Περιεχόμενο πρώτης διάλεξης

Παρουσίαση με θέμα: "Περιεχόμενο πρώτης διάλεξης"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Περιεχόμενο πρώτης διάλεξης
Η «ύλη» της βιοχημείας: νερό, πρωτεΐνες-αμινοξέα, μονοσακχαρίτες-πολυσακχαρίτες, νουκλεοτίδια-νουκλεϊκά οξέα, λιπαρά οξέα/γλυκερόλη-λιπίδια. Οι σημαντικές διαμοριακές δυνάμεις στη βιοχημεία: ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις αντίθετα φορτισμένων ομάδων, δεσμοί υδρογόνου, δυνάμεις van der Waals Πρώτο παράδειγμα ομοιόστασης: η ρύθμιση του pH Από το γενετικό υλικό στις πρωτεΐνες και τανάπαλιν: οι πρωτεΐνες, τα σκλαβάκια των ζωντανών οργανισμών. Τα τριδιάστατα σχήματα των βιολογικών μορίων αποκαλύπτουν τις σημαντικές των λειτουργίες.

2 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

3 Γλυκόζη, το κοινό σάκχαρο όλων των ζωντανών οργανισμών, και
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Γλυκόζη, το κοινό σάκχαρο όλων των ζωντανών οργανισμών, και Γλυκερόλη, το κοινό συστατικό των περισσότερων λιπών Και τα δύο μόρια είναι πολύ υδρόφιλα

4 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

5 Αζωτούχες βάσεις στο DNA
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Αζωτούχες βάσεις στο DNA

6 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

7 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

8 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

9 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

10 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

11 Ταυτομέρεια, ένα χημικό φαινόμενο όπου το ίδιο μόριο μπορεί
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Ταυτομέρεια, ένα χημικό φαινόμενο όπου το ίδιο μόριο μπορεί να έχει διαφορετική διαρρύθμιση των χημικών δεσμών του

12 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

13 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

14 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

15 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

16 Μην ξεχνάτε ότι το νερό είναι πιο πυκνό από τον πάγο
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Μην ξεχνάτε ότι το νερό είναι πιο πυκνό από τον πάγο

17 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

18 παρεμβάλλονται μόρια ύδατος μεταξύ των αρνητικά φορτισμένων φωσφορικών
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Σε «γυμνό» DNA παρεμβάλλονται μόρια ύδατος μεταξύ των αρνητικά φορτισμένων φωσφορικών ομάδων. Στα χρωμοσώματα αυτός ο χώρος καταλαμβάνεται από τις θετικά φορτισμένες Ιστόνες, όπως είδαμε στο Μάθημα της Βιολογίας.

19 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

20 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

21 Πρώτο παράδειγμα ομοιόστασης: η ρύθμιση του pH μέσα και έξω από τα κύτταρα
Επιτυγχάνεται με την ύπαρξη αρκετών ζευγών ασθενών συζυγών οξέων και βάσεων, σε συγκριτικά υπολογίσιμες συγκεντρώσεις ( mM), όπως οξικού, κιτρικού, ανθρακικού και φωσφορικού. Εξίσωση Henderson-Hasselbalch

22 Εξίσωση Henderson-Hasselbalch
Διάσταση ασθενούς οξέος ΑΗ: ΑΗ <> A- + H+ Ka = [A-] [H+]/[AH], Λύνοντας ως προς [H+] : [H+] = Ka ([AH] / [A-]), Παίρνοντας τον αρνητικό λογάριθμο και των δύο πλευρών της εξίσωσης: - log [H+] = - log (Ka ([AH] / [A-])), Άρα, pH = - log Ka - log ([AH] / [A-]) , -log Ka = pKa, οπότε pH = pKa + log ([A-]/[AH])

23 Εξίσωση Henderson-Hasselbalch (2)
pH = pKa + log ([A-]/[AH]) Λογαριθμική εξίσωση (pH προς ποσότητα προστιθέμενου οξέος ή βάσης). Σημείο καμπής (ελάχιστης κλίσης) pH = pKa Κλίση = ΔpH / Δ[H+], ή / Δ[OH-] Παραδεκτή κλίση: pH = pKa ± 1 CH3COO- + H+ <> CH3COOH . Σημείο καμπής 0,1 Μ CH3COOH

24 Εξίσωση Henderson – Hasselbalch (3)
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Εξίσωση Henderson – Hasselbalch (3) CH3COO- + H+ <> CH3COOH, pKa = 4,7 . Σημείο καμπής 0,1 Μ CH3COOH Να θυμάστε πάντα ότι η ρυθμιστική ικανότητα ενός διαλύματος υπάρχει μόνο στο εύρος τιμών pH = pKa ± 1 (γκρι περιοχή)

25 Εξίσωση Henderson-Hasselbalch (4)
pH = pKa + log ([A-]/[AH]) Συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα: ([A-]/[AH]) log ([A-]/[AH]) pH_____ pKa pKa + 1 100 1000 0,1 0,01 0,001 Έτσι κατανοείτε πώς μπορεί να ρυθμιστεί το pH, από ένα ασθενές οξύ και τη συζυγή του βάση σε τιμές pH = pKa ± 1, ενώ εκτός αυτών των ορίων η ρύθμιση είναι ουσιαστικά αδύνατη. Δέστε και πάλι το αντίστοιχο γράφημα.

26 CH3COO- + H+ <> CH3COOH, pKa = 4,7. Πρωτονίωση οξικού
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 CH3COO- + H+ <> CH3COOH, pKa = 4,7. Πρωτονίωση οξικού

27 Εύρος τιμών pH μέσα και έξω από το κύτταρο
Κυτταροπλασματικό (διαλυτό μέρος) = 7,4 Λυσοσώματα = 4,5 - 5,0 Ενδοπλασματικό δίκτυο = 5,5 Εγγύς τμήμα συσκευής Golgi = 5,5 Μέσον τμήμα συσκευής Golgi = 6,0 Πέραν τμήμα συσκευής Golgi = 6,5 Μιτοχονδριακή μήτρα = 8,4 Μιτοχονδριακός διαμεμβρανικός χώρος = 7,4 Θηλακοειδής χώρος των χλωροπλαστών = 4,5 Στρωματικός χώρος των χλωροπλαστών = 8,0

28 Πώς ρυθμίζεται το pH στα οργανίδια
Μέσω της εξίσωσης Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log [A-]/[AH] Με ελεύθερα ιόντα υδρογόνου (οξωνίου) Τροποποιείται ο λόγος [A-]/[AH] Υπάρχουν ένα ή περισσότερα συζυγή ζεύγη A- / AH, με τιμές pKa πολύ κοντά στην επιθυμητή τιμή pH. Οι ιοντιζόμενες ομάδες πρωτεϊνών ή λιπιδίων του οργανιδίου μπορούν να λειτουργούν και αυτές ως τέτοιες οντότητες, πέρα από τα ασθενή οξέα οξικού, κιτρικού, ανθρακικού και φωσφορικού. Η ύπαρξη διαύλων Η2Ο, αντλιών Η+ ή/και OH-, και αισθητήρων Η+, βοηθούν την ορθή ρύθμιση του pH.

29 Πώς ρυθμίζεται το pH στα οργανίδια (2)
Π.χ. λυσοσώματα, σε pΗ = 4,7: ίση συγκέντρωση CH3COO- και CH3COOH, pKa = 4,7 Στο κυτταρόπλασμα, Η = 7,4 : σχεδόν ίση συγκέντρωση H2ΡO4- και HΡO42-, pKa2 = 7,2 Ασθενή οξέα στους ζωντανούς οργανισμούς: οξικό, κιτρικό, ανθρακικό, φωσφωρικό, με τουλάχιστον μια τιμή εντός των επιθυμητών ορίων pH (4,5 έως 8,5)

30 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

31 Βαθύτερη κατανόηση των ζωντανών οργανισμών μέσα από τη μελέτη της βιοχημείας
Υπάρχει οικονομία (δηλ. ορθή διαχείριση των του οίκου), τόσο σε επίπεδο κυττάρου (κυτταρική), όσο και σε επίπεδο ιστού καθώς και ολόκληρου του οργανισμού. Όλες οι λειτουργίες είναι υπό έλεγχο και ρύθμιση για πολύ καλή απόδοση (π.χ. κατάλυση αντιδράσεων), χωρίς σπατάλη πόρων και ενέργειας. Δυστυχώς ο άνθρωπος δεν έχει μάθει από το πόσο σωστά διαχειρίζονται πόρους και ενέργεια οι ζωντανοί οργανισμοί. Ζητείται ελπίς!

32 Παράρτημα: απεικόνιση μορίων
Σε δύο διαστάσεις (χαρτί ή πίνακα) Σε τρεις διαστάσεις, μορίων μέχρι ΜΒ ~1000: Μοντέλο με σφαίρες και ράβδους Μοντέλο δεσμών ή σκελετικό Χωροπληρωτικό μοντέλο (πραγματικότητα) Σε τρεις διαστάσεις, για μεγάλα μόρια: Τα πιο πάνω συν μοντέλο κορδέλας για πρωτεΐνες

33 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Απεικόνιση μορίων, ή φρεσκάρετε το τι μάθατε στη Χημεία το προηγούμενο εξάμηνο

34 Τετρασθενής άνθρακας: συμπαγείς σφήνες = άτομα που βγαίνουν
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Τετρασθενής άνθρακας: συμπαγείς σφήνες = άτομα που βγαίνουν προς τον αναγνώστη, διακεκομμένες σφήνες = άτομα που απομακρύνονται από τον αναγνώστη, ευθείες γραμμές = άτομα στο επίπεδο της σελίδας.

35 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014

36 Τυροσίνη, ένα αμινοξύ που είναι και πρόδρομος άλλων σημαντικών
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 Τυροσίνη, ένα αμινοξύ που είναι και πρόδρομος άλλων σημαντικών ουσιών, όπως των ορμονών του θυρεοειδούς, της μελανίνης κλπ.

37 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014