Związki heterocykliczne o znaczeniu biologicznym

Podobne dokumenty
Związki heterocykliczne o znaczeniu biologicznym oraz związki organiczne zawierające siarkę

Nukleozydy, Nukleotydy i Kwasy Nukleinowe

Związki heterocykliczne o znaczeniu biologicznym

11. Związki heterocykliczne w codziennym życiu

Antyoksydanty pokarmowe a korzyści zdrowotne. dr hab. Agata Wawrzyniak, prof. SGGW Katedra Żywienia Człowieka SGGW

Widma UV charakterystyczne cechy ułatwiające określanie struktury pirydyny i pochodnych

Laboratoria.net Innowacje Nauka Technologie

Właściwości chemiczne nukleozydów pirymidynowych i purynowych

I NUKLEOTYDY H C C H HC 1 C H. pirymidyna

CHARAKTERYSTYKI SPEKTRALNE UTLENIONEJ I ZREDUKOWANEJ FORMY CYTOCHROMU C

CORAZ BLIŻEJ ISTOTY ŻYCIA WERSJA A. imię i nazwisko :. klasa :.. ilość punktów :.

Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach

prof. dr hab. Maciej Ugorski Efekty kształcenia 2 Posiada podstawowe wiadomości z zakresu enzymologii BC_1A_W04

Biochemia zadymionych komórek

Nukleotydy w układach biologicznych

Cele kształcenia. Zapoznanie ze strukturą i funkcjami kwasów nukleinowych Zapoznanie z procesami leżącymi u podstaw biosyntezy białka

Aminotransferazy. Dehydrogenaza glutaminianowa. Szczawiooctan. Argininobursztynian. Inne aminokwasy. asparaginian. fumaran. Arginina.

Formuła 2 Zestaw witamin i minerałów dla kobiet

Związki heterocykliczne w codziennym życiu

Ćwiczenie nr 5 - Reaktywne formy tlenu

Czy żywność GMO jest bezpieczna?

Program zajęć z biochemii dla studentów kierunku weterynaria I roku studiów na Wydziale Lekarskim UJ CM w roku akademickim 2013/2014

Wykład 1. Od atomów do komórek

Spis treści. Fotosynteza. 1 Fotosynteza 1.1 WĘGLOWODANY 2 Cykl Krebsa 2.1 Acetylokoenzym A

Oddychanie komórkowe. Pozyskiwanie i przetwarzanie energii w komórkach roślinnych. Oddychanie zachodzi w mitochondriach Wykład 7.

Spis treści. 1. Wiadomości wstępne Skład chemiczny i funkcje komórki Przedmowa do wydania czternastego... 13

WYBRANE SKŁADNIKI POKARMOWE A GENY

Węglowodany (Cukry) Część 2. Związki wielofunkcyjne

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

20. STRUKTURĘ DNA. Chemiczne czynniki modyfikujące DNA. Iwona śak, Paweł Niemiec

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Wydział Rehabilitacji Katedra Nauk Przyrodniczych Kierownik: Prof. dr hab. Andrzej Wit BIOCHEMIA. Obowiązkowy

Reakcje zachodzące w komórkach

Zagadnienia do egzaminu z biochemii (studia niestacjonarne)

wielkość, kształt, typy

Biochemia zwierząt - A. Malinowska

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

Składniki diety a stabilność struktury DNA

Soki 100% naturalne MALINA ARONIA

Zagadnienia seminaryjne w semestrze letnim I Błony biologiczne

PRZYKŁADOWE ZADANIA WĘGLOWODANY

Nauczycielski plan dydaktyczny. Produkcja zwierzęca. Klasa I TRA w roku szkolnym 2011/2012. Numer programu 321(05)T4,TU,SPIMENiS

Kwasy nukleinowe. Replikacja

Spis treści. Od Autora 9. Wprowadzenie 11 CZĘŚĆ A. MOLEKULARNE MENU 13

Podkowiańska Wyższa Szkoła Medyczna im. Z. i J. Łyko. Syllabus przedmiotowy 2016/ /2019

SEMINARIUM 8:

Nieprawidłowe odżywianie jest szczególnie groźne w wieku podeszłym, gdyż może prowadzić do niedożywienia

2. Budowa i podstawowy skład surowców oraz produktów żywnościowych Robert Tylingo 9

Ćwiczenie VII. Reaktywne formy tlenu (RFT)

Bliskie spotkania z biologią. METABOLIZM część II. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

(węglowodanów i tłuszczów) Podstawowym produktem (nośnikiem energii) - ATP

Aminokwasy, peptydy i białka. Związki wielofunkcyjne

Wpływ zanieczyszczenia powietrza benzenem na występowanie niektórych nowotworów złośliwych w powiecie kędzierzyńsko-kozielskim

Źródła energii dla mięśni. mgr. Joanna Misiorowska

Rys. 1. Podstawowy koncept nukleozydów acyklicznych. a-podstawienie nukleofilowe grupy nukleofugowej w czynniku alkilującycm

Układ wydalniczy (moczowy) Osmoregulacja to aktywne regulowanie ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych w celu utrzymania homeostazy.

Kwasy Nukleinowe. Rys. 1 Struktura typowego dinukleotydu

ZASTOSOWANIE TERAPII FOTODYNAMICZNEJ W DERMATOLOGII I KOSMETYCE

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

Metody fosforylacji. Schemat 1. Powstawanie trifosforanu nukleozydu

Cukry właściwości i funkcje

Badanie oddziaływania polihistydynowych cyklopeptydów z jonami Cu 2+ i Zn 2+ w aspekcie projektowania mimetyków SOD

Nutraceutyki wpływające na zachowanie zwierząt. Nutraceutyki-

Biochemia. Klasyfikuj: Genetyka medyczna w QZ 50. Klasyfikuj: Genetyka drobnoustrojów w QW 51.

Układy pięcioczłonowe z jednym heteroatomem

odporne na temperaturę przyjazne dla skóry ph 5,5 emulgują się z innymi substancjami aktywnymi nie zawierają aromatów, barwników, sztucznych

Metabolizm białek. Ogólny schemat metabolizmu bialek

,,CHEMIA W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA REAKCJE CHEMICZNE W UKŁADZIE TRAWIENNYM. Autor pracy i zdjęć 100% : -Anna Michalska

Mechanizm działania terapii fotodynamicznej w diagnozowaniu i leczeniu nowotworów. Anna Szczypka Aleksandra Tyrawska

Wolne rodniki w komórkach SYLABUS A. Informacje ogólne

Zmienność genomu. Przyczyny, skutki i sposoby kontroli

Spis treści 1. Struktura elektronowa związków organicznych 2. Budowa przestrzenna cząsteczek związków organicznych

Ćwiczenie 4. Reakcja aminokwasów z ninhydryną. Opisz typy reakcji przebiegających w tym procesie i zaznacz ich miejsca przebiegu.

Generator testów Biochemia wer / Strona: 1

Kategoria żywności, środek spożywczy lub składnik żywności. Warunki dla stosowania oświadczenia

Węglowodany (Cukry) Część 3. Związki wielofunkcyjne

Biochemia Oddychanie wewnątrzkomórkowe

Slajd 1. Slajd 2. Aminy. trietyloamina. amoniak. chlorofil

Czynność wątroby. Fizjologia człowieka

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Joanna Bereta, Aleksander Ko j Zarys biochemii. Seria Wydawnicza Wydziału Bio chemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego

Scenariusz lekcji przyrody/biologii (2 jednostki lekcyjne)

Znaczenie nukleotydów:

PLANOWANIE - CIĄŻA - KARMIENIE

TIENS Kubek H-Cup. Wybór doskonałości

Do moich badań wybrałam przede wszystkim linię kostniakomięsaka 143B ze względu na jej wysoki potencjał przerzutowania. Do wykonania pracy

Czym są witaminy i dlaczego musimy je uzupełniac aby nasz organizm funkcjonował prawidłowo?

Badanie składników kwasów nukleinowych

Plan działania opracowała Anna Gajos

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne

Best Body. W skład FitMax Easy GainMass wchodzą:

UNIWERSYTET MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ W LUBLINIE

Sylabus: Biochemia. 1. Metryczka II WYDZIAŁ LEKARSKI Z ODDZIAŁEM NAUCZANIA W JĘZYKU ANGIELSKIM ORAZ ODDZIAŁEM FIZJOTERAPII.

SPIS TREŚCI OD AUTORÓW... 5

Piramida przedstawia zasady prawidłowego odżywiania. Informuje o tym, ile porcji różnych grup produktów powinno znaleźć się w posiłkach, które

BIOCHEMIA. 1. Informacje o przedmiocie (zajęciach), jednostce koordynującej przedmiot, osobie prowadzącej

Fetusan plus Omega-3 72 kapsułki - Kompleks 17 witamin i składników mineralnych + kwasy tłuszczowe omega-3 (suplement diety)

Substancje o Znaczeniu Biologicznym

Nazwa jednostki prowadzącej kierunek: Wyższa Szkoła Medyczna w Białymstoku Wydział Ogólnomedyczny

Transkrypt:

Związki heterocykliczne o znaczeniu biologicznym Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Związki heterocykliczne Cykliczne związki organiczne, których cząsteczki zawierają w pierścieniu oprócz atomów węgla jeden lub kilka atomów (heteroatomów) innych pierwiastków wielowartościowych Atomy heterocykliczne: azot siarka tlen fosfor bar cynk krzem 2

Związki heterocykliczne są: szeroko rozpowszechnione w przyrodzie aktywne biologicznie niektóre (m.in. koniina, kumaryna i jej pochodne) są toksyczne Występują w: cząsteczkach licznych barwników naturalnych - chlorofil, flawony, antocyjany alkaloidach atropinie i nikotynie aminokwasach, np. tryptofanie i histydynie enzymach, nukleoproteinach, antybiotykach witaminach wielu syntetycznych środkach leczniczych, np. piramidon, akrydyna 3

Z medycznego punktu widzenia największe znaczenie mają pierścienie heterocykliczne: pięcio- i sześcioczłonowe zawierające siarkę, azot i tlen Pierścienie pięcioczłonowe: zawierają przede wszystkim tlen, siarkę i azot są płaskie mają charakter aromatyczny 4

Pierścienie heterocykliczne pięcioczłonowe Główne związki heterocykliczne pięcioczłonowe: zawierające jeden heteroatom zawierające dwa hetroatomy. produkty kondensacji z benzenem 5

Pirol i jego pochodne Pochodne pirolu: pirolina pirolidyna prolina hydroksyprolina Produkty kondensacji pirolu z benzenem: indol skatol tryptofan tryptamina serotonina Produkty kondensacji pirolu z aldehydem mrówkowym: dipirolometan porfiryny hem hemoglobina bilirubina biliwerdyna 6

Pirol i jego pochodne.układ porfinowy (1) Układ porfinowy 7

Pirol i jego pochodne. Układ porfinowy (2) Hemy: cykliczne tetrapirole zawierające żelazo, występują jako grupy prostetyczne hemoglobiny, mioglobiny i cytochromów. Chlorofile: tetrapirole zawierające magnez, występują jako barwniki centrów reakcji w footsyntezie u roślin i bakterii fotosyntetyzujących 8

Pirol i jego pochodne.porfiryny (3) Porfiryny wykorzystywane są także jako fotouczulacze w diagnostyce i terapii fotodynamicznej: - po systemowej lub miejscowej aplikacji fotouczulacza, jest on aktywany światłem o odpowiedniej długości fali (w obecności tlenu). Wzbudzony fotouczulacz generuje reaktywne formy tlenu, które prowadzą do śmierci komórek nowotworowych (najczęściej na drodze apoptozy lub nekrozy) Aplikacja Akumulacja Naświetlanie - zarówno światło, jak i fotouczulacz (w dawkach normalnie aktywnych fotodynamicznie) zastosowane oddzielnie nie są cytotoksyczne - zastosowanie diagnostyczne: określanie granicy guza, wyznaczanie miejsca do kontrolnej biopsji, a także monitoring efektów terapii - zastosowanie terapeutyczne w leczeniu raka: przewodu pokarmowego, dróg żółciowych, oskrzeli, szyjki macicy, pęcherza moczowego, guzów ośrodkowego układu nerwowego 9

Pierścienie pięcioczłonowe z jednym heteroatomem dekarboksylaza 5-hydroksytryptofanu 5-hydroksytryptofan serotonina Serotonina (5-hydroksytryptamina): biologicznie czynna amina, hormon pełniący funkcję m.in. neuroprzekaźnika w ośrodkowym układzie nerwowym i w układzie pokarmowym jest produktem pośrednim przekształcanym w nocy na drodze enzymatycznej w melatoninę (jest niezbędna do snu) jej niedobór powoduje m.in.: apatię lub nadmierną agresję, dezorientację, epizody depresyjne, zaburzenia snu, zwiększone odczuwania bólu, zwiększony popyt na węglowodany (nadwaga); może być również przyczyną tzw. nagłej śmierci łóżeczkowej niemowląt (spadek tętna i temperatury) 10

Pierścienie pięcioczłonowe z dwoma heteroatomami histydyna histamina Histydyna: element budowy enzymów hydrolitycznych. Histamina (hormon tkankowy): występuje w tkankach roślinnych i zwierzęcych. działa na receptory H1 powodując: - zwiększenie przepuszczalności naczyń żylnych prowadzące do powstania obrzęków i zmian skórnych - rozszerzenie naczyń krwionośnych i obniżenie ciśnienia krwi - skurcz mięśni macicy, przewodu pokarmowego działa na receptory H2 powodując: - przyspieszenie tętna, zwiększenie wydajności serca - zwiększenie wydzielania soków trawiennych w żołądku 11

Pierścienie heterocykliczne sześcioczłonowe piran pirydyna pirazyna pirymidyna Najważniejszymi pochodnymi piranu są monosacharydy: - glukopiranoza - galaktopiranoza - mannopiranoza Pochodne pirydyny - związki biologicznie aktywne: - witamina B6, - nikotyna, - witamina PP, - koramina (dietyloamid kwasu nikotynowego) - izoniazyd (hydrazyd kwasu izonikotynowego) 12

Zasady pirymidynowe i ich pochodne (1) Pirymidyna: - sześcioczłonowy aromatyczny heterocykl -1,3-diazyna - zawiera dwa atomy azotu w pierścieniu, zajmujące pozycje 1 i 3 - jej ważnymi pochodnymi są zasady azotowe występujące w kwasach nukleinowych: cytozyna uracyl tymina 13

Zasady pirymidynowe i ich pochodne (2) Tautomeria keto-enolowa: wynika z przemieszczania się protonów H, sprawia, że zasady pirymidynowe występują: w formie laktamu (postać ketonowa, =O) lub laktymu (postać enolowa, -OH). cytozyna uracyl tymina W warunkach fizjologicznych dominującą ilościowo postacią tautomeryczną: - tyminy i uracylu jest laktam - cytozyny laktym. Mutagenny efekt tautomerii zasad pirydynowych wynika z faktu, że laktym tyminy tworzy komplementarną parę z guaniną, a nie z adeniną. 14

Zasady purynowe i ich pochodne (1) Puryny zawierają pierścień pirymidynowy skondensowany z pierścieniem imidazolowym. W przyrodzie puryna nie występuje w wolnej postaci, ale w formie aminowych i ketonowych (lub hydroksylowych) pochodnych. Grupy aminowe przyłączone do aromatycznego pierścienia purynowego zachowują się podobnie jak grupy aminowe aminokwasów, mogą przechodzić w formę kationową po przyłączeniu H +. 15

Zasady purynowe i ich pochodne (2) adenina guanina hipoksantyna W warunkach fizjologicznych głównymi formami tautomerycznymi: guaniny i hipoksantyny są tautomery laktamowe dominującą formą adeniny jest laktym Laktamowa forma tautomeryczna adeniny tworzy parę z cytozyną, co może leżeć u podłoża mutagenezy. 16

Zasady purynowe i ich pochodne (3) Kwas moczowy ksantyna kwas moczowy u człowieka to końcowy produkt metabolizmu zasad purynowych pochodzących z pokarmu, jak również z syntezy de novo i z rozpadu endogennych kwasów nukleinowych u ssaków występuje w małych ilościach we krwi, wątrobie, śledzionie i w moczu około 75% jest wydalane z moczem, 25% przechodzi do przewodu pokarmowego i jest rozkładane przez bakterie jelitowe trudno rozpuszczalny w wodzie i w środowisku kwaśnym może odkładać się w stawach (dna moczanowa) i w nerkach (kamienie moczanowe) w środowisku zasadowym tworzy łatwo rozpuszczalne moczany łatwo ulega tautomerii keto-enolowej 17

Zasady purynowe i ich pochodne (4) teofilina kofeina teobromina (1,3-dimetyloksantyna) (1,3,7-trimetyloksantyna) (3,7-dimetyloksantyna) Metylowane puryny są obecne u roślin jako tzw. zasady roślinne (alkaloidy): kofeina występuje w ziarnach kawy teofilina w liściach herbaty teobromina w owocach kakaowych Wszystkie mają zastosowanie farmakologiczne 18

Pierścienie skondensowane z heteroatomami izoalloksazyna (flawina) rybitol Ryboflawina - Witamina B2: jest zbudowana z reszty rybitolu, którego grupa hydroksylowa w pozycji 1 została zastąpiona izoalloksazyną (policykliczny heterocykl) uczestniczy w: procesach utleniania i redukcji, w prawidłowym funkcjonowaniu nerwowego, narządu wzroku układu prawidłowym funkcjonowaniu błon śluzowych, dróg oddechowych, śluzówki przewodu pokarmowego, nabłonka naczyń krwionośnych i skóry (z witaminą A), przemianach aminokwasów i lipidów. 19

Aktywnymi postaciami ryboflawiny są: ortofosforan AMP adenina D-ryboza D-rybitol pirofosforan flawina mononukleotyd ryboflawiny (FMN) - powstały wskutek ATP-zależnej fosforylacji ryboflawiny dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD) - powstały wskutek reakcji FMN z ATP: FMN + ATP FAD + PPi (pirofosforan) - stanowią związane z apoenzymem grupy prostetyczne flawoprotein enzymów z klasy oksyreduktaz (np. uczestniczącej w cyklu Krebsa dehydrogenazy bursztynianowej, czy też reduktaz łańcucha oddechowego) - uczestniczą w przenoszeniu elektronów i jonów H+ (formy zredukowane zapisywane są jako FADH2 i FMNH2) 20

Przyczyny modyfikacji DNA działania czynników fizycznych np.: promieniowania jonizującego UV działania kancerogennych substancji chemicznych zmiany w metabolizmie komórek utleniania zasad azotowych przez rodniki: hydroksylowy i tlen singletowy 21

Utlenianie zasad azotowych przez RFT Kwasy nukleinowe spośród innych makrocząsteczek są bardziej odporne na działanie RFT niż tłuszcze i białka Nadtlenek wodoru i anionorodnik ponadtlenkowy nie uszkadzają DNA OH. i 1 O 2 ulegają addycji do wiązań podwójnych zasad azotowych zmieniając ich strukturę 22

Uszkodzenia DNA przez rodnik hydroksylowy i tlen singletowy modyfikacja zasad azotowych A,G,C,T rozerwanie wiązania glikozydowego przemiany reszty cukrowej rozerwanie wiązań fosfodiestrowych 23

Modyfikacje zasad azotowych w reakcji addycji rodnika hydroksylowego Adenina Atak OH. na N 7 i C 8 w adeninie i guaninie prowadzi do rozerwania pierścienia imidazolowego Guanina 24

Produkty reakcji tyminy z RFT w warunkach tlenowych 25

Zasady pirymidynowe cytozyna i uracyl wykazują wysoką wrażliwość na działanie rodnika hydroksylowego uracyl 5-hydroksyuracyl 5-hydroksymetylouracyl 5,6-dihydroksyuracyl cytozyna 5,6-dihydroksycytozyna 5-hydroksycytozyna 26

Wysoki poziom uszkodzeń oksydacyjnych w DNA może być przyczyną: kancerogenezy, bloku lub spowolnienia replikacji Działające mechanizmy naprawcze prowadzą do utrzymania, w warunkach fizjologicznych, oksydacyjnie zmodyfikowanych zasad na stałym dla danego osobnika poziomie Oksydacyjne produkty usuwane są przez: wycinanie zmodyfikowanych zasad azotowych DNA przy udziale N- glikolaz: glikolazy formamidopirymidynowej, glikolazy uracylowej, endonukleaz usuwanie fragmentów polinukleotydów działaniem m.in. pirofosfatazy 8-oksydGTP pęknięcia nici zszywane przy udziale ligaz 27

LITERATURA Żak I. Chemia medyczna. SLAM, 2001. http://biochigen.slam.katowice.pl/podrecznik. html 28