Transcript 11.barviva.
barviva
barviva
přirozená organická barviva - velmi různorodá skupina
dělíme podle struktury :
pyrrolová
karotenová
flavinová
melaninová
barviva pyrrolová
základem struktury - pyrrolový cyklus
čtyři pyrrolové cykly do jednoho celku – tetrapyrroly
obsahují 4 pyrrolové kruhy, spojené methinovými nebo
methylenovými skupinami
podle uspořádání pyrrolových cyklů dělíme pyrrolová
barviva:
cyklické tetrapyrroly - hem, chlorofyl
lineární tetrapyrroly - produkty rozpadu hemu
hemoglobin
červené barvivo erythrocytů
složení:
bílkovinná část :
čtyři bílkovinné řetězce, dva lehké a dva těžké
každý řetězec váže jednu molekulu hemu
železo v hemu je koordinačně šestivazné
čtyřmi vazbami váže pyrrolové kruhy, jednou vazbou přes
histidin se váže na bílkovinu a poslední vazba je určena pro
kyslík - zde je Fe v oxidačním čísle vždy +II
hemoglobin
barevná část:
hem je tvořen čtyřmi pyrrolovými kruhy, které jsou
spojeny methinovými můstky
tato kruhová struktura se nazývá porfyrin
hemoglobin
přenos kyslíku závisí na parciálním tlaku kyslíku v plicích a v
periferní tkáni a na pH krve
Bohrův efekt
jedná se o allosterickou změnu molekuly hemoglobinu
nasycením jednoho řetězce se poutají další molekuly kyslíku
pevněji
křivka této závislosti má sigmoidní tvar a nazývá se saturační
křivka
Hb tvoří 90% bílkovin v Ery
l00 ml krve obsahuje 20ml plynného O2, plasma bez Ery 0,3ml
kyslíku
Bohrův efekt
oxygenovaný hemoglobin - HbO2 je silnější kyselinou než
deoxygenovaný hemoglobin – Hb
ve tkáních, kde je nižší pH v důsledku uvolňování CO2 a
metabolických kyselin – zejmén alaktátu, z HbO2 snadno
uvolňuje kyslík
v plicích, kde CO2 z krve odchází, ho Hb naopak snadno
váže
uvolňování a vazba H+ hemoglobinem také usnadňuje
odstraňování CO2 v plicní ventilaci a napomáhá udržet pH
krve ve velmi úzkém intervalu
sigmoidní tvar křivky
+
H
a CO2 (Bohrův efekt)
změna koncentrace PCO2 ovlivní disociační křivku
zvýšení PCO2 z 10 na 40 torr ztrojnásobí množství kyslíku
uvolněného z hemoglobinu při PO2 = 40 torr
výsledkem je známá reakce
H2O + CO2 = H2CO3 = H+ + HCO3 působení zvýšené koncentrace CO2 je spojeno s příslušnou
změnou pH krve - při zvýšení pCO2 se pH sníží
H+ a CO2 (Bohrův efekt)
zvýšení koncentrace H+ - pokles pH - bude působit zvýšení
vazby H+ na Hb a snížení afinity ke kyslíku
HbO2 +H+ = HbH + O2
Bohrův efekt má důležitý fysiologický význam
disociační křivka kyslíku se posune doprava ve tkáních s
vyšším PCO2
tento posun bude usnadňovat uvolnění O2
patologické hemoglobiny
patologické varianty hemoglobinu
srpkovitá anemie - záměny AK zbytků
choroba má zakodovaný valin v jednom místě řetězce místo jiné AK
silná anemie, smrtelné poruchy krevního oběhu, působené krvinkami,
které ucpávají kapiláry vzhledem ke své větší přilnavosti
erytrocyty mají nepravidelný srpkovitý tvar, malý obsah kyslíku, jsou
křehké
Hb v krvince vytváří vlákna, která deformují buňku do srpkovitého
tvaru
ochrana proti malárii - choroba mění pH krvinek, ty lnou k cévám a
ucpávají je
slezina je proto nemůže zničit, ale změny metabolizmu Ery
nevyhovují Plasmodiu
patologické hemoglobiny
methemoglobin
záměna v oblasti vazebného místa pro kyslík, kde se
vyskytuje hem s trojmocným železem, který nemá
schopnost přenášet kyslík
odbourávání hemoglobinu
střední doba života erythrocytu je asi 120 dní
po této době erythrocyty zanikají v retikuloendoteliálních
buňkách kostní dřeně, sleziny a jater a uvolňují hemoglobin
za běžných okolností se v těchto buňkách hemoglobin
přeměňuje na žlučové barvivo bilirubin
ten je transportován do hepatocytů
odbourávání hemoglobinu
Bilirubin
verdoglobin - obsahuje ještě globin a Fe, porfyrinový kruh je
otevřen
biliverdin - vodorovný řetězec, bez globinu a železa
bilirubin - červený
větší část bilirubinu se slučuje s kyselinou glukuronovou
na bilirubinglukuronid - konjugovaný bilirubin a odchází žlučovody
do žluči
spolu s ní je pak transportován do dvanáctníku
redukčními procesy - střevní bakteriální flóra - se mění na
urobilinoidy - sterkobilin, urobilin, které způsobují typické
zabarvení moče a stolice
myoglobin
Myoglobin
má jen jeden řetězec
je obsažen hlavně v těžce namáhaných svalech - vodní savci,
ptáci
při poškození svalu se dostává do oběhu velké množství
hemoglobinu a myoglobinu, poškozují se ledviny
- crash syndrom –
jako zásobárna kyslíku jen u velkých vodních savců
jiná barviva, přenášející kyslík
velmi malé organismy hemoglobin nepotřebují, stačí jim
kyslík, získaný difuzí přes kůži
v případě látek silnějších než jeden mm je ale rychlost difuze
plynů nedostatečná
mnoho bezobratlých živočichů proto využívá dva další
proteiny, obsahující kyslík
jiná barviva, přenášející kyslík
hemocyanin - obsahuje měd
s kyslíkem je modrý, bez kyslíku bezbarvý
hemerythrin - nehemový protein se železem
s kyslíkem tmavočervený, bez kyslíku bezbarvý,
antarktické ryby čeledi Chaenichthyidae mají bezbarvou krev
je to jediný příklad obratlovce, který nevyužívá hemoglobin
při teplotě -1,90C je koncentrace rozpuštěného kyslíku totiž velmi
vysoká, protože rozpustnost plynů stoupá s teplotou
chlorofyl
zelené barvivo rostlin
má podobnou strukturu jako hem
uvnitř tetrapyrrolového cyklu má koordinačně navázán hořčík
molekuly chlorofylu mají schopnost absorbovat světlo a jeho
energii využívají k chemickým reakcím – fotosyntéza
chlorofyl je vázán v chloroplastech rostlinných buněk
Chlorofyl
chlorofyl
Karotenová barviva
vysoce nenasycené izoprenoidní sloučeniny
červené - karoten,lykopen
žluté - xanthofyly, kyslíkaté deriváty karotenu
tetraterpeny, obsahují 40 atomů uhlíku - 8 izoprenových
jednotek
výhradně rostlinného původu
význam jako rostlinná barviva, která se uplatňují při
fotosyntéze
za podmínek, kdy chlorofyl není schopen absorbovat sluneční
záření
především karoten ß má význam jako provitamín A
Flaviny
flaviny jsou součástí flavinových enzymů
základem struktury je izoalloxazinový cyklus
získáváme je ve formě riboflavinu
působí jako dehydrogenasy, přenášejí vodík na kyslík - FAD,
FMN
melanin - albinismus
Jedná se o vrozenou chorobu, u které je úplný nebo téměř úplný
nedostatek pigmentu melaninu. Jde o biochemickou poruchu syntézy
pigmentu. Klinicky a laboratorně se odlišuje několik variant
albinismu, které se liší rozsahem nedostatku melaninu. Lokalizovaná
(ohraničená) forma albinismu se nazývá částečným (parciálním)
albinismem, "piebaldismem".
léčba
léčba albinismu neexistuje. Důraz se klade na prevenci a to
především používáním ochranných přípravků s UV filtry.
melanin - vitiligo
Vitiligo - nemoc bílých skvrn, je onemocnění, při kterém
se některým lidem mění barva kůže na různých místech
těla, najednou zesvětlá až je křídově bílá. Celosvětově je
vitiligem postiženo přibližně jedno procento lidí bez
ohledu na pohlaví a rasu. Symptomy se poprvé objevují u
dospívajících lídí. Vznik vitiliga neprovázejí žádné potíže.
Bílé skvrny se nejčastěji objevují v obličeji, na krku a na
hřbetu rukou. Někteří postižení bojují s bílými skvrnami
po celém těle.