Enzymy, vitaminy, nukleové kyseliny, proteosyntéza

 

   Otázka: Enzymy, vitaminy, nukleové kyseliny, proteosyntéza

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): Tess Burianová

 

 

Enzymy

  • Látky bílkovinné povahy
  • Biokatalyzátory – reakce v živém organismu
  • Enzymově katalyzované reakce rychlejší než chemicky k. r.
  • Teplota do 100 °C, konstantní tlak, bez objemových změn, většina v neutrálním prostředí
  • Bez vedlejších produktů

 

Princip fungování

  • Reakční kinetika – reakční koordináta zobrazující změny energie částic při reakci
  • Aktivační energie – nutné dodat EA aby reakce proběhla, při enzymové Katalýze snižování EA

 

Druhy enzymů

  • Jednosložkové
  • Dvousložkové: apoenzym, kofaktor (koenzym, prostetická složka)

 

Specifita enzymů

  • Specifita účinku – ovlivňují určitý typ reakce
  • Specifita substrátová – ovlivňují určitý substrát, zodpovídá za ni apoenzym

 

Princip fungování

Aktivní místo

  • Určitý prostorový tvar a funkční skupiny (určují afinitu k substrátu)
  • Tvar umožňuje navázání substrátu:
    • Teorie zámku a klíče: vazebná místa jsou tvarem komplementární k substrátu
    • Teorie indukovaného přizpůsobení: enzym není pevná struktura, obepíná substrát

 

Podmínky působení enzymů

  • 1 katal = množství enzymu, které způsobí přeměnu 1 molu substrátu za 1 sekundu
  • Teplota: jen úzké rozmezí teplot (příliš vysoká = denaturace)
  • pH: většina aktivní v úzkém rozmezí pH v neutrálním prostředí (výjimka trávicí soustava)
  • Koncentrace enzymu a substrátu: vyšší = rychlejší

 

Vliv aktivátorů

  • Zymogen = proenzym
  • Látky zvyšující aktivitu enzymu
  • Aktivace např. pomocí iontů Mn 2+, Zn 2+
  • Příklad: v TS aktivované lipázou

 

Vliv inhibitorů

  • Látky snižující aktivitu enzymu
  • Kompetitivní i.: soutěží se substrátem o navázání na aktivní místo enzymu, lze ho vytěsnit vyšší koncentrací substrátu
  • Nekompetitivní i.: vazba na komplex enzym-substrát, strukturní změny v aktivním místě (= neúčinnost), nelze ho vytěsnit (otrava těžkými kovy)
  • Allosterická i.: některé enzymy kromě aktivního místa i allosterické místo, inhibitor se na něj naváže, prostorová změna v aktivním místě (= neúčinnost)
  • substrátem a produktem: substrát ve velkém nadbytku, více molekul substrátu na 1 aktivní místo, zpomalení nebo zastavení reakce

 

Oxidoreduktasy

  • Katalyzují přenos e-, H, O
  • Koenzymy: NAD, NADP, FMN, FAD, cytochromy
  • Redukční substrát + NAD+ <–> oxidační substrát + NADH + H+

 

Transferasy

  • Přenos funkčních skupin a celých molekul
  • Koenzymy: ATP, koenzym A

 

Hydrolasy

  • Katalyzují hydrolické štěpení substrátu (štěpení za účasti vody)
  • Např.: glykosidasy, peptidasy, lipasy
  • Neobsahují koenzymy, místo nich často kovové ionty

 

Lyasy

  • Katalyzují nehydrolitické štěpení (štěpení bez účasti vody)
  • Např.: Dekarboxylasy
  • Koenzymy: koenzymy transferas

 

Izomerasy

  • Katalyzují reakce uvnitř molekuly 1 substrátu (přesun atomů a skupin mezi C)
  • Většinou neobsahují koenzymy

 

Ligasy (syntetasy)

  • Katalyzují syntézu jednoduchých molekul na složitější, spotřeba ATP
  • Koenzymy: koenzymy transferas

 

Vitaminy

  • Přírodní látky, v malém množství nezbytné pro život, v R i Ž
  • Potrava zdroj vitaminů nebo provitaminů (přemění se na vitaminy až v organismu)

 

Funkce vitaminů

  • Katalyzátory (složka enzymů)
  • Ochrana proti nežádoucím oxidačním reakcím v organismu
  • Účast při oxidačně-redukčních dějích
  • Nejsou zdrojem energie

 

Základní pojmy

  • Hypovitaminosa: snížený příjem vitaminu, projevuje se poruchami nebo poškozením org.
  • Avitaminosa: úplný nedostatek vitaminu, nemoci beri-ber, kurděje, křivice…
  • Hypervitaminosa: předávkování vitaminem, pouze u vitaminů rozpustných v tucích
  • Antivitaminy: ruší účinek vitaminů

 

Vlastnosti

  • Snadno podléhají oxidaci (urychlená zahřátím, reakcí s kationty kovů, působením kys. a zás…)
  • Různá struktura: deriváty heterocyklů (B), sacharidů (C), isoprenoidů (A,D)
  • Rozpustnost v tucích (A, D, E, K), ve vodě (C, B-komplex)

 

Vitaminy rozpustné v tucích

Vitamin A (retinol)

  • Tvorba zrakového pigmentu a epitelu, antioxidant
  • Výskyt: Játra, žloutek, máslo, sýr, tuk mořských ryb, forma provitaminu (beta-karoten), v R (mrkev)
  • Nedostatek: šeroslepost, vysychání rohovky a spojivky, drsná kůže, zastavení růstu

 

Vitamin D (kalciferol)

  • Nejvýznamnější D3 cholekalciferol a ergokalciferol
  • Řídí metabolismus Ca, P
  • Výskyt: Játra, žloutek, máslo, tuk mořských ryb, ozáření pokožky UV zářením
  • Nedostatek: křivice (měknutí a deformace kostí)
  • Přebytek: ledvinové kameny, selhání ledvin

 

Vitamin E (tokoferol)

  • Antioxidant (ochrana bb membrán), podpora činnosti pohlavních žláz
  • Výskyt: rostlinné oleje, obilné klíčky, salát
  • Nedostatek: svalová ochablost, poruchy CS, u zvířat neplodnost

 

Vitamin K (fylochinon)

  • Srážení krve
  • Výskyt: listová zelenina, produkovaný v těle střevními bakteriemi
  • Nedostatek: poruchy srážlivosti, krvácivost

 

Vitaminy rozpustné ve vodě

Vitamin B1 (thiamin)

  • Metabolismus sacharidů
  • Výskyt: obiloviny, kvasnice, luštěniny, vnitřnosti, žloutek, vepřové maso
  • Nedostatek: únava, křeče, trávicí poruchy, nervové poruchy
  • Avitaminosa: beri-beri

 

Vitamin B2 (riboflavin)

  • Koenzym oxidoreduktas FMN a FAD
  • Výskyt: maso, mléko, vejce, kvasnice, vnitřnosti
  • Nedostatek: záněty koutků a rtů, poškození sliznice a kůže, kožní choroby, zastavení růstu

 

Vitamin B6 (pyridoxid)

  • Metabolismus AK
  • Výskyt: maso, žloutek, kvasnice
  • Nedostatek: porucha tvorby hemoglobinu, záněty kůže a sliznic, epileptické záchvaty

 

Vitamin B12 (kobalamin)

  • Krvetvorba, ne v R, pouze v Ž
  • Výskyt: játra, vejce
  • Nedostatek: chudokrevnost, degradace míšních nervů

 

Nikotinamid (vit. PP, amid kys. nikotinové)

  • Koenzymy oxidoreduktas NAD+, NADP+
  • Výskyt: játra, ledviny, kvasnice, obilné klíčky, libové maso
  • Nedostatek: křeče, nervové poruchy
  • Avitaminosa: pelagra (záněty kůže, průjem, nervové poruchy)

 

Vitamin C (kys. L-askorbová)

  • Derivát glukosy
  • Vstřebávání Fe, tvorba červených krvinek, podpora srážení krve, odolnost vůči infekcím, antioxidant
  • Výskyt: ovoce, zelenina, syrové maso, nepasterizované mléko
  • Nedostatek: záněty dásní, uvolňování zubů, krevní výrony
  • Avitaminosa: kurděje

 

Vitamin H (biotin)

  • Správná fce kůže
  • Výskyt: vejce, játra, maso, zelenina, kvasnice, tvořen střevními bakteriemi
  • Nedostatek: kožní choroby, nechutenství, únava

 

Nukleové kyseliny

  • Biopolymery, ve všech bb a virech
  • Nosič genetických informací, které se přepisují z NK do struktury bílkovin
  • DNA (jádro), RNA (cytoplazma)

 

Složení

  • Cukerná složka (pentosa)
    • DNA: 2-deoxy-β-D-ribosa
    • RNA: β-D-ribosa
  • Dusíkatá báze
    • Purinové báze A, G
    • Pirimidinové báze C, T, U
    • A, G, C v obou, T u DNA, U u RNA
  • Zbytek kys. fosforečné
  • Nukleosid = cukerná složka + dusíkatá báze
    • spojení N-glykosidovou vazbou
    • adenosin, guanosin, cytidin, thymidin, uridin
  • Nukleotid = nukleosid + zbytek kys. Fosforečné
    • Vznik: esterifikace hydroxylové skupiny vázané na 5. C cukerné složky nukleosidů kys. Fosforečnou
  • DNA a RNA = spojení nukleotidů esterovou vazbou

 

Historie

  • 1868, izolace koncem 19. St.
  • Složení a struktura objasněna 1953 – Watson a Crick – Nobelova cena

 

Struktura

  • Primární
    • Pořadí nukleotidů (bází) v polynukleotidovém řetězci
    • Esterová vazba mezi zbytkem kys. fosforečné na 5. uhlíku nukleotidu A a hydroxylovou skupinou na 3. uhlíku pentosy nukleotidu B
    • Fosfodiesterová vazba = uklík 3’ – 5’
  • Sekundární
    • Prostorové uspořádání polynukleotidového řetězce
    • DNA dvoušroubovice, RNA jednovláknová se 2 úseky téhož vlákna do dvoušroub.
    • Spojení mezi vlákny – H-vazby mezi bázemi (princip komplementarity)
    • Komplementarita: C — G, A – T u DNA, C — G, A—U u RNA

 

DNA

  • Deoxyribonukleová kyselina
  • Genetická informace bb, v jádrech, úseky s více informacemi = geny
  • Pořadí bází v DNA = kódovaná primární struktura bílkovin
  • Vázaná na histony (speciální bílkoviny) > součást chromozomů

 

RNA

  • Ribonukleová kyselina
  • m-RNA (mediátorová, informační, messenger)
    • Obsahuje přepis informace z DNA o primární struktuře
    • Přenos genetické informace z jádra BB do cytoplasmy
    • Matrice pro syntézu bílkovin
  • r-RNA (ribozomová)
    • Stavební kámen ribozomů (v nich syntéza bílkovin)
  • t-RNA (transferová)
    • Přenos AK z cytoplasmy do ribozomu
    • Pro každou specifická trojice nukleotidů (antikodon, komplementární báze)

 

Nebezpečné NK

  • Součást virů, řídí vlastní reprodukci v hostitelské bb
  • Retroviry – onkoviry (rakovina), lentiviry (HIV)

 

Proteosyntéza

  • Biosyntéza bílkovin
  • Informace o primární struktuře AK v bílkovinné molekule DNA

 

Transkripce

  • Přepis informace o nukleotidovém složení DNA do m-RNA (jádro -> cytoplasma)
  • Rozpletení DNA (polymeráza) > na jednom z vláken přepis struktury do m-RNA > m-RNA se váže s ribozomy > matrice nepoškozena (vlákna se opět spojí)

 

Translace

  • Překlad pořadí nukleotidů z m-RNA do AK vznikajícího polypept. řet. (bílkoviny)
  • AK na místo syntézy transport pomocí t-RNA
  • Druh AK určí kodon > ke každému antikodon > každá t-RNA specifická pro určitou AK





Další podobné materiály na webu: