Děje v živých soustavách (enzymy, vitamíny, hormony)

 

   Otázka: Děje v živých soustavách (enzymy, vitamíny, hormony)

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): Anna

 

Enzymy

  • biokatalyzátory – nic v těle neproběhne bez enzymů ( i v těle prokaryotní buňky)
  • poprvé byly nalezeny v kvasnicích
  • většinou bílkovinné nebo výjimečně z RNA
  • katalyzátor = látka ovlivňující reakční rychlost do reakce vstoupí, vede ji jiným mechanismem a vychází z ní
  • aktivační energie = minimální energie, která je potřebná proto, aby reakce proběhla
  • katalyzátor aktivační energii snižuje
  • chemická rovnováha = koncentrace produktů a reaktantů konstantní
  • neovlivňují rovnováhu, pouze rychlost reakce

 

  • Vlastnosti enzymů
    • snižuje hodnotu aktivační energie
    • účinnější než umělé katalyzátory – fungují za mírných podmínek
    • každá přeměna je enzymatická
    • smrtelná teplota člověka je 42 – 43 °C → dochází ke denaturaci bílkovin (nenávratné poškození)
    • 1 enzym dokáže přeměnit až 50 000 molekul /sekundu
    • pH okolo 7, žaludek okolo 2, střeva okolo 4
    • substrátová specifita
      • 1 enzym katalyzuje pouze 1 substrát
    • skupinová specifita
      • 1 enzym katalyzuje více substrátů
    • enzymy působí v komplexech (metabolická dráha)

 

  • Struktura enzymů
    • globulární struktura
    • aktivní centrum – místo na enzymu kam se váže substrát
    • vazba substrátu – princip zámku a klíče
    • slabé vazebné interakce – není energeticky náročná
    • bílkovina
    • složený enzym = bílkovina + nebílkovinná část
    • holoenzym = apoenzym + kofaktor

 

  • kofaktor může být:
    • prostetická skupina – pevně vázaná na apoenzym, ionty Cu2+, Zn2+
    • koenzym – navázaná slabě, může přecházet na jiný enzym, vitaminy – některé si dokážeme tvořit sami A,D,E,K, ostatní musíme přijmout z potravy
    • enzym je bez koenzymu neaktivní

 

  • Rychlost enzymatické reakce
    • co jí ovlivňuje:
      • množství substrátu → čím více substrátu, tím rychlejší je reakce
        • aA + bB → cC
        • H2 + Cl2 → 2HCl
        • v = k × c(A)a × C (B)b
      • množství enzymů → čím více substrátu, tím je rychlejší reakce (dokud nejsou obsazená aktivační centra)
      • pH → žaludek nízké pH, střeva vyšší pH
      • teplota prostředí → rychlost roste s teplotou do mezních 43° (u člověka)

 

  • Klasifikace
    • základem je typ reakce, kterou katalyzují
    • oxidoreduktázy
      • redoxní reakce
      • přenos H+ a e
      • oxidace = ztráta elektronů
      • vždy obsahují koenzym
      • Alkoholdehydrogenáza
        • CH3 – CH2– OH + NAD+ → CH3 – C – OH + NADH – H
        • nikotinamidadenindinukleotid
        • dokáže navázat H+ a odevzdat ho

 

  • transferázy
    • umožňuje přenos atomů nebo atomových skupin CH3, NH2, P
    • hexokinoza
      • D-glukoza + ATP → D-glukóza – 6- fosfát + ADP
      • syntéza → makroenergetické vazby

 

  • hydrolázy
    • zajišťuje hydrolytické štěpení vazeb za spotřeby vody
    • 30% všech enzymů
    • trávící enzymy
    • lipáza
      • triacylglycerol → glycerol + 3 mastné kyseliny
    • peptidáza
      • bílkoviny → peptidy -(pepsin, tripsin) → AMK
    • alfa amilázy
      • polysacharidy → oligosacharidy
    • ATP áza
      • ATP + H2O → ADP + P + E

 

  • lyázy
    • nehydrolytické štěpení vazeb
    • často dochází k odštěpení molekul H2O, NH3, CO2
    • dekarboxylace:

 

  • izomerázy
    • dojde k přeskupení atomů nebo atomových skupin uvnitř molekuly
    • vznik izomerů
    • glukozafosfátizomeráza
      • D- glukoza – 6- fosfát → D-fruktoza-6- fosfát
    • lygázy / syntetázy
      • umožňují skladné reakce

 

  • Aktivace a inhibice enzymů
    • Inhibice
      • kompetitivní (konkurenční) inhibice
        • vratná reakce
        • inhibitor má podobnou strukturu jako substrát
        • konkurenční proto, že spolu bojují o aktivní centrum
      • nekompetitivní (nekonkurenční) inhibice
        • inhibitor se naváže slabou vazebnou interakcí (vodíkový můstek, disulfidické můstky,…) mimo aktivní centrum bez spotřeby, uvolnění energie
        • změní se terciérní struktura bílkoviny
        • spíše nevratná
      • ireverzibilní inhibice
        • inhibitor se váže kovalentní vazbou na aktivní i mimo aktivní centrum
        • je nevratná → mění strukturu
        • Pb2+ , Hg2+

 

  • Aktivace
    • nejčastěji kationty kovů (hořečnaté kationty) nebo pH
    • neaktivní pepsinogen v žaludku → pepsin
    • neaktivní tripsinogen ve střevech → tripsin
    • koenzym může být i aktivátorem

 

  • Allosterická aktivace & inhibice
    • enzymy s kvartérní strukturou
    • v enzymech je allosterické centrum
    • produkt a substrát jsou inhibitorem a aktivátorem
    • buňka potřebuje produkt, proto se aktivuje substrát
    • aktivace enzymu substrát se váže na allosterické centrum enzymu 2
    • produkt inhibuje enzym 1

 

 

  • Význam enzymů pro člověka
    • prací prostředky – odstraňují bílkovinné nečistoty
    • mikrobiologické reakce – kvasný průmysl, pečivo, kyselina citronová, antibiotika

 

Třída Enzymy Katalyzované reakce Příklad
1 Oxidoreduktasy Oxidace a redukce

přenos elektronů, vodíku nebo reakce s kyselíkem

Dehydrogenasy, oxidasy
2 Transferasy Přenos skupin atomů mezi dvěma substráty (z donoru na akceptor) Aminotrasnferasy, fosforylasy
3 Hydrolasy Hydrolytické štěpení kovalentních vazeb Lipasy, amylasy, peptidasy
4 Lyasy Nehydrolytické štěpení vazeb C – C. Vznikdvojné vazby, případně adice na dvojnou vazbu Dekarboxylasy
5 Izomerasy Intramolekulární strukturní přeměny substrátu (izomerace) Triosafofátiomerasa
6 Ligasy (synthetasy) Spojení dvou molekul za účasti makroergické vazby (ATP)

X + Y + ATP → X-Y + ADP + P

DNA- polymerasa

 

Vitamíny

  • mikromolekulární organické látky, které jsou nezbytné pro život organismů → účastní se metabolismu
  • tvoří koenzymy → bez koenzymu nemůže enzym fungovat
  • mikroorganismy a rostliny si dokáží vytvořit vlastní
  • pro živočichy jsou esenciální (=nezbytné) látky, nutné dodávat v potravě
    • přijímané buď hotové v potravě
    • jako provitaminy, které si už dokážeme přetvořit sami nebo pomocí mikroorganismů, mikroflóry
    • získáme jí pomocí symbiózy s mikroflórou (E.Coli)
  • avitaminóza – úplně chybí vitamíny → nemoc /porucha
  • hypovitaminóza – snížený obsah vitaminů v těle
  • hypervitaminóza – nadměrný příjem vitaminů (vitaminů rozpustných v tucích)

 

Vitamíny rozpustné v tucích

  • A- retinol
    • diterpen
    • vzniká v játrech z betakarotenu (v mrkvi)
    • nedostatek: šeroslepost, tvrdnutí epitelů, zastavení růstu
    • nezbytný pro oční purpur
    • zdroje: máslo, rybí tuk, mléko
  • D-kalciferol
    • účastní se metabolismu vápníku
    • vzniká ze slunce v kůži (UV záření)
    • zajišťuje ukládání vápníku Ca2+ a fosforu PO4v kostech
    • nedostatek: křivice – nedostatek vitamínu D v dětství, deformace dolních končetin
    • hypervitaminóza: zpětné vyplavování Ca2+ z kostí, Ca2+se ukládá do měkkých tkání, srdce, stěny cév, oční čočka, ledviny
  • E – tokoferol
    • antioxidant
    • u člověka není znám nedostatek
    • u zvířat dochází k atrofii varlat, ochabnutí svalů
  • K-fylochinon
    • účastní se srážení krve
    • produkován mikroorganismy
    • protrombin
    • nedostatek: zvýšená krvácivost
    • nadbytek: embolie, trombózy
    • zdroj: listová zelenina, špenát, brokolice, kapusta
  • F
    • esenciální mastné kyseliny
    • omega mastné kyseliny

 

Vitamíny rozpustné ve vodě

  • Vitamin C – kyselina L- askorbová
    • proti kurdějím
    • denní dávka 80mg
    • podporuje imunitní systém proti infekcím a únavě
    • umožňuje syntézu kolagenu, antioxidant
    • enzymatický přenašeč vodíkových protonů
    • většina živočichů si ho dokáže vytvořit – kromě člověka, primátů, morčat
  • Vitamin PP – kyselina nikotinová
    • proti pelagrový vitamin
    • součást NAD a NADP
    • nedostatek: chroroba pelagra – porucha nervů, trávící a kožní soustavy
    • zdroj: kvasnice, játra, maso, ryby
  • Vitamin B1 – Thiamin
    • důležitý pro metabolismus sacharidů
    • nedostatek: únava, křeče, trávící a nervová poruchy
    • avitaminóza vede k onemocnění BERI-BERI (nervové onemocnění)
    • zdroje: obiloviny, kvasnice, luštěniny, vnitřnosti, žloutek, vepřové maso
  • Vitamin B2 – Riboflavin
    • součást flavoproteinů, enzymů účastnících se oxidačně – redukčních procesů
    • nedostatek: záněty ústní dutiny, koutků, rtů, poškození sliznic, kůže, zastavení růstu
    • zdroje: maso, mléko, vejce, játra, kvasnice
  • Vitamin B5 – kyselina Panthotenová
    • základem koenzymu A
    • podílí se na syntéze bílkovin a oxidačně – redukčních procesech
    • nedostatek: nervové poruchy, křeče
    • zdroje: maso, sýry, kvasnice, játra, luštěniny
  • Vitamin B6 – Pyroxidin
    • součást enzymů podílejících se na metabolismu aminokyselin
    • nedostatek: porucha tvorby hemoglobinu, záněty kůže a sliznic, epileptické záchvaty
    • zdroje: játra, celozrnné obilné výrobky, vaječný žloutek, kvasnice
  • Folacin – kyselina Listová
    • ovlivňuje metabolismus aminokyselin
    • nezbytný pro tvorbu červených krvinek
    • nedostatek: poruchy syntézy bílkovin, chudokrevnost
    • zdroje: játra, vejce, listová zelenina, kvasnice
  • Vitamin B12 – kobalamin
    • pouze v živočišných buňkách
    • zajišťuje normální průběh krvetvorby
    • nedostatek: chudokrevnost, degenerace míšních nervů
    • zdroje: játra, maso, je tvořen střevními bakteriemi
  • Biotin
    • významný koenzym, podporuje růst a dělení buněk
    • nedostatek: kožní choroby, nechutenství, únava
    • zdroje: játra, zelenina, maso, kvasnice, je tvořen střevními bakteriemi

 

 Hormony

  • chemické látky, které se podílejí na řízení organismu
  • ovlivňují metabolismus, duševní a fyzický vývoj jedince, rozmnožování
  • hospodaří s vodou a minerálními látkami
  • mění propustnost membrány
  • aktivuje enzymy
  • regulují syntézy bílkovin
  • produkce: endokrinními žlázami . Přímo do krve, tkáněmi
  • mají vlastní autoregulaci
  • Hypotalamo – hypofyzální soustava/systém

 

  • adenohypofýza: spojená cévami s hypothalamem
    • Každý z 6 hormonů adenohypofýzy má své 2 regulační hormony
    • růstový hormon (somatotropní hormon, STH)
    • luteotropní hormon (prolaktin, LTH)
    • thyreotropní hormon (TSH)
    • folikuly stimulující hormon (FSH)
    • luteinizační hormon (LH)
    • adrenokortikotropní hormon (ACTH)
    • endorfiny

 

  • negativní zpětná vazba:
    • snížení somatotropinu → hypothalamus produkuje libertiny → ty zvýšší produkci somatotropinu → zvýší se koncentrace somatotropinu v adenohypofýze
    • zvýšení somatotropinu → hypothalamus produkuje statiny → sníží se produkce somatotropinu

 

  • pozitivní zpětná vazba
    • například oxitocin
    • čím větší kontrakce → tím více oxytocinu

 

Fenolické hormony

  • ve vzorci je vázaná -OH skupina
  • Trijodtyranin
    • prohormon thyroxin
    • produkovaný štítnou žlázou (evolučně nejstarší endokrinní žláza)
    • ovlivňuje metabolismus, termoregulace, růst a vývoj
    • nedostatek: kretenismus, vznik strumy
    • nadbytek: Basedova choroba

 

  • Adrenalin × Noradrenalin
    • oba produkované dření nadledvin
    • protišokové hormony
    • připravují nás na fyzickou zátěž
    • neurotransmitery
    • když se stresujeme, ale nevybouříme se → angina pectoris
  • Melatonin
    • zajišťuje biorytmus
    • produkovaný během spánku
    • produkovaný epifýzou (šišinkou)
  • Serotonin
    • tkáňový hormon, vzniká v nervové tkáni (mozek)
    • neurotransmiter
    • řídí rytmy, zjišťuje zužování cév
    • vyplavuje se sportem

 

Steroidní hormony

  • Glukokortikoidy
    • zvyšují hladinu cukru v krvi
    • Kortisol
      • zvyšuje imunitní reakci
      • protizánětlivý účinek
    • Mineralokortikoidy
      • Aldosterol
        • práce s minerály a vodou = hospodaří s nimi
        • řídí zpětnou absorbci sodíku
      • Gonády
        • testosteron
          • sekundární pohlavní znaky
          • spermatogeneze
          • proteosyntéza
          • ve varlatech
        • estrogeny
          • estradiol
          • oogeneze
        • progesteron
          • v průběhu těhotenství
          • ovlivňuje menstruační cyklus → zabraňuje ovulaci

 

Peptidické hormony

  • ADH – Adiuretický hormon
    • působí na Henleovu kličku → zpětná reabsorbce vody
    • hypothalamus
  • Oxytocin
    • stahy hladké svaloviny
  • Hormony adenohypofýzy
    • Endorfiny
      • opioidní hormony
      • výplava při sportu, námaze → dobrá nálada, tlumí bolest
    • Inzulin
      • váže se na membránu → glukóza prostupuje do buňky → sníží hladinu glukózy v krvi
      • dříve se vyráběl ze slinivky jatečních zvířat
      • dnes se gen na tvorbu inzulinu zakomponuje do bakterie
    • Glukagon
      • antagonista inzulinu
      • štěpení glykogenu na glukózu
    • Kalcitonin
      • snižuje hladinu Ca2+
      • štítná žláza
    • Parathormon
      • hormon příštítných tělísek
      • zvyšuje hladinu Ca2+
    • Choriogonadotropin
      • ovlivňuje vývoj zárodku a blastuly






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: