Hormony, enzymy – maturitní otázka

ošetřovatelství

Otázka: Hormony, enzymy

Předmět: Biologie

Přidal(a): ZelenýJalovec

Enzymy

Složení enzymů

apoenzym(bílkovina) + kofaktor(nebílkovinná část)
Kofaktor může být:
- Prostetická skupina(pevně vázaný kofaktor), např.: pyridoxalfosfát(aminotransgerázy)
- Koenzym(volný disociabilní kofaktor), např.: koenzym A
Kofaktory stabilní při zahřátí, většina proteinů denaturuje teplem
Jednosložkové enzymy: tvoří pouze bílkovina
Dvousložkové enzymy: tvoří komplex – holoenzym, apoenzym + kofaktor

Klasifikace enzymů

číslo	třída	katalyzovaná reakce	příklad
1.	oxidoreduktasy	Přenos elektronů (oxidace a redukce) mezi dvěma substráty	laktátdehydrogenasa
2.	transferasy	Přenos charakteristických skupin mezi dvěma substráty	Alaninaminotrans-ferasa ALT
3.	hydrolasy	Hydrolytické štěpení substrátů	Pepsin, trypsin, lipasa, amylasa
4.	lyasy	Nehydrolytické štěpení substrátů, spojení 2 molekul bez účasti ATP	aldolasa
5.	isomerasy	Vzájemné přeměny izometrů	Glukosa-6-fosfátiso-merasa
6.	ligasy	Slučování dvou molekul za současné spotřeby energie vzniklé štěpením ATP	Synthetasy, DNA-ligasa

6 tříd, kt se dále dělí na podtřídy a podpodtříd
Každý enzym má kodové číslo(první číslo označuje třídu, druhé podtřídu, třetí podpodtřídu, čtvrté je pořadové číslo enzymu v podpodtřídě, např.: 1.1.1.27 laktátdehydrogenasa
Funkce enzymů: biokatalyzátory, snižují aktivační energii chemické reakce probíhající v org.

Názvosloví enzymů

Triviální(pepsin)
Systematické: kmen + koncovka –asa, kmen tvoří název substrátu + název reakce
- Např.: laktátdehydrogenasa

Struktura a mechanismus působení

Substrát S se váže na aktivní centrum enzymu E- prostor na povrchu nebo uvnitř polypeptidového apoenzymu, na jehož velikosti a tvaru se podílejí postranní řetězce alespoň 3 AMK(např.: cysteinu, serinu, zásaditých a kyselých AMK), eventuálně kofaktor a jiné faktory(např.: kovové ionty Mn²⁺) -> dochází ke konformační změně molekuly enzymu- přizpůsobení se tvaru molekuly substrátu -> vzniká komplex enzym-substrát(ES), kt se rozpadne za vzniku produktu P

E + S – ES – P + E

Kofaktory jsou donory nebo akceptory protonů, elektronů nebo atomových skupin při enzymové reakci( např.: přenos vodíku – NAD⁺, přenos acetylu- koenzym A)
Substrátová specifita: určitý enzym katalyzuje chemickou reakci, kt se zúčastní jen určitý substrát(sacharasa katalyzuje hydrolýzu sacharosy)
Specifita účinku: enzymy katalyzují pouze jedinou konkrétní reakci, působí jen na určité skupiny substrátu( enzym alfa-amylasa katalyzuje hydrolýzou pouze alfa-1,4 glykosidových vazeb přítomných ve škrobu nebo glykogenu, ale nikoliv hydrolýzu beta-1,4 glykosodových vazeb přítomných v celuloze)
Isoenzymy: formy enzymu katalyzující stejnou chemickou reakci(v různých orgánech), liší vzájemně primární skupinou bílkovinné části(apoenzymu), mají rozdílnou pohyblivost v elektrickém poli, stanovení jejich hodnoty má diagnostický význam, např.: 5 forem laktátdehydrogenasy(myokard, játra)
Michaelisova konstanta K_m: základní konstanta charakterizující afinitu enzymu k substrátu
- Čím je vyšší, tím je afinita k substrátu nižší- číselně se rovná koncentraci substrátu, při kt rychlost enzymové reakce dosahuje polovinu maximální rychlosti V_max

Aktivita enzymu

aktivita enzymu, jež je schopná přeměnit 1 mol substrátu za sekundu-A katal, v klinické biochemii menší jednotka mikrokatal

faktory ovlivňující aktivitu enzymů:

množství substrátu: rychlost enzymové koncentrace roste s koncentrací substrátu až do obsazení aktivních center
množství enzymu: rychlost roste s koncentrací enzymu, je-li dostatek enzymu
pH prostředí: většina organismů má v těle optimální pH v rozmezí 6-8, optimum pepsinu je pH 2, trypsinu je pH 9
teplota prostředí: optimum je teplota lidského těla
iontová síla prostředí
redoxní potenciál: význam při působení oxidoreduktas
aktivátory: látky zvyšující rychlost reakce
inhibitory: látky snižující rychlost enzymové reakce

Mechanismy regulace enzymové aktivity

Reverzibilní inhibice aktivního centra:

Kompetitivní inhibice: podobnost struktury inhibitoru se substrátem, soutěž o vazebné místo, lze tlumit zvýšením koncentrace substrátu(K_m roste, V_max se nemění)
Nekompetitivní inhibice: inhibitor nesoutěží o vazebné místo, váže se mimo aktivní centrum a vyvolá změnu struktury bílkoviny(terciální a kvartérní), tím změnu aktivního centra, zpomalení reakce(K_m se nemění, V _max se snižuje)
Akompetitivní inhibice– inhibitor se váže pouze na komplex enzym-substrát zpomalení reakce(K_m i V_max se snižuje)
Ireverzibilní inhibice:inhibitor se váže kovalentně nebo pevně na reaktivní skupiny(-OH,-SH) enzymu(apoenzymu nebo kofaktoru), že z této vazby nemůže být vytěsněn(mechanismus účinku léků, vazba těžkých kovů Hg,Cu,Pb)
Allosterická regulace(aktivaci nebo inhibice: aktivátor nebo inhibitor se váže na určité místo podjednotky mimo aktivní centrum a změní konformaci molekuly allostetického enzymu(enzym s několika bílkovinnými podjednotkami), buď dojde k aktivaci enzymu nebo k jeho inhibici
Kovalentní modifikace: děje se fosforylací hydroxylové skupiny enzymu a tím se enzym může aktivovat nebo inaktivovat(glykogensynthasa/fosforylasa)
Limitovaná proteolýza: odštěpení čísti polypeptidového řetězce proenzymu za vzniku enzymu, např.: pepsinogen – pepsin
Indukce syntézy enzymu(tvorba nového enzymu) nebo represe syntézy enzymu(potlačení biosyntézy enzymu): množství enzymu v buňce může být regulováno podporou jeho syntézy nebo jeho degradace(účinek léků)
Zpětnovazebná regulace: konečný produkt může aktivovat nebo inhibovat svoji vlastní syntézu- inhibice nebo aktivace alosterických enzymů

Využití enzymů v praxi

Součást pracích prášků- zvyšují účinnost odstraňování skvrn i při nižších teplotách
šetří energii i v potravinářském, textilním a papírenském průmyslu, v odpadovém hospodářství
Proteolytické enzymy –např.: v mlékárenském průmyslu jako syřidla (chymosin) nebo k přípravě hypoalergeního mléka
Pomocí enzymatického štěpení trisacharidů v luštěninách lze připravit takové luštěniny, které nenadýmají
V lékařství lze podávat enzymy jako náhradu chybějících enzymů při poškození slinivky břišníči při léčbě některých onemocnění
Při perorálnímpodávání enzymů, které mají usnadnit trávení či metabolismus
při restaurování uměleckých předmětů, převážně malby

Hormony

Charakteristika hormonů

funkce: látky uvolňující se z buněk, v nichž vznikly, a putující krevní cestou k cílovým buňkám jiných vzdálených tkání, zde se vážou na receptory cílových buněk a stimulují, tlumí nebo mění jejich funkce
hormonální regulace biochemických dějů:
- indukce: hormony indukují syntézu enzymů
- represe: hormony potlačují syntézu enzymů
- ovlivnění aktivity enzymů:
receptory-specifické bílkovinné struktury, jejichž prostřednictvím se vliv hormonů na enzymy realizuje:
membránové receptory jsou na povrchu membrán cílových buněk, selektivně vážou jen určitý hormon(glukagon, adrenalin, insulin)
intracelulární receptory jsou přítomné v cytosolu nebo jádře cílových buněk, kde dochází k vazbě hormonu(steroidní hormony)

Význam hormonů

rozdělení hormonů podle původu:

rostlinné
- fytohormony: heteroauxin(3-indolyloctová kyselina-růstový hormon rostlin)
- gibereliny
ferohormony
lidské hormony

rozdělení podle struktury:

odvozené od AMK:
- tyroxin(tetrajodthyronin), trijodthyronin- štítná žláza, vzniká z tyrosinu, reguluje řadu metabolických pochodů během života- vitální funkce
- adrenalin(dřeň nadledvin, vzniká z tyrosinu- zvyšuje odbourávání glykogenu v játrech a ve svalech(zvyšuje hladinu glukosy v krvi), stimuluje štěpení tukův v tukové tkáni
peptidové nebo bílkovinné
- parathormon-peptid(příštítná tělíska)- zvyšuje hladinu vápníku v krvi, urychluje odbourávání(rozpouštění) kostí, zvyšuje resorpci vápníku ve střevě
- kalcitonin-peptid(štítná žláza)- regulace hladiny vápníku(snižuje hladinu vápníku v krvi a podporuje jeho ukládání v kostech)
- insulin– peptid(slinivka břišní)- regulace metabolismu sacharidů a lipidů(zvyšuje průnik glukosy do buněk a urychluje glykolýzu)
- glukagon– peptid(slinivka břišní)-působí opačně než inzulin
steroidní hormony
- aldosteron(mineralokortikoid)- základní význam v hospodaření se sodnými a draselnými ionty, a tím i v metabolismu vody(syntéza v kůře nadledvin)
- kortisol(glukokortikoid) hormon kůry nadledvin, jeho účinek se projevuje zvýšeným katabolismem bílkovin, aktivací procesů glukoneogenézy, lipolýzy
- estrogeny(ženské pohlavní hormony)- vliv na genitální cykly, sekundární pohlavní znaky
- androgeny(mužské pohlavní hormony)- vliv na vývin druhotných pohlavních znaků, anabolický účinek

Další podobné materiály na webu: