Biokatalyzátory – maturitní otázka

Proč je zakázané kopírování? 💾 Stáhnout materiálVIP členstvíNahlásit chybu

chemie-léčiv

 

Otázka: Biokatalyzátory

Předmět: Chemie léčiv

Přidal(a): Anet D.

 

 

Charakteristika biokatalyzátorů

Obecně

  • Přírodní organické sloučeniny, které řídí a usměrňují chemické děje v organismech
  • Ovlivňují metabolismus (řecké METABOLE = přeměna)
  • Vznikají v živých organismech, jsou součástí potravy (vitamíny)
  • Podle funkce v organismu – enzymy, vitamíny, hormony

 

Enzymy – rozdělení a funkce

  • Enzymy jsou molekuly bílkovin, které řídí biochemické reakce
  • Zahajují a urychlují tyto procesy v každém živém organizmu, aniž by se přitom samy spotřebovávaly, proto jsou označovány jako biokatalyzátory
  • Bez enzymů by neexistoval život.
  • Enzymy se skládají z aminokyselin
  • Slinyamylasa – štěpí cukry v ústech – ptyalin – štěpení škrobu
  • Žaludekpepsin – součástí žaludečních šťáv – štěpí bílkoviny
  • Slinivka břišnítrypsin – bílkoviny štěpí až na aminokyseliny

 

Skupiny enzymů

  • Proteázy
    • pepsin – v žaludku, štěpí bílkoviny na AK
    • trypsin – v žaludku, štěpí bílkoviny na AK
    • chymosin
    • erepsin
  • Amylázy
    • ptyalin – v ústech, štěpí škroby na jednodušší cukry
    • amyláza – štěpí škrob na jednodušší cukry
    • sacharáza – štěpí sacharózu na glukózu
    • maltáza
    • laktáza
    • celuláza
    • amyláza
  • Lipázy: štěpí energeticky bohaté vazby
    • lipáza – štěpí tuky

 

  • Oxidoreduktázy: přenáší vodík nebo elektron
  • Transferázy: přenáší skupinu
  • Hydrolázy a lipázy: štěpí vazby
  • Izomerázy: přesunují atomy nebo skupiny
  • proteináza – štěpí bílkoviny
  • oxido-reduktázy – katalyzují oxidačně redukční děje

 

Vitamíny – rozdělení a funkce

  • Organické sloučeniny, které již v malých koncentracích ovlivňují průběh některých chemických dějů v živém organismu
  • Označují se velkými písmeny (A,B,C,D,K a některé další), popř. se od sebe odlišují číselným indexem (B1,B2…až B12)
  • Živočišný organismus si je nedovede připravit – příjem v potravě
  • Přítomnost a vhodná koncentrace vitamínů v těle jsou nezbytné pro správný růst a vývoj každého jedince
  • Nepřítomnost některého vitamínu v těle se projevuje vážnými fyziologickými poruchami a onemocněním, které se obecně označuje jako avitaminóza (v našich podmínkách poměrně vzácně)
  • Onemocnění z nedostatečného množství vitamínu, tzv. hypovitaminóza (má mírnější průběh než avitaminóza)
  • Nadbytečné množství některého vitamínu v těle může způsobit hypervitaminózu
  • 13 hlavních vitamínů
  • Vitamín D – tvoří se v kůži těla působením slunečního záření
  • Užívání vitamínů – doporučení jako prevence nedostatku onemocnění
  • Onemocnění – viz tabulky

 

Podle rozpustnosti vitamíny dělíme na dvě skupiny:

  • Rozpustné ve vodě – skupina B,C,H
  • Rozpustné v tucích A,D,E,K a koenzym Q („vitamín Q“)

 

Vitamíny rozpustné v tucích

  • Vstřebávány spolu s tuky ve střevech
  • Nedostatek – nevyvážená strava, poruch vstřebávání tuků tenkým střevem
  • Ukládají se v játrech (jejich zásobárna)
  • Nadměrné dávky – hromadění v těle onemocnění

 

Vitamíny skupiny A

  • Axeroftol, retinol – diterpenoid – mořské ryby, vaječný žloutek, mléko
  • Provitamín A (Karoteny α, β, γ) – mrkev, rajče, listová zelenina, tykev – ve střevech oxidační a hydrolytické štěpení za vzniku retinolu
  • Retinol a jeho estery (retinová kyselina) – šeroslepost, onemocnění kůže a sliznic

 

Kyselina retinová

  • Předávkování – únava, nevolnost, bolest hlavy, řídnutí kostí

 

   Vitamíny skupiny D

  • D2 – ergokalferol
  • D3 – cholekalciferol
  • Tuk mořských ryb, kvasnice
  • Vznik – vitamín D se tvoří v kůži působením slunečního záření z provitamínu 7-dehydrocholesterolu, derivátu cholesterolu. Fotony UV záření štěpí B jádro 7-dehydrocholesterolu za vzniku cholekalciferolu, tedy vitamínu D3.
  • Pro tvorbu steroidních hormonů a správné hospodaření s Ca, P
  • Avitaminóza – křivice u dětí, měknutí kostí
  • Kožní nemoc (lupénka), zrychlení špatně se hojících ran
  • Předávkování – nadměrné močení, nechutenství, zvracení

 

   Vitamíny skupiny E

  • Tokoferoly (α-tokoferol = vitamín pro krásu)
  • Obilné klíčky, zelenina, rostlinné tuky
  • Nedostatek – poruchy reprodukce, poškození svalů, porucha krvetvorby, poruchy nervového a kardiovaskulárního systému
  • Působí jako antioxidant

 

   Vitamíny skupiny K

  • Deriváty 2-methyl-1,4-naftochinomnu – K1 fylochinon, K2 farnochinon
  • V rostlinách a bakteriích plní úlohu přenašeče elektronů v procesu získávání energie (fotosyntéza)
  • Ovlivňují krevné srážlivost
  • Při poruchách malabsorpce tuků, onemocnění žlučových cest žlučníku, jaterních chorobách, cystické fibróze, celiakiia parazitárních onemocnění trávicího traktu

Celiakie – nesnášenlivost lepku, odlišují se od alergie na lepek – chronické onemocnění sliznice tenkého střeva způsobené nesnášenlivostí lepku (neboli glukenu), což je označení pro směs bílkovin obsaženou v pšenici, žitu, ječmenu a ovsu

 

   Koenzym Q

  • Podobná struktura jako vitamín K – derivát 1,-benzochinonu
  • Tvoří se a vyskytuje se ve všech tkáních, v játrech, srdci, svalech
  • Hospodaření s energií, chrání buňky před působením volných radikálů
  • Příznivě ovlivňuje činnost srdce
  • Prevence civilizačních chorob a stresu (lepší tělesná a duševní kondice)

 

Vitamíny rozpustné ve vodě (hydrofilní)

  • Velmi rychle vylučovány ledvinami z těla
  • B12 ukládá se v játrech
  • Velmi snadno se znehodnocují vařením (důležitý syrový stav)
  • Případné předávkování nemá toxické účinky

 

   Vitamíny skupiny B

  • Vitamin B1, B2, B6, B12, biotin, niacin, kyselina listová a pantotenová
  • Thiamin – vitamín B1
    • Vliv na trávicí, oběhový a nervový systém
    • Účastní se přeměny glukózy na energii
    • Podílí se na vedení nervových impulsů
    • Nezbytný pro tvorbu thiamindifosfátu – důležitý koenzym pro přenos aldehydových skupin (podává se ve formě hydrochloridu)
    • Nejbohatším zdrojem – sušené pivovarské kvasnice, celé obilná zrna, neloupaná rýže, rajčata, zelí, brokolice, květák
    • Nejbohatší živočišný zdroj – játra, ledviny, srdce a vepřová svalová tkáň
    • Aplikace: při hypovitaminóze, zánětech nervů, dermatologických obtížích
    • Avitaminóza – beri-beri – až ochrnutí končetin
  • Riboflavin – vitamin B2
    • Ovlivňuje buněčné dýchání, tvorbu krevních elementů a zárodečných buněk
    • Součástí flavinadenindinukleotidu FAD – součástí proteinů
    • Podílí se na metabolismu živin, nezbytných pro správnou funkci některých částí sliznic a kůže, např. sliznice dutiny ústní
    • Nedostatek – bolavé a citlivé ústní koutky, záněty slinic vnitřní části ústní dutiny a jazyka a záněty spojivek
    • Zdroj: droždí a játra, mléko a mléčné produkty, maso, vejce a zelená listnatá zelenina
    • Aplikace: při hypovitaminóze, rekonvalescence po zánětech, dietách, nervových poruchách
  • Nikotinamid – vitamín B3
    • Součástí nikotonamidadenindinukleotidu NAD+, nikotiamidadenindinukleotidfosfátu NADP+, FAD – nezbytné pro enzymy – umožňují redoxní děje v buňkách – deriváty pyridinu
    • Hypo a avitaminóza – dermatitida, zánětlivá onemocnění
  • Pantothenová kyselina – vitamín B5
    • Součástí koenzymu A – reakce metabolismu – metabolismus cukrů, tuků, syntéza steroidů a koenzym Q
    • Stejný účinek má i panthenol – v organismu se oxiduje na kyselinu
    • Účastí se energetického využití mastných kyselin
    • Je potřebná pro syntézu sterolů, např. cholesterolu, žlučových kyselin, provitaminu D a některých hormonů
    • Stimuluje okovu kožních buněk, zklidňuje pleť a zabraňuje jejím zánětům a zarudnutí při jejím podráždění, má schopnost hydratovat a regenerovat narušené a poškozené vlasy
    • Kvasnice, celozrnné pečivo, maso, zelenina, vejce, mléko
    • Nedostatek u zvířat: vypadávání a šedivění chlupů
    • Nedostatek u lidí: poruchy kůže, štítné žlázy a pohlavních orgánů
  • Pyridoxin – vitamin B6
    • Pyridinové deriváty – vliv na CNS, krvetvorbu a kvalitu kůže
    • Kvasnice, maso, zelenina
    • Hromadí se v játrech
    • Aplikace: poruchy kůže, degenerativní změny CNS a anémie, akutní otravy alkoholem – forma hydrochloridu
    • Avitaminóza: ospalost, podrážděnost, slabost, nejistá chůze
  • Kobalamin – vitamín B12
    • Skupina korinoidů
    • Složitá struktura – 4 – pyrrolová jádra v cyklickém útvaru, centrální atom Co – vazby dusíku (1 kovalentní vazba, 3 koordinační vazby)
    • tvořen střevní mikroflóro
    • Maso (játra, ledviny), vejce, kvasnice
    • Nedostatek: zhoubná chudokrevnost
    • Aplikace: anémie, onemocnění jater a jejich intoxikace, choroby nervového systému
  • Kyselina listová – vitamín B9
    • M (folát)
    • Vliv na regeneraci červených krvinek
    • Účastní se biosyntézy purinových a pyridinových bází
    • Koenzymy při transportu methylových skupin – biosyntézy listové a tetrahydrolistové kyseliny
    • Zelené rostliny, játra, droždí
  • Biotin – vitamín H
    • Správná funkce kůže a sliznic
    • Jako koenzym slouží při transportu karboxylové skupiny
    • Játra, ledviny, vaječný žloutek, droždí, mléko
    • Avitaminóza: dermatitida, záněty sliznic
  • L-askorbová kyselina – vitamín C
    • Donor vodíku
    • Metabolismus cukrů, mastných kyselin, aminokyselin, bílkovin, minerálních látek
    • Nezbytný pro stavbu pojivové tkáně (kolagenu)
    • Snižuje toxicitu xenobiotik (sloučeniny těžkých kovů, dusičnanů a dusitanů), toxicitu léčiv, potlačuje některé typy rakoviny
    • Ovoce, zelenina
    • Avitaminóza: kurděje (viklání zubů, krvácení, zánět dásní)
    • Hypo – jaterní únava po infekci
    • Terapie aterosklerózy – preparáty Celaskon a Calcium

 

Hormony – rozdělení a funkce

Význam a účinek:

  • Hormon pochází z řeckého slova „podnět, impuls“
  • Posel informací mezi jednotlivými součástmi organismu
  • Chemická látka uvolněná specializovanými buňkami s cílem ovlivnit funkci buněk v jiných částech těla
  • Stačí jen velmi malé množství hormonu k předání informace a vyvolání změny v organismu
  • U živočichů hormony řídí téměř všechny pochody v těle
  • U rostlin účinky hormonů ještě nejsou natolik prozkoumány; ví se ale, že řídí např. směr růstu rostliny

 

Tvorba hormonů (živočichové):

  • Specializovanými žlázami, tzv. endokrinními orgány, buňkami např. tukové tkáně, střeva či mozku
  • Účinkují:
    • Na delší vzdálenost – tzv. endokrinní účinky (přenášené krví)
    • Lokálně v tkáni (parakrinní účinky)
    • Přímo na vlastní buňku tvořící hormon (účinek autokrinní)
  • Lze tedy říci, že souhra různých hormonů řídí správný chod (nejen) lidského těla.

 

Mechanismus účinku hormonů:

  • hormon vyvolá žádoucí účinek na cílové buňce (buňka nese specifický receptor – molekulu schopnou hormon navázat) pro tento hormon

 

Představa:

  • Hormon je klíč, který musí zapadnout do svého zámku. Dojde-li k tomu, nastartuje se kaskáda dalších změn ve vnitřku buňky – vedoucí k cílovému efektu.

 

Proces přenosu signálu hormonem lze zjednodušit takto:

  • Tvorba hormonu specializovanou buňkou
  • Skladování a uvolnění hormonu
  • Přenos hormonu k cílové buňce
  • Rozpoznání hormonu specifickým receptorem
  • Vedení a znásobení signálu v buňce
  • Degradace hormonu (rozložení, zneškodnění)

 

Endokrinní orgány

Mezi endokrinní orgány patří řada specializovaných tkání i jednotlivých buněk. Mezi nejznámější patří tyto:

  • Štítná žláza (porucha vede ke zvýšené či snížené funkci a následně zpomalení či urychlení metabolických pochodů v těle, tvorbě uzlů či nádoru)
  • Nadledviny (porucha vede např. ke zvýšenému ochlupení, zvýšenému krevnímu tlaku, snížené koncentraci draslíku v krvi; také k únavě, zvýšené pigmentaci a rozvratu vnitřního prostředí)
  • Varlata (porucha vede např. k poruchám erekce, neplodnosti, osteoporóze)
  • Vaječníky (porucha vede k menstruačním nepravidelnostem, zvýšenému ochlupení, neplodnosti)
  • Podvěsek mozkový – hypofýza (porucha vede nejčastěji k tzv. hyperprolaktinémii, stavu vyvolávající poruchy menstruačního cyklu a neplodnost, při nádoru může vyvolat i závažné komplikace v mozku spolu s výpadky zorného pole a bolestmi hlavy; méně často k neschopnosti koncentrace moči s nutností obrovského denního příjmu tekutin a jiným poruchám); svými hormony ovládá vylučování hormonů ostatních žláz s vnitřní sekrec
  • Hypotalamus – řídí činnost hypofýzy, propojuje nervový a endokrinní systém; tvoří hormony antidiuretický hormon (vasopresin, ADH) a oxytocin
    • Řídí tyto funkce:
      • Hlad a příjem potravy
      • Žízeň
      • Sexuální funkce
      • Sekrece působků
      • Řízení funkcí vegetativního nervstva
      • Termoregulace
      • Funkční změny
  • Slinivka břišní – Langerhansovy ostrůvky (porucha vede k cukrovce – diabetu 1. typu, již od počátku s nutností léčby insulinem)
  • Tuková tkáň – tvoří vlastní hormony regulující příjem a zpracování potravy; také zpracovává a v menší míře tvoří pohlavní hormony (tedy např. obézní ženy mohou mít poruchy menstruačního cyklu, obézní muži mohou mít známky nedostatku mužských pohlavních hormonů)
  • Tenké střevo – tvoří hormony přímo regulující příjem a zpracování potravy

 

Působnost hormonů:

  • Od narození po celý život
  • V určitém období (např. růstový hormon)

Onemocnění: Endokrinní poruchy

 

Podle toho, jaké jsou účinky hormonu produkovaného danou žlázou, rozlišujeme:

  • Poruchy hyperfunkční, při kterých jsou účinky hormonu nadměrné (kvůli nadbytečnému množství hormonu, zvýšenému množství nebo citlivosti receptorů)
  • Hypofunkční poruchy, při kterých jsou účinky hormonu příliš nízké

 

Dělení hormonů:

  • podle vzniku
  • podle chemické struktury

 

Hormony odvozené od aminokyselin

  • Hormony štítné žlázy – obrázek str. 81 učebnice
    • Thyroxin (syntetická forma levothyroxinu)
    • Trijodthyronin (liothyronin)
  • Regulace metabolismu (těžké vývojové poruchy, kretenismus)
  • Snížená činnost – únava, slabost, zimomřivost, zvyšování hmotnosti
  • Hypothyreóza – nedostatek hormonů – aplikace Euthyroxu (levothyroxin ve formě sodné soli), liothyronin ve formě sodné soli nebo hydrochloridu
  • Hyperthyreóza – nadprodukce hormonů – thyreostatika, léčba radiojódem, deriváty thiomočoviny (karbimazol, propylthiouracil)

 

Peptidové hormony

A) Hormony hypofýzy

  • regulace růstu, pohlavní a produkční vývoj.
  • řídí žlázy s vnitřní sekrecí
  • hypofýza sama reguluje množství hormonů v krvi (omezení x zvýšení produkce)
  • oxytocin – kontrakce hladkého svalstva (zejména děložní) – vyvolání, urychlení porodu, stimulace laktace
  • vasopressi
    • antidiuretický hormon – regulace krevního tlaku (zvýšení),
    • podporuje zpětnou resorpci vody v ledvinách
    • nedostatek – nadměrné vylučování velmi zředěné moči
  • somatotropin – růstový hormon
  • thyreotropin – řídí činnost štítné žlázy
  • gonadotropní hormony – řídí činnost pohlavních žláz

 

B) Hormony příštítných tělísek

  • 4 tělíska – regulace hladiny vápníku a fosforu v krvi
  • parathormon – zvyšuje hladinu Ca v krvi jeho uvolňováním z kostí, zpětné vstřebávání Ca z moči a ze střev
  • kalcitonin – udržuje konstantní hladinu Ca v krvi
  • Terapie: lososí kalcitonin (účinnější než lidský) – biotechnologicky metodou rekombinantní DNA nebo synteticky

 

C) Hormony slinivky břišní

  • glukagon – zvyšuje hladinu cukru v krvi
  • inzulín – snižuje hladinu cukru v krvi, podílí se na syntéze bílkovin, potlačuje hydrolýzu tuků, dnes výroba lidského inzulínu
  • Diabetes mellitus (cukrovka I., II., III. (porucha přijmu celé slinivky břišní))

 

Hormony steroidnínadledvinky (kortikoidy)

  • mužské pohlavní hormony (androgeny)
  • ženské pohlavní hormony (estrogeny, gestageny)

A) Estrogeny

  • ženské pohlavní hormony (vaječníky)
  • stimulace vývoje primárních a sekundárních ženských pohlavních znaků
  • regulace menstruačního cyklu (s gestageny)
  • estradiol
    • esterifikací vznikají látky s prodlouženým a vyšším účinkem
    • preparát Agofoltin
  • Agostilben
    • úpravou řetězce estradiolu vznikne diethylstilbestrol
    • vyšší účinky, karcinogenní
    • u mužů způsobuje impotenci, vyvolává transsexuální změny

Využití derivátů diethylstilbestrolu – léčba nádorů (karcinom prostaty)

 

B) Gestageny

  • ženské hormony (žluté tělísko, vznikající ve vaječníku z prasklého folikulu po ovulaci)
  • Progesteron
    • příprava děložní sliznice pro ovulaci, udržení těhotenství
  • Norethisteron (přípravek Monogest) – vzniká obměnou struktury
    • progesteronu – úprava nebo posunutí menstruačního cyklu
  • Kombinace s estrogeny – antikoncepční přípravky

 

C) Androgeny

  • mužské hormony (varlata) – rozvoj pohlavních znaků, odpovědné za spermatogenezi (tvorba mužských pohlavních buněk – spermií)
  • stimulace růstu svalové hmoty (anabolický účinek)
  • Antiandrogeny – váží se na receptory androgenů – léčení sexuálních deviací nebo hypersexuality

 

Poruchy nedostatku a nadbytku

Biokatalyzátor Hypostav Hyperstav
Vitamín A šeroslepost
rohovatění kůže
snížená pohlavní aktivita
sklon k zánětům
snížení imunity
osteoporóza = řídnutí kostní tkáně
v těhotenství rozštěpy
Chronická hypervitaminóza – nechuť k jídlu, nauzea, zvracení, hubnutí, průjmy
Akutní hypervitaminóza – zvracení, spavost
Vitamín D únava
bolest svalů a kloubů až svalová ochablost
podrážděnost
nechutenství
vysoký krevní tlak
krvácení dásní
demineralizace kostí
ztráta hmotnosti
nevolnostem
zvracení
zvýšení krevního tlaku
výrazná nechuť k jídlu
pocity žízně
svědění pokožky
průjmy
snižování tělesné hmotnosti
Vitamín H změny na kůži
ztrátou tukových zásob
únavou a ospalostí
vypadávání vlasů
Není možné se předávkovat vitamínem H. Tělo ho dobře vylučuje společně s močí.
Vitamín C únava
změny nálad
modřiny
suchá kůže
lámavé a třepící se vlasy
zpomalené hojení
zhoršení imunity
Krvácivost a zánět dásní či ztráta zubů
bolení v oblasti břicha
průjem
bolest hlavy
nespavost
zvracení
křeče
ledvinové kameny
Thyroxin zhoršení intelektuálních schopností
suchá kůže
křehké nehty
zvýšení hmotnosti
snížená tělesná teplota
otupělost
špatná střevní práce
výskyt poruch v srdci
Zvýšená srdeční frekvence
Tachykardie (rychlé srdeční tep)
Fibrilace síní (porušení srdečních rytmů)
Tromboembolismus (zablokování krevních cév thrombi)

 

Další podobné materiály na webu: