Porfirinai - gamtinis pigmentas; tetrapirolo junginiai. Porfirinų struktūros pagrindą sudaro porfinas, o porfinas sudarytas iš 4 pirolo žiedų, kurie tarpusavyje surišti metininiais tilteliais (metininėmis grupėmis (=CH−). Taigi, porfirinai yra dariniai iš porfino. O jei kalbant tiksliau, tai atitinkamų reakcijų metu pakitę porfinai, turintys pakaitų pirolo cikluose, vadinami porfirinais. Priklausomai nuo pirolo žieduose esančių struktūrinių pakeičiamųjų elementų išskiriama keletą porfirinų tipų: protoporfirinai, etioporfirinai, mezoporfirinai ir koproporfirinai. Protoporfirinai yra visų kitų porfirinų pirmtakai ir labiausiai paplitę gamtoje. Skirtingų baltymų hemas gali turėti skirtingus porfirinų tipus (pvz., hemoglobino heme yra protoporforinas ІX). Porfirinų prostetinės grupės įeina į hemoglobino, citochromų sudėtį ir atlieka svarbias funkcijas pernešant ir saugant deguonį bei pernešant elektronus. Glicinas yra vienas ir pagrindinių porfirinų sintezės substratų. Aukštesniųjų eukariotų ląstelėse glicinas reaguoja su sukcinil-KoA ir susidaro δ-aminolevulinatas. Susijungus dviem δ-aminolevulinato molekulėms susidaro porfobilonogenas, kuris per daugelį reakcijų virsta protoporfirinu. Katalizuojant fermentui ferochelatazei, į protoporfirino molekulę įsijungia geležis ir susidaro hemas. Hemas susideda iš dvivalenčio geležies jonų (Fe2+) ir porfirino. Taigi, šie azoto turintys pigmentai (porfirinai), įeina į hemoglobino, chlorofilo, kai kurių fermentų molekulių nebaltyminę dalį. Dėka savo unikalių fizinių ir cheminių savybių, porfirinai ir jų analogai plačiai tyrinėjami chemijos, biologijos, medicinos ir kt. srityse. Liga, kurios metu pasireiškia pigmentinės apykaitos sutrikimas su padidintu kiekiu porfirinų kraujyje ir audiniuose, taip pat padidintu porfirinų šalinimu su šlapimu ir išmatomis, vadinama porfirija arba porfirininė liga.

Sulfanilamidai - sintetiniai chemoterapiniai vaistai, sulfanilo rūgšties dariniai. Jiems būdinga platus antimikrobinio veikimo spektras. Jie veikia ne tik kokus ir bakterijas, bet ir kai kurias chlamidijas (pvz., trachomos sukėlėją), grybelius, pirmuonis. Už antibiotikus veikia silpniau, nes tik slopina mikrobų augimą ir dauginimąsi, jų nesunaikina, be to, patekę į organizmą, pradeda veikti po tam tikro laiko (latentinio periodo). Sulfanilamidai ir jų dariniai yra struktūriniai p-aminobenzenkarboksirūgšties analogai. Jie konkurentiškai slopina folio rūgšties sintezę mikroorganizmuose ir sumažina juose nukleotidų, kurių reikia DNR dvigubėjimui (replikacijai), sintezę, todėl sustabdomas bakterijų dauginimasis. Sulfanilamidai neveikia DNR ir RNR sintezės žmogaus organizme, nes žinduolių ląstelės nesintetina folio rūgšties, todėl sulfanilamidai neveikia jų organizmų ir slopina tik mikroorganizmų dauginimąsi. Sulfanilamidais yra etazolis, sulfadimezinas, urosulfanas, sulfacilis, norsulfazolis, streptocidas, sulfapiridazinas, sulfadimetoksinas, sulfalenas (visi gerai rezorbuojasi virškinamajame trakte) ir ftalazolis (virškinamajame trakte rezorbuojasi prastai). Sulfanilamidais gydoma nuo meningokokų sukelto smegenų dangalų uždegimo, t. p. rožės, trachomos, šlapimtakių ligų. Akių ligoms gydyti dažnai vartojamas sulfacilo natrio druskos (albucido) tirpalas, dizenterijai - ftalazolis. Pastarasis, silpnai rezorbuodamasis virškinamajame trakte, beveik nesukelia pašalinių reiškinių. Dažnai vartojamas sudėtinis sulfanilamidą turintis preparatas baktrimas (biseptolis). Kai kurie sulfanilamidai skatina šlapimo išsiskyrimą (diakarbas), veikia antidiabetiškai (butamidas, glibenklamidas). Sulfanilamidus vartojantį ligonį gali pykinti, jam gali skaudėti skrandį, pūsti vidurius. Nuo sulfanilamidų (išskyrus ftalazolio) gali atsirasti ne tik virškinamojo trakto veiklos sutrikimų, bet ir alerginių reakcijų, kartais - kraujo gamybos sutrikimų. Nuo trumpai veikiančių ir gerai besirezorbuojančių sulfanilamidų (streptocido, norsulfazolio, etazolio,…

Antimetabolitas - biologiškai aktyvus junginys, inhibuojantis metabolizmo fermentus. Antimetabolitai - gamtiniai ir sintetiniai biologiškai aktyvūs junginiai, kurie pakeičia normalius metabolitus biocheminėse reakcijose, trikdo medžiagų apykaitą ląstelėse ir audiniuose, blokuoja receptorius (neleidžia metabolitams veikti). Antimetabolitai yra junginiai, dažnai struktūriniai metabolitų analogai, kurie vietoje metabolito įsiterpia į sintetinius junginius ir slopina tolimesnius virsmus, t. y. jie inhibuoja metabolizmo fermentus. Pvz., vieni iš tokių yra foliato analogai - aminopterinas ir ametopterinas (vaistas metotreksatas). Jie apie 1000 kartų stipriau susijungia su tetrahidrofoliato reduktaze nei įprasti substratai ir slopina fermento aktyvumą. Šie vaistai vartojami vėžiui gydyti, nes slopina timino nukleotidų ir DNR biosintezę. Taip slopinamas vėžinių ląstelių vešėjimas. Prie antimetabolitų priskiriama antivitaminai, antihormonai, antifermentai

Metabolitai - tai medžiagos, dalyvaujančios tarpinėje medžiagų apykaitoje (metabolizme). Medžiagas, kurios dalyvauja medžiagų apykaitoje, galima skirstyti į: pirmines (molekulės, kurios yra visose organizmo ląstelėse ir yra būtinos gyvybei palaikyti - angliavandeniai, baltymai, riebalai, nukleorūgštys), antrines (molekulės, kurios nėra aptinkamos visose ląstelėse), tarpines (jos gali būti naudojamos tolimesnėse biologinėse organizmo kitimų reakcijose), galutiniai produktai (jie nebėra panaudojami tolimesnėse biotransformacijos reakcijose ir yra šalinami iš organizmo su šlapimu, išmatomis, prakaitu, iškvepiamu oru ir pan., pvz., anglies dioksidas, vanduo, šlapalas, šlapimo rūgštis, gliukuronidai, sulfatai). Reguliaciniai mechanizmai palaiko sveikame organizme pastovaus lygio metabolitų dinaminę koncentraciją. Jų vidutinės koncentracijos lemia normos savybes. Patologijų atvejais metabolitų koncentracijos kinta, specifiškai priklausydamos nuo tam tikros ligos. Tam įrodymu pasitarnauja daugelio ligų laboratorinės diagnostikos biocheminiai tyrimų metodai. Daugelis metabolitų patenka į organizmą su maistu ir yra kitų metabolitų pirmtakai. Medžiagos gyvojoje ląstelėje palengva virsta vienu metabolitu, iš jo susidaro kitas ir taip toliau. Tokie virsmai vadinami metaboliniais keliais. Kiekvienas metabolitas susidaro iš savo pirmtako, katalizuojant specifiniam fermentui, ir tampa kito fermento substratu. Medicinoje yra vartojami vaistai, kurių veikimo mechanizmas dažniausiai yra pagrįstas atrankinės metabolinės grandinės nutraukimu, jie paprastai vadinami antimetabolitais.

Tetrahidrofolio rūgštis (THFR) - biologiškai aktyvi folio rūgšties forma, kofermentas. Ji dalyvauja medžiagų apykaitos procesuose, pernešant  įvairaus oksidacijos laipsnio vieną anglies atomą turinčius (C1) fragmentus (vienangles grupes, pvz., metil- (-CH3), metilen- (-CH2-), formil-(-CHO), forminin- (-CH=NH), metenil- (=CH-) ). THFR ir vienanglių grupių kompleksai yra būtini įvairių junginių biosintezei. Organizme (epitelinėse žarnyno ląstelėse) laisvoji folio rūgštis, katalizuojant NADPH atrankiam fermentui dihidrofoliato reduktazei, redukuojasi iki 7,8-dihidrofolio rūgšties - DHFR (7,8-dihidrofoliato - DHF), kuris redukuojamas iki 5,6,7,8-tetrahidrofolio rūgšties - THFR (5,6,7,8- tetrahidrofoliato - THF). Tetrahidrofoliatas gali prisijungti ir pernešti tam tikriems junginiams vieno anglies atomo fragmentą - metil-, metilen-, metenil-, formil-, formimingrupes. Vieno anglies atomo fragmentai prijungiami prie THF rūgšties N-5, N-10 atomų arba sujungia N-5 ir N-10 atomus (žr. pav.). Aktyvintą vieno anglies atomo fragmentą prijungus prie tetrahidrofolio rūgšties, jis gali būti tiesiogiai panaudojamas biosintezėms arba vyksta oksidaciniai-redukciniai jo virsmai. Paveiksle parodytos pagrindinės reakcijos, kuriose dalyvauja vieno anglies atomo fragmentas. Tetrahidrofoliatas prisijungia vieno anglies atomo fragmentą iš tam tikrų šaltinių. Katalizuojant formiltetrahidrofoliato sintetazei formiatas aktyvinamas nuo ATP priklausomu keliu ir susidaro N10-formil-THF (7 reakcija pav.). Skaidant histidiną susidaro N5-formimino-THF (5 reakcija pav.). Tačiau dauguma organizmų aktyvintą vieno anglies atomo fragmentą gauna iš serino ß anglies atomo arba oksiduojant gliciną (3, 4 reakcijos pav.). Reakcijas katalizuoja serino hidroksimetiltransferazė ir glicino sintazė.   Grižtamosios fermentinės reakcijos, katalizuojamos N5, N10-metilentetrahidrofoliato dehidrogenazės, N5,N10-metilen-THF oksiduojamas į N5, N10-metenil-THF (8 reakcija) arba N5,N10-metilentetrahidrofoliato reduktazės katalizuojamos reakcijos metu,…

Foliatai (folatai) - dariniai iš folio rūgšties, įskaitant ir pačią folio rūgštį. Foliatai (folatai) ir folio rūgštis turi skirtingas reikšmes, nors, dažnai jie laikomi viena ir ta pačia medžiaga. Organinėje chemijoje, foliatai yra laikomi folio rūgšties konjuguotoji bazė. Biochemijoje, foliatai yra laikomi biologiškai aktyvių junginių klasė iš folio rūgšties, įskaitant ir pačią folio rūgštį. Mitybos sferoje, maisto arba papildų pramonėje, foliatai yra folio rūgšties junginiai gaunami iš natūralių maisto šaltinių (maisto produktų), o folio rūgštis yra laikoma sintetinė, pagaminta pramoniniu būdu forma ir naudojama kaip maisto papildas. Foliatai biochemijoje. Folio rūgšties dariniai reikalingi medžiagų apykaitos procesuose pernešant vieno anglies atomo fragmentus (Plč. žr. term. Tetrahidrofolio rūgštis. ). Folio rūgštis yra 6-metilpterino junginys su p-aminobenzen-karboksirūgštimi ir glutamatu. Prie p-aminobenzenkarboksirūgšties gali prisijungti iki 7 glutamo rūgšties molekulių. Laisvoji folio rūgštis, patekusi į epitelines žarnyno ląsteles, redukuojama į tetrahidrofoliatą (THF), katalizuojant NADPH atrankiai dihidrofoliato reduktazei. Redukcija vyksta dviem etapais. Per pirmąją redukcijos reakciją susidaro 7,8-dihidrofoliatas (DHF), kuris redukuojamas iki tetrahidrofoliato (5,6,7,8-tetrahidrofoliatas). Kraujyje cirkuliuoja N5-metiltetrahidrofoliatas.

Dekarboksilinimas - CO2 atskėlimas iš HOOC- grupės. Dekarboksilinamos ketonorūgštys ir aminorūgštys. Aminorūgščių dekarboksilinimas. Aminorūgštys ir jų dariniai yra organizme dekarboksilinamos - atskeliamos a-karboksilo grupės. Dekarboksilinant aminorūgštis susidaro CO2 ir pirminiai aminai, kurie turi išreikštą biologinį poveikį organizmui (biogeniniai aminai). Dekarboksilinimo reakcijos yra negrįžtamos ir jas katalizuoja aminorūgščių dekarboksilazės, kurių kofermentas  yra piridoksalio fosfatas. Kai kurios mikroorganozmų  dekarboksilazės gali vietoj piridoksalio fosfato turėti piruvato liekaną - histidino dekarboksilazė Micrococcus ir Lactobacilus, SAM-dekarboksilazė E. coli ir kt. Reakcijų mechanizmas primena transamininimo reakcijas dalyvaujant piridoksalio fosfatui. Aminai, susidarę dekarboksilinant aminorūgštis, dažnai yra biologiškai aktyvios medžiagos. Jos atlieka neuromediatorių (serotoninas, dopaminas ir kt.), hormonų (noradrenalinas, adrenalinas), vietinio poveikio reguliatorinių faktorių (histaminas, sperminas ir kt.) funkcijas. Nors dekarboksilinimo metu gali susidaryti ir toksiški aminai (putrescinas, kadaverinas). Pvz.: poliaminai sperminas ir spermidinas dalyvauja susidarant DNR molekulės erdvinei struktūrai. Jie yra sintetinami iš lizino ir ornitino. Dekarboksilinant ornitiną gaunamas putrescinas, o liziną - kadaverinas. Šios medžiagos susidaro irstant baltymams. Karboksilinant glutamato dekarboksilazei, dekarboksilinama glutamo rūgštis ir susidaro y-aminobutiratas (GABA), kuris yra neurosiuntiklis ir svarbus perduodant nervinį impulsą (y - aminobutirato analogai vartojami epilepsijai ir hipertenzijai gydyti). Dekarboksilinant histidiną susidaro histaminas, kuris plečia kraujagysles, didina kapiliarų laidumą. Histaminas yra informacijos nešiklis, kuris dalyvauja tam tikruose procesuose - alerginėse ir uždegiminėse reakcijose ir perduodant nervinį impulsą. Histaminas skatina skrandžio sulčių sekreciją. Ketono rūgščių dekarboksilinimas. Ketono rūgščių dekarboksilinimas vyksta keletą kartų trikarboksirūgščių cikle. ß-ketonorūgščių dekarboksilinimas vyksta spontaniškai. Biologinėse sistemose…

Piridinas - aromatinis heterociklinis organinis junginys; Py; (CH)5:N); tai šešianaris heteroaromatinis junginys, kurio vienas iš anglies atomų yra pakeistas azotu. Piridinas yra bespalvis, nemalonaus kvapo skystis, gerai tirpstantis vandenyje ir organiniuose tirpikliuose. Jis lengvai reaguoja su rūgštimis, sudarydamas stabilias ketvirtines druskas. Dėl cikle esančio heteroatomo, kuris inaktyvuoja žiedą, ir rūgštinėje terpėje susidarančio piridino jono, piridinas sunkiai reaguoja su elektrofiliniais reagentais. Piridinas yra geras daugelio organinių ir kai kurių mineralinių medžiagų tirpiklis. Piridinas toksiškas, pažeidžia CNS. Daugelis gamtinių biologiškai svarbių junginių, pvz., nikotinas, nikotino rūgštis, vitaminai, kofermentai, alkaloidai, daugelis vaistinių preparatų – yra piridino dariniai. Alkaloidas nikotinas sudarytas iš piridino ir pirolidino žiedų. Jo randama tabako lapuose (iki 8%). Nikotinas veikia vegetacinę nervų sistemą, pakelia kraujospūdį, o didesnis jo kiekis sukelia kvėpavimo centrų paralyžių. Nikotinas yra labai nuodingas, mirtina jo dozė žmogui yra apie 50 mg. Stiprūs oksidatoriai nikotiną oksiduoja į nikotino rūgštį, pasižyminčią amfoterinėmis savybėmis. Nikotino rūgštis yra provitaminas, kadangi jos amidas – nikotinamidas – yra vitaminas PP. Trūkstant šio vitamino, susergama odos liga pelagra. Taip pat svarbūs piridino dariniai yra kofermentai nikotinamido adenino dinukleotidas (NAD+) ir jo fosfatas (NADP+). Šių kofermentų yra daugelio fermentų oksireduktazių, pvz., oksiduojančių alkoholines grupes į aldehidus (verčiant retinolį į retinalį) ir kt., struktūrose.

Histaminas - 2-(4-imidazolil)etilaminas, cheminė formulė - N2C3H3CH2CH2NH2 . Histaminas yra fiziologiškai veikli medžiaga. Ji plečia periferines kraujagysles, mažina kraujospūdį, skatina skrandžio sulčių išsiskyrimą. Ilgą laiką buvo manoma, kad histaminas yra biologiškai aktyvus aminas, sutraukiantis kraujagyslių lygiuosius raumenis ir veikiantis kaip alerginio atsako mediatorius. Šiuo metu nustatyta, kad histaminas yra ir pogumburio neuronų neuromediatorius. Histaminas susidaro dekarboksilinant aminorūgštį histidiną, reakciją katalizuoja fermentas histidino dekarboksilazė, reakcija vyksta pakankamai dideliu greičiu. Sintezė, dėl didelio fermento kiekio,  intensyviausiai vyksta jungiamojo audinio putliosiose ląstelėse, taipogi plaučiuose, odoje, žarnyno gleivinėje, kraujyje, histamino aptinkama netgi nugaros smegenyse ir požievyje ir kt. Histaminui yra būdingas stiprus ir įvairus biologinis aktyvumas. Pažeidus audinį (pvz., smūgis, nudegimas, endo- ir ekzogeninių medžiagų poveikis) histaminas yra išskiriamas į kraują. Histaminas kontroliuoja kraujagyslių susitraukimą, plečia smulkiąsias kraujagysles, didina kapiliarų pralaidumą. Išplėsdamas kraujagysles, jis greitina leukocitų tekėjimą ir padeda organizmui kovoti su infekcija. Uždegimo židiniuose yra didelis histamino kiekis, kuris dalyvauja uždegiminės reakcijos susidaryme - sukelia kraujagyslių išsiplėtimą, odos paraudimą, audinių patinimą. Padidėjęs kapiliarų laidumas gali sukelti patinimus, sumažina arterinį spaudimą, bet sustiprina vidinį kaukolės spaudimą, kas sukelia galvos skausmą. Histaminas veikia kaip alerginių reakcijų ir skausmo mediatorius; sutraukia bronchų (gali sukelti net dusulį) ir žarnyno lygiuosius raumenis; stimuliuoja skrandžio sulčių ir seilių sekreciją. Histaminas yra vienas iš veiksmingesnių skrandžio sekrecijos stimuliatorių ir veikiantis tiesiogiai dengiamųjų skrandžio gleivinės ląstelių H2 receptorius ir didinantis ne tik HCl gamybą, bet kaip ir gastrinas didina pepsinogeno sekceciją.…

Kofaktorius - fermento sudėtyje esanti nebaltyminė, mažos molekulinės masės organinė arba neorganinė (metalų jonai) dalis. Kofaktorius yra būtinas fermento veikimui, t. y. lemia jo aktyvumą.  Daugiau nei 25% visų fermentų, jų veiklai ir pilnam katalizės aktyvumui pasireikšti, reikia metalų jonų. Metalų jonai tiesiogiai dalyvauja katalizėje, o įvairūs organiniai junginiai (pvz., membranų fosfolipidai) - tiesiogiai katalizėje nedalyvauja. Kofaktoriai dažniausiai jungiasi prie tos baltyminės fermento dalies (vadinamos apofermentu), kuri sudaro aktyvųjį fermento centrą. Kofaktoriai gali ir tvirtai, ir silpnai jungtis su apofermentais. Tvirtai prijungtas kofaktorius yra fermento prostetinė grupė, kurią galima pašalinti tik suardžius fermento erdvinę struktūrą.  Fermentų kofaktoriai paprastai skirstomi į kofermentus (pvz., NAD+, NADP+ ir kt.) ir metalų jonus (pvz., Cu2+, Fe2+, Mg2+, Mn2+), kartais dar yra išskiriama prostetinė fermento grupė. Kai kurie fermentai yra aktyvūs, tik turėdami prijungtą ir kofaktorių, ir kofermentą. Fermentinės katalizės metu metalų jonai, kaip kofaktoriai, gali atlikti šias funkcijas: 1) poliarizuoti substrato molekulę, todėl lengviau suyra jos cheminiai ryšiai, ir palaikyti substratų pereinamąją būseną; 2) prijungti substratą prie aktyviojo fermento centro; 3) prijungti elektronus iš substrato molekulės ir perduoti juos akceptoriui. Nors reikia paminėti, kofaktoriais dažnai laikomi tik į fermentų sudėtį įeinantys metalų jonai. (Plč. žr. Kofermentas.)