BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki...
Transcript of BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki...
![Page 1: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/1.jpg)
BARBARA BECKERWydział Chemiczny Politechniki Gdańskiej
![Page 2: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/2.jpg)
Odrobina miedzi na śniadanieczyli słów kilka o pierwiastkach śladowychniezbędnych do życia
![Page 3: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/3.jpg)
http://www.solarviews.com/ cap/earth/earthafr.htmhttp://www.eyeofscience.com/eos2/index2.html
Wszystko, co istniało, istnieje i istniećbędzie, bierze swój początek od atomów…
Bakteria Helicobacter pylori
Ziemia – Ameryka Północna
![Page 4: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/4.jpg)
Istnieje niewiele ponad 100 różnych atomów.
http://serc.carleton.edu/images/usingdata/nasaimages/periodic-table.gif
![Page 5: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/5.jpg)
Skła
d pi
erw
iast
kow
y ci
ała
doro
słeg
o czło
wie
kaTylko 11 pierwiastków:
H, O, C, N, Ca, P, Na, K, S, Cl i Mg
dostarcza około 99,9 % wszystkichatomów składających się na ciałostatystycznego człowieka !!!
•Białka, tłuszcze, cukry itp.
•Płyny ustrojowe (woda i np. NaCl)
•Szkielet (Ca, C, P)
Pierwiastki budulcowe
![Page 6: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/6.jpg)
tlenwęgielwodórazotwapńfosforpotassiarkasódchlormagnezżelazocynkmiedźmanganmolibdenjodkobalt
45 500,00012 600,000
7 000,0002 100,0001 050,000
700,000245,000175,000105,000105,00035,000
4,0001,9000,2000,0200,0150,0300,003
Zawartość pierwiastkóww standardowym organizmie ludzkim(w g/70 kg)
http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/ap11ann/kippsphotos/5903.jpg
20 lipca 1969 r. „Buzz” Aldrin na Księżycu
![Page 7: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/7.jpg)
tlenwęgielwodórazotwapńfosforpotassiarkasódchlormagnezżelazocynkmiedźmanganmolibdenjodkobalt
45 500,00012 600,000
7 000,0002 100,0001 050,000
700,000245,000175,000105,000105,00035,000
4,0001,9000,2000,0200,0150,0300,003
Zawartość pierwiastkóww standardowym organizmie ludzkim(w g/70 kg)
http://www.encyklopedia.naukowy.pl/art/Grafika:Neanderthal.jpeg
Neandertalczyk (Neanderthal Museum, Niemcy)
![Page 8: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/8.jpg)
Nie tylko białkiem (tłuszczem, cukrem) organizmy się karmią …
Fe, Mo, Zn, Co, Ni, Ca, F
i inne …
![Page 9: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/9.jpg)
- Silne promieniowanie ultrafioletowe (Słońce)
- Brak tlenu w atmosferze !
Życie „powstało” w rejonach przybrzeżnych, a pierwsze prymitywne organizmy szukały dla siebie ochrony w wodzie, pod skałami lub wytwarzając własne osłony. I tak było przez miliard lat…
Atmosfera prymitywna – pozostałość z okresu tworzenia się systemu planetarnego (głównie wodór)
Atmosfera wtórna – wynik odgazowanie wnętrza planety (wulkany) – silnie redukująca, bogata w H2, H2O, CO, CO2 i H2S.
Ziemia przed 4 miliardami lat…
![Page 10: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/11.jpg)
Żelazo i przenoszące elektrony białka żelazowo-siarkowe
8Fe-ferredoksyna
rubredoksyna z Clostridium pasteurianum
ferredoksyna z Spirulina platensis
Fe4S4(S-cys)43– Fe4S4(S-cys)4
2– (– 400mV)- e
+ e
Fe4S4(S-cys)42– Fe4S4(S-cys)4
– (+ 350mV)- e
+ e
![Page 12: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/13.jpg)
Struktura kofaktora Fe-Mo w FeMo-proteinie nitrogenazy
Molibden i nitrogenaza (wiązanie N2 z atmosfery)
Katalizuje redukcję azotu do amoniaku – kluczową reakcjębiologicznego obiegu azotu.
Jest układem enzymatycznym złożonym z :
• białka przenoszącego elektrony, z klasterem [4Fe-4S],
• homocytrynianu białka, w skład którego wchodzi tzw. kofaktor żelazo-molibdenowy (FeMoco).
N2 + 8H+ + 8e– = 2NH3 + H2
( 6e- ) (2e-)
Enzym realizuje też reakcje inne, np.:
C2H2 + 2e– + 2H+ = C2H4
HCN + 4e– + 4H+ = CH3NH2
![Page 14: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/14.jpg)
Fotosystem II używa energii słonecznej by przerobić dwie cząsteczki wody na cząsteczkę tlenu (O2) i cztery jony H+ :
2H2O + hν = O2 + 4H+ + 4e-
2004 r.:
Centrum posiada 4 atomy Mn oraz 1 atom Ca związane przez mostki tlenowe.
FOTOSYNTEZA
Powstawanie O2
Jak atmosfera wzbogaca się w tlen?
MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za pojawienie się tlenu w atmosferze
![Page 15: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/15.jpg)
CHEMIA BIONIEORGANICZNA
Jaką rolę odegrały i nadal spełniają w procesach życiowych takie pierwiastki jak np. Na, K, Ca, Mg oraz tzw. niezbędne pierwiastki śladowe (np. Cu, Zn, Fe, Co, Ni, F, I, Se) ? Odpowiedzi szuka
Po upływie ok. 1 miliarda lat pojawiłsię zatem tlen …
Początkowo, dla wielu organizmów byłtoksyczny, jednak życie oparte na tlenie stało się w końcu faktem.Wtedy pojawiła się w organizmach żywych także miedź (Cu2+).
![Page 16: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/16.jpg)
Hemoglobina dorosłego człowieka jest tetramerem – ma 2 jednostki alfa i 2 jednostki beta. Jednostki są podobne i każda zawiera jeden HEM. Każdy HEM wiąże jedną cząsteczkę tlenu.
Hemoglobina płodu ma formę podobną -trochę inne są tylko łańcuchy białkowe –dwa alfa i dwa gamma. W rezultacie ma ona większe powinowactwo do tlenu i możliwe jest przekazanie tlenu od matki do dziecka w trakcie życia płodowego!
Wiązanie tlenu do HEM-u jest procesem kooperatywnym (właściwości allosteryczne).
Powinowactwo hemoglobiny do tlenu spada (łatwo oddaje tlen):
• ze wzrostem kwasowości środowiska
• ze wzrostem stężenia CO2
Hemoglobina
Łańcuch białkowy (globina)
HEM
(wiąże tlen)
HEMOGLOBINA (czerwone ciałka krwi)
Transport tlenu z płuc do tkanek
![Page 17: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/17.jpg)
Hemerytryna
Nie-hemowa proteina spotykana u bezkręgowców morskich, składająca sięz 8 jednostek, z których każda posiada dwa atomy żelaza. Działa jako białko transportujące tlen.
Każda jednostka hemerytrynywiąże jedną cząsteczkę tlenu.
Fe2+ – OH – Fe2+ + O2 = Fe3+ – O – Fe3+-OOH-
(deoksy) (oksy)
Fe3+ – OH – Fe3+ (forma met)
![Page 18: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/19.jpg)
MIEDŹ
RODZIMA
Lazuryt Cu3(CO3)2(OH)2Chalkopiryt CuFeS2
Minerały miedzi
![Page 20: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/20.jpg)
Cu• Zawartość w organizmie dorosłego CZŁOWIEKA 60-80 mg
• Składnik wielu enzymów:– niezbędna do transportu Fe (ceruloplazmina)– rozkład wolnych rodników (dysmutaza ponadtlenkowa)– synteza noradrenaliny (hydrolaza dopaminy)– tworzenie wiązań krzyżowych w kolagenie i elastynie (oksydaza
lizylowa)– synteza melaminy (tyrozynaza)– utrzymanie struktury keratyny (oksydaza tiolowa)– składnik oksydazy cytochromowej (zwanej najważniejszym
enzymem na świecie…)
• Zalecane dzienne spożycie dla dorosłych 2-2,5 mg(dla dzieci dawka zależy od wieku)
• Produkty bogate w miedź (zawartość w mg/100 g części jadalnych produktu):
orzechy 0,28-1,29 wątroba 0,60 groch, fasola 0,50 kasza gryczana 0,40 makarony, 0,35 ryby 0,05-0,33
![Page 21: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/21.jpg)
MIEDŹNiektóre stany chorobowe w znaczący sposób zwiększają
zapotrzebowanie na miedź:
• Oparzenia• Długotrwałe biegunki• Choroby jelit• Choroby nerek• Choroby trzustki• Stany po częściowym usunięciu żołądka• Przedłużający się stres
O PODAWANIU MIEDZI POWINIEN DECYDOWAĆ LEKARZ !!!
Suplementacja - Glukonian miedzi – tabletki; siarczan miedzi –zastrzyki;
Uwaga - cynk hamuje wchłanianie miedzi;
![Page 22: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/22.jpg)
MIEDŹ
Niebieskie białka -przenośniki elektronów
AZURYNY orazPLASTOCYJANINYizolowane z chloroplastów roślin i innych organizmów zdolnych do fotosyntezy
Cu(II) Cu(I)+ e
– e
W organizmach żywych szeroko rozpowszechniona ale w śladowych ilościach.
Podstawowa rola w wielu enzymach:kataliza reakcji z przeniesieniem elektronukataliza reakcji z udziałem O2transport tlenu
Plastocyjaninaz topoli
Centrum aktywneCu(His)2(Cys)(Met)
![Page 23: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/23.jpg)
Hemocyjanina (Hc) – Kto ma naprawdę błękitną krew ?(przenośnik tlenu)
bezbarwna
błękitna
MIĘCZAKI i STAWONOGI ...
![Page 24: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/24.jpg)
Kto ma błękitną krew?widelnica paskowana (Perla marginata)
Ślimak winniczek (Helixpomatia)
i jego błękitna krewŻywa skamielina – skrzypłocz
![Page 25: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/25.jpg)
Choroba Menkesa (rozpoznana w 1972 r.)
• Przyczyna Choroba Menkesa pojawia się na skutek uszkodzenia genu regulującego metabolizm miedzi. Chorują głównie osobniki płci męskiej. Poziom miedzi w wątrobie i mózgu jest nienormalnie niski osiągając jednocześnie poziom wyższy niżnormalny w nerkach i wyściółce jelit. Symptomy choroby pojawiają się w dzieciństwie - zahamowanie wzrostu, niższa niż normalna ciepłota ciała, bardzo poskręcane, pozbawione barwy lub stalowoszare i łamliwe włosy. Obserwuje się uszkodzenia arterii w obrębie mózgu, a występująca równolegle osteoporoza sprawia, że kości są łamliwe.
• Leczenie?Wcześnie rozpoczęte podawanie (zastrzyki podskórne lub dożylne) preparatów miedzi może mieć skutek pozytywny. Inne metody sprowadzają się do łagodzenia symptomów i mogą być tylko uzupełnieniem.
• PrognozyPronozowanie dla osobników dotkniętych chorobąMenkesa jest złe. Większość dzieci chorych na tęchorobę umiera w czasie pierwszej dekady życia!
![Page 26: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/26.jpg)
Choroba Wilsona
• Przyczyna W chorobie Wilsona wątroba nie jest zdolna do wydzielania nadmiaru miedzi do żółci. W rezultacie kumulowania się miedzi dochodzi do uszkodzenia wątroby. Pojawiające się na skutek tego uszkodzenia niekontrolowane wydzielanie miedzi bezpośrednio do krwioobiegu uszkadza także nerki, mózg i oczy. Nie leczona choroba Wilsona kończy się ciężkim uszkodzeniem wątroby i śmiercią.
• ObjawyChoroba jest dziedziczna. Symptomy pojawiają się zazwyczaj ok. 6-20 roku życia. Najbardziej charakterystyczną oznaką jest występowanie rdzawych pierścieni w okolicy narożników oka. Pojawiająca się żółtaczka, krwawe wymioty i np. drżenie rąk, zaburzenia mowy czy sztywnienie mięśni to inne, również często spotykane objawy.
• PrognozyChorzy na chorobę Wilsona, u których rozpoznano chorobę dość wcześnie, przez całe życie przyjmują takie leki jak np. D-penicylamina, wiążąca się łatwo z miedzią i usuwająca ją z ustroju. Prawidłowe leczenie pozwala pacjentowi prowadzić zupełnie normalne życie.
![Page 27: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/28.jpg)
Szkliwo zębów – głównie : Ca5(PO4)3OH (hydroksyapatyt)
FLUOR
i FLUOROZA
F-
pierwiastek potrzebny … i niebezpieczny
fluoroapatyt Ca5(PO4)3F (trudniej rozpuszczalny)
![Page 29: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/29.jpg)
Zapotrzebowanie na fluor w zależności od wieku
Niemowlęta
Od urodzenia do 6 miesiąca życia 0,1 mg dziennie.Od 6 miesiąca do 12 miesiąca życia 0,5 mg dziennie.
Dzieci
Od 1 do 3 lat 0,7 mg dziennie4 do 8 lat 1,1 mg dziennie9 do 13 lat 2,0 mg dziennie
DorośliMężczyźniOd 14 do 18 roku życia 2,9 mg dziennieOd 19 wzwyż 3,1 mg dziennie
KobietyOd 18 lat i wyżej 2,9 mg dziennie
19 i wzwyż 3,1 mg dziennie
Nadmiar - FLUOROZA KOŚCI
![Page 30: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/30.jpg)
Nadmierna
kalcyfikacja
![Page 31: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/32.jpg)
• Osadzanie soli wapniowych jest niezbędne do rozwoju struktur poza-komórkowych – pancerzy, kości, zębów.
• Przekaźnik drugiego rodzaju – swoistypośrednik w przekazywaniu informacjiod jej źródła do "wykonawców" napoziomie komórki
• Bardzo ważna rola wapnia w procesieskurczu mięśni
• Procesy krzepnięcia krwi
Termolizyna –endopeptydaza cynkowa obecna w Bacillus thermoproteolyticus. Jon Zn (II) jest niezbędny dla właściwego działaniaenzymu. Enzym działa prawidłowo przy temperaturze ok. 80°C, ale tylko do ok. 48°C,gdy usunąć z niego Ca(II).
• Czynnik stabilizujący struktury niektórychbiałek
WAPŃ
![Page 33: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/34.jpg)
CYNKKażdy z nas (i nie tylko nas) musi oddychać …
ANHYDRAZA WĘGLANOWA – jest pierwsząbiocząsteczką, w której odkryto cynk.
W jej centrum aktywnym przebiegaodwracalna reakcja hydratacji :
H2O + CO2 HCO3- + H+
Anhydraza węglanowa jest niezmiernie efektywnym katalizatorem - z jej udzia-łem powyższe reakcje prze-biegają 107 razy szybciej !!!
1 mol cząsteczek enzymumoże uwolnić w czasie 1 sek. w temp. 37oC aż 105
moli CO2 !!!
![Page 35: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/35.jpg)
RCH2OH + NAD+ RCHO + NADH + H+
DEHYDROGENAZA ALKOHOLOWA
I odpowiednio alkohole II-rzędowe do ketonów
z wątroby konia (LADH)
![Page 36: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/37.jpg)
Nikiel i pierwsze kryształy enzymu B. Sumner 1946 – nagroda Nobla
Otrzymana w postaci krystalicznej w 1926 r. (z fasoli Jaś)Znaleziono w niej nikiel w 1975 r.
Występuje w bakteriach, grzybach, niektórych roślinach.Określono strukturę centrum aktywnego w ureazie bakteryjnej (Klebsiella Aerogenes) w 1995 r. !!!
UREAZA - katalizuje hydrolizę mocznika:
(NH2)2CO + H2O = NH2CO(OH) + NH3samorzutnieNH2CO(OH) = NH3 + CO2
![Page 38: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/39.jpg)
Kobalt i witamina B12, związek z wiązaniem metal-węgiel
WYNIK - wiedza na temat wit. B12 oraz 3 nagrody Nobla z chemii i 1 z medycyny…
• CHOROBA ADDISONA–BIERMERA, dawniej nazywana anemiązłośliwą, została opisana po raz pierwszy w 1821 roku !!!
• W 1926 roku odkryto, że można jej przeciwdziałać podając w diecie wątrobę. Rozpoczęło to poszukiwania „czynnika wątrobowego”.
• W roku 1948 wyizolowano czerwone kryształy „czynnika” –nazwano go witaminą B12.
• Zespół Dorothy Hodgkin w Oksfordzie przez ok. 10 lat pracowałnad określeniem struktury związku metodą analizy rentgenowskiej.
• Podjęto prace nad syntezą wit. B12 – zajęły ponad 10 lat…
![Page 40: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/40.jpg)
Witamina B12
Jedyna znana biocząsteczka z wiązaniem metal-węgiel !!!
5,6-dimetylobenzimidazolryboza
Rolę R może spełniać:
Grupa 5'-deoxyadenozylowa, CH3, H2O, OH, CN (handlowa)
Potrzebujemy jedynie śladowych ilości witaminy B12, ok.1 μg dziennie. Człowiek jej nie wytwarza, w przeciwieństwie do bakterii obecnych w wolu przeżuwaczy. Zaburzenia wchłaniania B12 z przewodu pokarmowego prowadzą do anemii.
1964.Dorothy Crowfoot Hodgkin (Oxford) : (Chemia) : determinations by X-ray techniques of the structures of important biochemical substances.
![Page 41: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/41.jpg)
Ponad 60 minerałów jest wytwarzanych przez żyweorganizmy:
– minerały amorficzne,– kryształy nieorganiczne i organiczne,zazwyczaj w celu usztywnienia, bądź ochrony.
Obfitość Ca w oceanach, oraz rola wapnia jako przekaźnikadrugiego rodzaju w komórkach mogą tłumaczyć, dlaczegook. 50 % spośród nich to sole wapnia w tym dwa główneminerały szkieletowe – węglan wapnia (kalcyt i aragonit) oraz fosforan wapnia.
Tylko kilka minerałów amorficznych spełnia funkcjeszkieletowe – najważniejszym z nich jest krzemionka.
BIOMINERALIZACJA
![Page 42: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/42.jpg)
Węglan wapnia CaCO3
Sferulity głowonoga Nautilus pompilius (Aragonit)
Cierń jeżowca morskiegoParacentrotus lividus (Kalcyt)
Odmiany polimorficzne węglanu wapnia :
aragonit – układ rombowy (rzadko), kalcyt – układ trygonalny (często)
![Page 43: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/43.jpg)
BIOMINERALIZACJASpecyficzne funkcje minerałów krystalicznych:
• systemy postrzegania zmian grawitacji (kryształy w rolispecyficznych ciężarków, których ruch jest odczuwalny przez
odp. układy czujników),
• pojedyncze kryształy magnetytu są używane przez wielebakterii, alg i zwierząt do orientacji względem polamagnetycznego Ziemi.
Inne, przykładowe funkcje minerałów amorficznych:
• amorficzne węglan i fosforan wapnia często służą jako"magazyn" jonów niezbędnych dla metabolizmu komórki,
• amorficzny pirofosforan wapnia często pełni rolę "gospodarza" dla metali toksycznych.
![Page 44: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/44.jpg)
BIOMINERALIZACJAwarstwa twardego magnetytu(mięczak zdrapuje pożywienie)
dallit (amorficzny fosforan wapnia)
Przekrój pojedynczego "zęba" (zmineralizowanego) z płytki zębowejmięczaka Accanthopleura haddoni
Zmineralizowane ściany komórkowe Triticum aestivum
Wiele roślin, szczególnie traw, stosuje amorficzną krzemionkę jako swoistego rodzaju "materiał ścierny", odstręczający roślinożerców.
![Page 45: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/45.jpg)
![Page 46: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/46.jpg)
Skrzyp olbrzymiEquisetum maximum
Kryształy kwarcu SiO2
BIOMINERALIZACJAKrzem (Si)
![Page 47: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/47.jpg)
Okrzemki (SiO2)
• Ich szkielety są znane jako ziemia okrzemkowa.
• Żyją w wodach słodkich i słonych.• Jednokomórkowe, ale często
tworzą kolonie.• Dokonują fotosyntezy.• Ciało komórki okryte jest
krzemionkową ścianąkomórkową, zbudowaną jak pudełko – z wieczka i denka.
• Martwe okrzemki tworzą grube pokłady osadów.
Jest ich ponad 10 000 gatunków !!!
http://www1.tip.nl/%7et936927/art_deco.htm
![Page 48: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/48.jpg)
![Page 49: BARBARA BECKER Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiejrabbar/download/prezentacje/bionieorg.pdf · węgiel wodór azot wap ... MANGAN – pierwiastek odpowiedzialny za ... Działa](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022116/5c79018d09d3f200208bf978/html5/thumbnails/49.jpg)
Źródła:
• Podręczniki akademickie, • Bardzo liczne ilustracje z różnorodnych
zasobów www• Źródła podane w tekście