-London-Boston-New York-Sydney-Tokyo-Toronto 1999

• Baj J., Markiewicz Z.: Biologia molekularna bakterii, PWN Warszawa 2006

• Turner P.C., McLenan A.G., Bates A.D., White M.R.H.: Biologia molekularna, PWN Warszawa 2004

• Mathews Ch.K., van Holde K.F. "Biochemistry", Benjamin/Cummings Publ. Comp. San Juan 1990;

• Alberts i in. "Molecular biology of the cell", Garland Publ, New York-London 1983


1. Wybrane zagadnienia chemii organicznej

1.1. Istota wiązań chemicznych (wiązanie jonowe)

Rys.1 Atom sodu (Na) oddaje elektron i staje się kationem Na+.

Rys.2 Atom chloru (Cl) przyjmuje elektron i

staje sie anionem (Cl-).



1.1. Istota wiązań chemicznych (wiązanie jonowe)

Rys.3 Siły elektrostatycznego przyciągania utrzymują w trwałości cząsteczkę.



1.1. Istota wiązań chemicznych (wiązanie atomowe, kowalencyjne)

Mechanizm powstawania wiązania kowalencyjnego w cząsteczce wodoru


Ważne w biochemii reakcje

Acylacja, acylowanie, reakcja przyłączenia grupy acylowej do różnych cząsteczek przez podstawienie atomu wodoru w grupie wodorotlenowej –OH lub aminowej –NH2 resztą kwasu organicznego.

Acetylowanie, szczególny przypadek acylacji, reakcja przyłączenia grupy acetylowej do różnych cząsteczek, np. podstawienie atomu wodoru w grupie wodorotlenowej –OH, aminowej –NH2, sulfhydrylowej

–SH przez acetyl.

Acyl, rodnik acylowy, rodnik kwasowy, powstaje po odłączeniu grupy –OH z cząsteczki kwasu karboksylowego, np. rodnik formylowy (formyl) HCO-, acetylowy (acetyl) CH3CO-.


Ważne w biochemii reakcje

Fosforylacja, reakcja przyłączenia reszty kwasu fosforowego do związku chemicznego.

Utlenianie, oksydacja, proces chemiczny polegający na utracie jednego lub kilku elektronów przez związek lub pierwiastek utleniany; utlenianie substancji następuje pod wpływem utleniacza – substancji zdolnej do redukcji, czyli przyjęcia elektronów.

Utlenianie biologiczne, procesy utleniania zachodzącego w komórkach organizmów żywych, katalizowane przez enzymy oksydoredukcyjne , przejmujące elektrony z utle-nianych substratów organicznych.

Dehydrogenacja (odwodorowanie) reakcja odłączenia atomów wodoru od cząsteczki związku chemicznego, zazwyczaj odłączane są równocześnie dwa atomy wodoru; z chemicznego punktu widzenie odwodorowanie jest utlenianiem, ponieważ odłączane są elektrony



1.1. Istota wiązań chemicznych (grupy funkcyjne)

Grupy funkcyjne - atom lub kombinacja połączeń atomów, które w istotny sposób określają rodzaj reakcji chemicznych, jakim ulegają dane związki organiczne (np. -COOH).

•Grupa hydroksylowa (wodorotlenowa) -OH •Grupa karboksylowa -COOH •Grupa aldehydowa -CHO •Grupa ketonowa =CO •Grupa aminowa - NH2

•Grupa nitrowa -NO2

•Grupa sulfonowa -SO3H



1.2. Izomeria związków organicznych

IZOMERIA - zjawisko istnienia związków chemicznych o identycznym wzorze sumarycznym, różniących się strukturą lub budową przestrzenną cząsteczki, a w konsekwencji właściwościami fizykochemicznymiIZOMERY CIS-TRANS - izomery przestrzenne (stereoizomery), różniące się położeniem atomów lub grup atomów względem płaszczyzny przechodzącej wiązanie utworzone (wynika z ograniczenia rotacji wokół tego wiązania np. dla wiązania podwójnego C=Cnp. dla wiązania podwójnego C=C )



1.2. Izomeria cis-trans



1.2. Izomeria ketoenolowa

W cząsteczkach zawierających atomy wodoru i spolaryzowaną grupę funkcyjną, może wystąpić wędrówka protonu w ramach tej samej cząsteczki. Wędrówka taka możliwa jest w ketonach dzięki obecnej w nich grupie karbonylowej.Odwracalna wędrówka protonu od węgla do tlenu grupy karbonylowej prowadzi do zaistnienia równowagi dynamicznej dwóch form tego samego związku, które posiadają dwie różne grupy funkcyjne. Forma I jest ketonem, a druga II alkoholem (-ol) nienasyconym zawierającym wiązanie podwójne (-en) czyli "enolem". Odmiany I i II nazywamy odpowiednio ketonową i enolową.



1.2. Izomeria ketoenolowa

Izomeria ketoenolowa jest przykładem tautomerii tzn. współistnienia obok siebie dwóch odmian cząsteczek łatwo przekształcających się w siebie.



1.2. Izomeria optyczna

Izomeria optyczna wiąże się ze zdolnością skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego. Substancje takie nazywa się optycznie czynnymi; skręcające płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawo - nazywa się prawoskrętnymi /+/, a skręcające w lewo -lewoskrętnymi /-/.



1.2. Izomeria optyczna

Izomery bedące wzajemnymi odbiciami lustrzanymi noszą nazwę enancjomerów. Równocząsteczkowa mieszanina enacjomerów nie wykazuje optycznej czynności i nosi nazwę mieszaniny recemicznej

Documents

01 BIOCHEMIA Wybrane Zagadnienia Ch