Enzymy, vitamíny, hormony a jejich význam pro biologickou funkci živých organismů

 

   Otázka: Enzymy, vitamíny, hormony

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): VityVity

 

 

 

 

Enzymy, vitamíny, hormony a jejich význam pro biologickou funkci živých organismů

 

Enzymy

– látka sloužící jako biokatalyzátory

 

historie:     

1787 – FERMENTY (kvasné procesy – fermentace)

1878 – enzym

1926 – bílkovinná povaha

od 60. let 20. století – výroba (prací prostředky)

– jen při nízkých teplotách (jinak denaturace)

– základem enzymu je globulární bílkovina

– pro biologickou funkci je rozhodující terciární (resp. kvartérní) struktura enzymu

– princip účinku enzymů

– snížení aktivační energie

– enzymová reakce probíhá jiným mechanismem přes jiné meziprodukty

– přes komplex enzym-substrát

 

– rozdíl mezi enzymy a katalyzátory:

– základem enzymu je globulární bílkovina

– aktivní centrum – místo, na které se váže substrát

– prostorové uspořádání, které tvarově odpovídá substrátu

– přirovnání „ruka + rukavice“

– 1 molekula enzymu může za 1s přeměnit 50 000 molekul substrátu

– 1 chemická reakce, 1 enzym

– část enzymu může katalyzovat několik substrátů

– specifický účinek

– funkční – váže se k určitému typu reakce

– substrátová – k přesně určenému substrátu

– struktura

– jednoduchá globulární bílkovina

– více podjednotek → kvartérní soustava

– haloenzym – aktivní enzym, skládá se z:

– apoenzym – bílkovinná složka

– koenzym/prostetická skupina/kofaktor – nebílkovinná složka – může se vázat na různé části enzymů, přenášet látky, e-, je vázán volně

– NAD+, NADP+, FAD – přenáší proton mezi různými substráty

– ATP – přenáší fosfát

– specifický účinek

– faktory ovlivňující rychlost enzymových reakcí

– teploty – kolem 60°C dochází k denaturaci

 

– regulace činnosti enzymů

– aktivace x inhibice

a) Aktivace

1) allosterická aktivace

– enzymy mají kromě aktivačního i allosterické centrum

– enzym je neúčinný → naváže se aktivátor → změna konformace (prostorového uspořádání) → navázání substrátu

 

2) proteolytické štěpení

– odštěpení části řetězce, která brání navázání substrátu, kryje aktivní centrum

 

b) Inhibice

1) kompetitivní (soutěživá)

– není trvalá, pokud se zvýší koncentrace substrátu, tak se zlepší ve prospěch substrátu

 

2) Nekompetitivní

– inhibitor je kation kovu

– enzymové jedy (Hg, Pb, W,…)

– nevratně se naváží

 

3) allosterická

– enzym má navázaný substrát, je potřeba vypnout reakci, inhibitor se naváže na allosterické centrum, změní se konformace a substrát se již nemůže navázat

– Názvosloví enzymů

– nejstarší       koncovka -in              (trypsin, pepsin, ptyalin)

– 1883             koncovka -áza            (amyláza, hydroláza)

– 1961             systémové názvosloví – Mezinárodní unie biochemie

– substrát + reakce + -áza

– DNA-polymeráza

 

– podle typu katalyzované reakce se dělí enzymy na 6 tříd

a) oxidoreduktázy ( katalyzují redoxní reakce – přenášejí e-, H+ mezi substráty)

CH3CHCOO-             →        CH3CCOO-                dehydrogenace – oxidace

OH                                           O

laktát → pyruvát → laktátdehydrogenáza

 

b) transferázy (přenos skupin atomů mezi substráty – NH2, fosfát, CH3)

– obsahují kofaktor – nebílkovinná složka

– aminotransferázy

 

c) hydrolázy (štěpí chemické vazby za účasti vody)

– bez kofaktorů (čistě jednoduché bílkoviny)

– proteázy (trávicí enzymy – pepsin, tripsin, ptyalin – amyláza)

– glykosidázy, esterázy, lipázy, nukleázy

 

d) liázy (synthasy)

– složené bílkoviny

– nehydrolytické štěpení vazeb

– dekarboxylázy (štěpí CO2)

– pyruvátdekarboxyláza (pyruvát na acetylkoenzym A)

 

e) isomerázy

– jednoduché bílkoviny

– citrátisomeráza – přenos skupiny -OH z polohy, kde je neoxidovatelná do polohy, ve které z ní lze lehce odštěpit vodík (isocitrát)

 

f) ligázy (synthetasy)

– obsahují kofaktory

– vznik energeticky náročných vazeb za uvolnění energie ATP

– karboxylázy – přeměna pyruvátu na oxalacetát

→ pyruvátkarboxyláza

– význam enzymů

– prací prášky – max do 60°C

– izolované enzymy (používají se v genovém inženýrství – RESTRIKČNÍ ENDONUKLEÁZY – štěpí DNA na určitých místech, tam, kde ji rozštěpí, se může navázat jiná část)

– kvašení (potraviny)

– čistírny odpadních vod (bakterie disponující enzymatickými látkami)

 

Vitaminy

– nízkomolekulární sloučeniny s významnými biologickými funkcemi

– jsou součástí kofaktorů enzymů (→ nedostatek by mohl být fatální)

– vyšší organismy je musí přijímat v potravě = esenciální

– hypervitaminóza – velký  příjem vitaminů

– hypovitaminóza – nízký příjem vitaminu

– avitaminóza – úplný nedostatek

– provitamin – neúčinná forma vitaminu

 

– rozdělení

a) vitaminy rozpustné v tucích (A, D, E, K)

– A – retinol

– diterpen, alkohol

– provitamin β-karoten (tetraterpen, jeho rozštěpením vzniká A)

– nedostatek – šeroslepost

 

– D – kalciferoly

– provitamin ergosterol – steroid

– není steroid jako jeho provitamin

– zajišťuje vstřebávání Ca do kostí

– nedostatek způsobuje měknutí kostí → křivice (rachitida)

 

– E – tokoferoly

– v mladých rostlinných buňkách

– antioxidanty

– „vitaminy mládí“ – vliv na dozrávání buněk

– nedostatek způsobuje špatnou obranyschopnost, neplodnost, anémii u novorozenců

 

– K – fylochinony

– antihemoragické – účastní se srážení krve, zajišťují syntézu protrombinu

– produkován střevními bakteriemi

    b) rozpustné ve vodě

    – C – kyselina L-askorbová

    – sacharidový derivát

    – zajišťuje redoxní děje v organismech

    – nedostatek – kurděje

     

    – B1 – thiamin

    – nedostatek – poruchy NS – beri-beri

     

    – B2 – riboflavin

    – základ koenzymu oxidoreduktáz (FAD)

    – nedostatek – poruchy látkové přeměny, poruchy kůže, sliznic

     

    – B5 – kyselina pantothenová

    – základ koenzymu A

    – nedostatek – poruchy metabolismu

     

    – B6 – pyridoxin

    – derivát pyridinu

    – zajišťuje přeměny AMK

    – nedostatek – poruchy metabolismu, nervové činnosti

     

    – PP – niacin

    – nikotinamid – koenzym oxidoreduktáz (NADP, NAD)

    – kyselina listová

    – zbytky kyseliny glutamové (p-aminobenzoová)

    – nedostatek – porucha tvorby krvinek

     

    Hormony

    – chemické látky, které regulují (mění aktivitu) enzymových systémů

    – zajišťují specifickou a účinnou regulaci metabolismu a činnosti buněk

    – indukují (vyvolávají) nebo reprimují (potlačují) enzymy

    – působení       – dostane se do buňky a tam působí

    – naváže se na receptor buňky a ten pak vyvolá sled událostí uvnitř buňky

    – v obou případech je zapotřebí receptor na membránách

    – deriváty AMK, peptidy a bílkoviny

    – vysoce účinné i v malém množství

    – doba působení – minuty i týdny

    – hormonální regulace – řízení činnosti organismu pomocí hormonů

    – zpětná vazba – hormony regulují organismus, ale organismus ovlivňuje produkci hormonů

    – např.: sníží se Ca2+ v krvi, zvýší se produkce hormonu, zvýší se Ca2+ v krvi, sníží se produkce hormonu

     

    1) Rostlinné hormony – fytohormony

    – regulace vývoje a růstu rostlin

    – stimulátory

    – inhibitory

    – auxiny

    – stimulují buněčné dělení, větvení, zrání plodů

    – aromatický charakter s COOH

    – přirozené – kyselina indolyl-3-octová – nejvíce zastoupena

    – vzrostný vrchol stonku, podporuje adventivní růst

    – syntetické – připraveny uměle

    – cytokininy

    – podpora cytokineze, aktivního a dělivého růstu

    – vznik v kořenech

    – kyselina abscisová – inhibitor

    – ve stárnoucích listech a plodech

    – zpomaluje růst, dělení buněk

    – dormace – vegetativní spánek

     

    2) Živočišné hormony

    a) bezobratlí

    – ekdyson – steroid, „svlékací hormon“

    – neotenin – juvenilní hormon

    – izoprenoid

    – larvální stadium – udržuje tvar a růst larvy

    – feromony

    – chemické komunikační látky

    – atraktanty, poplašné, shlukovací

     

    b) obratlovci

    – peptidy, deriváty AMK, bílkoviny, steroidní (pohlavní, z kůry nadledvinekú

    – řídící centrum          hypothalamus

    hypofýza (podvěsek mozkový)

    – štítná žláza – tyroxin

    – ovlivňuje látkovou výměnu v tělních buňkách

    – obsahuje jod

    – dřeň nadledvin – adrenalin

    – kůra nadledvin kortikosteron

    aldosteron

    kortikoidy

    – nezbytné

    – steroidní testosteron

    progesteron

    estrogen

    – slinivka břišní largenhansovy ostrůvky

    inzulín (snižuje hladina glukozy)

    glukagon (zvyšuje hladina glukozy)

    – šišinka (výběžek mezi mozkovými polokoulemi) – fotorecepční orgán

    – melatonin

    – brzdí produkci gonádotropních hormonů

    – brzdí rozvoj pohlavních orgánů






    —————————————————————————

     Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

     Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

     Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

    —————————————————————————

    Další podobné materiály na webu: