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
