Környezet-biokémia

Tartalom

BEVEZETÉS...................................................................................................................11
I. Az élőlények biokémiai adaptációja.....................................................13
(Balogh Árpád)
1. KÖRNYEZETI SZIGNÁLOK: SZENZOROK ÉS TRANSZDUKTOROK..............14
2. A BIOKÉMIAI ADAPTÁCIÓ ENZIMATIKUS ÖSSZEFÜGGÉSEI........................17
3. A PIROFOSZFÁT: FRUKTÓZ-6-FOSZFÁT 1-FOSZFOTRANSZFERÁZ (PFP)
ADAPTÍV SAJÁTSÁGAI...........................................................................................21
IRODALOM....................................................................................................................25
II. Enzimek és fehérjék a szubcelluláris védelem első
vonalában...............................................................................................................29
(Ábrahám Magdolna)
1. SZERVES VEGYÜLETEK BIOTRANSZFORMÁCIÓJA........................................30
1.1. Citokrom P450 monooxigenáz rendszer jellemzése és katalitikus tulajdonságai 31
1.2. P450 izoenzimek indukciója.................................................................................34
1.3. Konjugációs reakciók..........................................................................................35
1.4. A szerves vegyületek metabolizmusát befolyásoló tényezők.................................36
1.5. Citokrom P4501A indukció a környezeti szennyeződések detektálásának
biomarkere...........................................................................................................36
2. NEHÉZFÉMEK DETOXIFIKÁLÁSA.......................................................................36
2.1. A metallotioneinek funkciója................................................................................36
2.2. A metallotioneinek szerkezete..............................................................................37
2.3. A metallotioneinek génexpressziója és szabályzása............................................37
2.4. Metallotioneinek és a fém-tolerancia regulációja..............................................39
2.5. Metallotioneinek, mint bioindikátorok a fémexpozíció és toxicitás
monitorozásában.................................................................................................39
3. ANTIOXIDÁCIÓS FOLYAMATOK........................................................................40
3.1. Antioxidációs enzimek, biomarkerek....................................................................42
4. INTRACELLULÁRIS STRESSZVÁLASZ................................................................43
4.1. Stresszfehérjék és biológiai szerepük................................................................44
4.1.A. Ubiquitin................................................................................................................45
4.1.B. Hsp 28........................................................................................................................45
4.1.C. Hsp 60 (groEL) család...............................................................................................45
4.1.D. Hsp 90 család.............................................................................................................46
4.1.E. Hsp 110......................................................................................................................47
4.1.F. Hsp 70 család..............................................................................................................47
4.2. A stresszfehérjék szerepe a molekuláris védelemben...........................................48
4.3. A stresszválasz és gyakorlati jelentősége.............................................................48
IRODALOM...................................................................................................................50
III. BIOKÉMIAI KÖLCSÖNHATÁSOK A NÖVÉNYVILÁG ÉS A ROVAROK
KÖZÖTT........................................................................................................................
(SZÉKÁCS ANDRÁS)
1. A MÁSODLAGOS NÖVÉNYI VEGYÜLETEK KOEVOLÚCIÓS SZEREPE..... 53
2. A ROVARELLENES SZERKÉNT ALKALMAZOTT NÖVÉNYI
VEGYÜLETEK...........................................................................................................55
3. A ROVAROK TÁPLÁLKOZÁSÁT BEFOLYÁSOLÓ NÖVÉNYI
VEGYÜLETEK...........................................................................................................64
3.1. Másodlagos növényi vegyületek mint táplálkozási csalogatószerek ....................66
3.2. Másodlagos növényi vegyületek mint táplálkozási riasztószerek........................72
4. TOJÁSRAKÁSSERKENTŐK....................................................................................78
5. A ROVAROK HORMONHÁZTARTÁSÁT BEFOLYÁSOLÓ NÖVÉNYI
VEGYÜLETEK...........................................................................................................80
5.1. A rovarok hormonrendszere.................................................................................80
5.1.1. Növényekben található rovar vedlési hormonok.........................................................82
5.1.2. Növényekben található rovar juvenilhormonok..........................................................84
5.2. Növényekben található rovar feromonok.............................................................86
IRODALOM....................................................................................................................88
IV. A TÁPLÁLÉKOK MEGVÁLASZTÁSA..................................................................91
(SZILÁGYI MIHÁLY)
1. BEVEZETÉS...............................................................................................................91
2. AZ ÍZÉRZÉS...............................................................................................................92
3. A SZAGLÁS...............................................................................................................94
4. A TÁPLÁLÉKOK MEGVÁLASZTÁSA..................................................................96
5. A MADARAK TÁPLÁLKOZÁSI PREFERENCIÁI.................................................96
6. VADON ÉLŐ EMLŐSÖK TÁPLÁLKOZÁSI PREFERENCIÁI..............................98
7. A GAZDASÁGI ÁLLATOK TÁPLÁLKOZÁSI PREFERENCIÁI.........................101
7.1. A növényi eredetű vegyületekre adott válaszok..................................................
7.1.1. Cukrok......................................................................................................................102
7.1.2. Karbonsavak...........................................................................................................103
7.1.3. Tanninok...................................................................................................................103
7.1.4. Kumarinok................................................................................................................104
7.1.5. Ciánglikozidok..........................................................................................................104
7.1.6. Esszenciális olajok....................................................................................................104
7.1.7. Izoflavonok...............................................................................................................105
7.1.8. Alkaloidok................................................................................................................105
8. AZ EMBER TÁPLÁLKOZÁSI PREFERENCIÁI...................................................106
8.1. A növényi táplálékok megválasztása.................................................................. 106
8.2. Az ivóvíz megválasztása..................................................................................... 107
9. AZ ÍZEK KÉMIÁJA................................................................................................108
9.1. Az édes íz kémiája.............................................................................................111
9.2. íz- és illat hatásfokozók és -módosítók...............................................................115
10. KÖVETKEZTETÉS................................................................................................117
IRODALOM.................................................................................................................118
V. Növényi toxinok biokémiája és ökológiai jelentősége........121
(Duda Ernő)
1. A NÖVÉNYI MÉRGEK ELŐFORDULÁSA, JELENTŐSÉGE..............................121
1.1. Növények és növényevők....................................................................................121
1.2. Növényi mérgek..................................................................................................122
2. A NÖVÉNYI MÉRGEK TÍPUSAI, KÉMIAI SZERKEZETE.................................124
2.1. Aminosavak, peptidek és fehérjék......................................................................124
2.1.1. Aminosav analógok..................................................................................................124
2.1.2 Peptidek.....................................................................................................................126
2.1.3. Fehérjék....................................................................................................................126
2.2. Szerves savak.....................................................................................................128
2.3. Glükozidok.........................................................................................................128
2.3.1. Cianogén glükozidok................................................................................................128
2.3.2. Nitroglükozidok és glükozinolátok...........................................................................130
2.3.3. Szívglükozidok.........................................................................................................130
2.4. Alkaloidok..........................................................................................................131
2.5. Genetikai károsodást és fejlődési rendellenességet okozó alkaloidok...............132
2.6. Ideg- és immunrendszerre ható alkaloidok........................................................132
3. A NÖVÉNYI TOXINOK HATÁSÁNAK BIOKÉMIAI, SEJTBIOLÓGIÁI
ALAPJAI..................................................................................................................133
3.1. Analógok, molekuláris mimikri..........................................................................133
3.2. A makromolekulák szintézisének gátlása...........................................................134
3.3. Enzimgátló hatású anyagok...............................................................................135
3.4. Mutagének, repair gátlók és fotoszenzitizálók...................................................135
3.5. A sejtek szerkezetét, integritását befolyásoló mérgek........................................136
3.6. Receptorokra, ioncsatornákra ható szerek........................................................137
3.7. Az immunrendszerre ható anyagok....................................................................137
4. A NÖVÉNYI MÉRGEK HATÁSTALANÍTÁSA AZ ÁLLATI
SZERVEZETBEN.....................................................................................................138
4.1. A hatástalanítás molekuláris mechanizmusai....................................................138
4.2. Phase I és Phase II enzimek: a védekezés frontvonala......................................139
4.3. Méregkészítő méregtelenítők..............................................................................140
4.4. Faji és egyéni változatosság..............................................................................141
5. PÉLDÁK A TOXIKUS VEGYÜLETEK ÖKOLÓGIAI JELENTŐSÉGÉRE.........141
5.7. Szarvaskerep, lóhere, csigák..............................................................................141
5.2. Cianogén glükozidok és az emlősök...................................................................144
5.3. Cianogén növények és a rovarok kapcsolata.....................................................145
5.4. Szívglükozidok: csorbóka, lepkék, madarak.......................................................146
5.5. Pirrolizin alkaloidok, keresztesvirágúak, molyok.............................................. 149
5.5.1. Oxfordi gyomok és molyok......................................................................................149
5.6. Még egyszer a monarch lepkékről.....................................................................150
IRODALOM..................................................................................................................153
VI. A VÍZI KÖRNYEZET BIOMONITORING VIZSGÁLATA BIOKÉMIAI
MÓDSZEREKKEL....................................................................................................155
(Nemcsók János, BENEDECZKY ISTVÁN, LÁNG GABRIELLA,
Kufcsák Oszkár, FERENCZY JUDITH)
Bevezetés....................................................155
NÉHÁNY ÁLTALÁNOSAN HASZNÁLT PESZTICID HATÁSMECHANIZMUSA,
ÉS KÉMIAI FELÉPÍTÉSE................................................................................158
Paraquat.................................................................................................................158
Réz-szulfát..........................................................................................................160
Methidation...............................................................................................................162
Deltamethrin............................................................................................................163
1. PESZTICIDEK SZERVSPECIFIKUS HATÁSA HALAKBAN.............................. 165
2. AZ EGYES HALFAJOK CuSO4 ÉRZÉKENYSÉGE...............................................169
3. CuSO4 AKKUMMULÁCIÓ HALAKBAN A VÍZHŐMÉRSÉKLET
FÜGGVÉNYÉBEN.................................................................................................172
4. A HALAK ÉRZÉKENYSÉGE AZ ALACSONY pH ÉS CuSO4 KEZELÉS
EGYÜTTES HATÁSÁRA........................................................................................176
5. HALAK ÉRZÉKENYSÉGE A CUSO4 KEZELÉSRE ALACSONY O2
KONCENTRÁCIÓ MELLETT.................................................................................178
5.1. Biokémiai hatás..................................................................................................178
5.2. Morfológiai hatás..............................................................................................
5.2.1. Hipoxia hatás............................................................................................................180
5.2.2. Hipoxia és réz-szulfát hatása.....................................................................................
6. METHIDATION HATÁSA AZ ACHE ENZIM MOLEKULÁRIS ALFORMÁINAK
ELOSZLÁSÁRA PONTYBAN................................................................................190
7. DELTAMETHRIN (DM) IN VIVO HATÁSA PONTY BIOKÉMIAI
PARAMÉTEREIRE.................................................................................................194
ÖSSZEFOGLALÁS......................................................................................................202
IRODALOM..................................................................................................................204
VII. A VÍZI KÖRNYEZET (TARTÓS VÍZTÖBBLET, ELÁRASZTÁS ÉS
OXIGÉNHIÁNY) KIVÁLTOTTA STRESSZ HATÁSA ÉS TOLERÁLÁSA
MAGASABBRENDŰ NÖVÉNYEKBEN............................................................211
(TUBA ZOLTÁN)
1. A VÍZZEL VALÓ ELÁRASZTÁS KIVÁLTOTTA STRESSZ HATÁSA ÉS
TOLERÁLÁSA.......................................................................................................212
2. A VÍZI NÖVÉNYEK OXIGÉNHIÁNYHOZ VALÓ ALKALMAZKODÁSA A
NÁD PÉLDÁJÁN......................................................................................................216
2.1. A nád belső gázszállító rendszerének működése...............................................219
2.2. A rizómák és a gyökerek működése....................................................................222
2.3. A rizoma- és gyökérműködés kapcsolata a vízterheléssel..................................222
2.4. A nád téli működése...........................................................................................224
2.5. A nád elárasztással szembeni tolerancia-mechanizmusa...................................226
2.6. A pusztuló nád élettana......................................................................................228
2.7. A magyarországi pusztuló nádasok ökofiziológiai sajátosságairól...................231
IRODALOM..................................................................................................................233
VIII. A MOHÁK, MINT A KÖRNYEZET NEHÉZFÉM TERHELÉSÉNEK JELZŐI
ÉS MÉRŐI.........................................237
(TUBA ZOLTÁN)
1. A MOHÁK BIOINDIKÁCIÓS SAJÁTOSSÁGAI...................................................237
2. A MOHÁK ELEMFELHALMOZÓ KÉPESSÉGE..................................................238
3. A MOHÁK NEHÉZFÉM TOLERANCIÁJA...........................................................239
4. KÖRNYEZET NEHÉZFÉMTERHELÉSÉNEK JELZÉSE MOHÁKKAL..............241
5. HAZAI HELYZETKÉP............................................................................................243
IRODALOM..................................................................................................................247
IX. A biofilm és a biokorrózió........................................................................251
(Lakatos Gyula, Kiss Magdolna)
1. BEVEZETÉS.............................................................................................................251
2. A BIOFILM KIALAKULÁSA.................................................................................252
3. A BIOFOULING KIALAKULÁSA.........................................................................254
4. BIOFILM ÉS BIOFOULING KEZELÉSE...............................................................254
5. A BIOKORRÓZIÓ ÁTTEKINTÉSE........................................................................261
5.7. A biokorróziós probléma természete és mechanizmusa.....................................262
5.2. Az aerob korrózió...............................................................................................264
5.3. A savas metabolitok korróziós hatása................................................................264
5.4. Az anaerob korrózió...........................................................................................265
5.5. Anaerob/aerob állapotok...................................................................................267
5.6. A biokorrózió és hatásának felbecslése..............................................................268
5.7. A biokorrózió prevenciója és az ellene való védekezés......................................269
5.8. Az áramlás hatása..............................................................................................270
5.9. Üzemelési tényezők............................................................................................270
5.10. A szerkezeti anyag kiválasztása.......................................................................270
5.11. A katódos védekezés.........................................................................................270
5.12. Az alternatív anyagok......................................................................................277
5.13. Biológiai kontroll.............................................................................................277
6. ÖSSZEFOGLALÁS..................................................................................................271
IRODALOM..................................................................................................................273
X. Xenobiotikumok humán toxikobiokémiai hatásai.....................275
(Nagymajtényi László)
1. PESZTICIDEK..........................................................................................................276
1.1. Szerves foszforsavészterek..................................................................................277
7.2. Karbamátok.......................................................................................................281
1.3. Piretroidok.........................................................................................................284
2. NEHÉZFÉMEK.........................................................................................................285
2.7. Ólom..................................................................................................................285
2.2. Higany.......................................................:........................................................288
2.3. Kadmium............................................................................................................291
2.4. Arzén..................................................................................................................292
3. KARCINOGÉN ANYAGOK....................................................................................293
3.1. Policiklusos aromás szénhidrogének.................................................................293
3.2. Poliklórozott dibenzo-p-dioxinok.......................................................................297
IRODALOM..................................................................................................................300
FOGALOMJEGYZÉK..................................................................................................301

Témakörök