|
Bielkovinová časť |
Nebielkovinová časť |
|
|
apoenzým |
kofaktor |
Anorganické molekuly, katióny kovov Zn2+ |
|
koenzým |
Organická molekula - vitamíny |
|
|
Prostetická skupina |
Pevne viazaná kovalentnou väzbou - Hem v hemoglobíne |
|
V horeuvedenej tabuľke je znázornené rozdelenie enzýmu na bielkovinovú a nebielkovinovú časť.
Mechanizmus pôsobenia enzýmov
Substrát sa naviaže na takzvané aktívne miesto. Aktívne miesto je časť apoenzýmu, ktorá je tvorená zoskupením aminokyselín. Tvar aktívneho miesta je zhodný s tvarom substrátu. Vďaka tomu substrát zapadne do aktívneho miesta ako kľuč do zámky. Vtedy sa vytvorí komplex enzým – substrát. Prebehne reakcia a z aktívneho miesta sa uvoľní produkt. Substrát sa na aktívne miesto viaže vodíkovými väzbami, elektrostatickými silami alebo van der Waalsovými silami.
Špecifickosť enzýmov
Enzýmy majú podobné vlastnosti ako iné chemické katalyzátory. Líšia sa však od nich:
-
Substrátovou špecifickosťou – zodpovedá za ňu apoenzým. Teda každý enzým katalyzuje len určitú biochemickú reakciu určitého substrátu.
-
Špecifickosťou účinku - zodpovedá za ňu koenzým . Teda určitý enzým katalyzuje iba jednu z termodynamicky možných premien substrátu.
-
Stereošpecifickosťou – vyjadruje ju schopnosť katalyzovať len premenu jedného enantioméru.
Rýchlosť enzýmovej reakcie
Aktivita enzýmu je daná rýchlosťou biochemickej reakcie, ktorú daný enzým katalyzuje. Rýchlosť enzýmovej reakcie je ovplyvnená:
-
Koncentráciou substrátu – zvyšovaním koncentrácie substrátu sa zvyšuje aj rýchlosť enzýmovej reakcie. Avšak rýchlosť sa zvyšuje len kým nenastane nasýtenie enzýmu substrátom. Vtedy koncentrácia substrátu dosiahne takzvaný saturačný bod. Po tom už nie je možné zvyšovaním koncentrácie substrátu urýchliť chemickú reakciu, pretože v saturačnom bode už nie sú voľné žiadne aktívne miesta na enzýmoch.
-
Koncentráciou enzýmu – zvyšovaním koncentrácie enzýmu sa zvyšuje rýchlosť enzymatickej reakcie, ale iba ak je prítomné dostatočné množstvo substrátu.
-
Teplotou prostredia – zvyšovaním teploty rastie aj rýchlosť enzýmovej reakcie, ale iba v rozmedzí 10 – 40°C. Pri vyššej alebo nižšej teplote je aktivita enzýmu potlačená. Vysoká teplota vedie k denaturácii enzýmu.
-
Hodnotou pH – väčšina enzýmov katalyzuje biochemické reakcie iba v určitom úzkom rozpätí pH. Optimálna je tak hodnota 6.0 – 7.0. Veľmi zásadité alebo veľmi kyslé prostredie vedie k denaturácii enzýmu.
-
Prítomnosťou aktivátora – aktivátor zvyšuje aktivitu enzýmu.
-
Prítomnosťou inhibítora – inhibítor je látka, ktorá aktivitu enzýmu znižuje.
Pôsobenie aktivátora Aktivácia - zvýšenie činnosti enzýmu, prebieha rôznymi spôsobmi:
-
Premenou neaktívnej formy enzýmu, tzv. proenzýmu, odštiepením časti molekuly proenzýmu. Zvyčajne sa odštepuje časť polypeptidového reťazca s nízkou molekulovou hmotnosťou. Tým sa uvoľní prístup substrátu k aktívnemu miestu enzýmu.
-
Enzým môžeme aktivovať aj jeho chemickou modifikáciou (napr. fosforylovaním) alebo pôsobením katiónov kovu (napr. Zn2+, Mg2+). Enzým s kovom môže vytvoriť komplex, alebo sa len zúčastňuje reakcie enzýmu, alebo sa môže naviazať na substrát.
-
Alosterická aktivácia enzýmu - aktivátor sa naviaže na enzým mimo aktívneho centra (na alosterické miesto). Tým sa nepriamo vytvárajú vhodné podmienky na naviazanie substrátu na aktívne miesto enzýmu.
.png)
Pôsobenie inhibítora
Podľa toho akým spôsobom sa inhibítor naviaže na enzým rozlišujeme:
-
Kompetitívna (konkurenčná) inhibícia - v tomto prípade sa inhibítor podobá na substrát. S enzýmom súťaží o naviazanie na aktívne miesto a tým dochádza k zabráneniu vzniku komplexu enzým - substrát. Proces je vratný, pretože nadbytkom substrátu sa dá inhibícia odstrániť.
-
Nekompetitívna inhibícia – inhibítor sa viaže mimo aktívneho miesta enzýmu a tým dochádza k zabráneniu vzniku produktu. Vytvára sa tak neaktívny komplex enzým – inhibítor. Táto inhibícia vratná nie je.
.png)
-
Alosterická inhibícia – dochádza k naviazaniu inhibítora na špeciálne miesto v molekule enzýmu. Toto miesto nazývame alosterické miesto. Spôsobuje to zmenu konformácie povrchovej štruktúry enzýmu aj aktívneho miesta, tým sa zabráni naviazaniu enzýmu na substrát.
.png)
Klasifikácia enzýmov
Enzýmy delíme na:
-
Oxidoreduktázy
-
Transferázy
-
Hydrolázy
-
Lyázy
-
Ligázy
-
Izomerázy
|
Skupina enzýmov |
Pôsobenie |
Chemická rovnica |
Príklad biochemickej reakcie |
|
Oxidoreduktázy |
- katalyzujú oxidačno–redukčné reakcie, teda prenos vodíka, elektrónov. - katalyzujú reakcie s kyslíkom |
Ared + Box ↔ Aox + Bred |
Etanol → acetaldehyd |
|
Transferázy |
- katalyzujú prenos skupín atómov z jednej zlúčeniny na druhú |
A-B + C ↔ A+ B-C |
ATP + glukóza → glukóza-6-fosfát |
|
Hydrolázy |
- katalyzujú hydrolytické štiepenie substrátu (štiepenie za prítomnosti vody) |
A-B + H2O ↔ A-H + B-OH |
Triacylglycerol → glycerol + mastné kyseliny |
|
Lyázy |
- katalyzujú nehydrolytické štiepenie (nie je potrebná prítomnosť vody) |
A + B ↔ A-B |
Dekarboxylácia aminokyselín |
|
Ligázy (syntetázy) |
- katalyzujú syntézu jednoduchých molekúl na zložitejšie, pri tom sa spotrebúva ATP |
A ↔ izo A |
Glukóza-6– fosfát → fruktóza-6-fosfát |
|
Izomerázy |
- katalyzujú reakcie vo vnútri molekuly jedného substrátu, presúvajú atómy, atómové skupiny z jedného uhlíka na druhý |
A + B +ATP ↔ A-B + ADP + Panorg |
|
|
Skupina enzýmov |
Príklad enzýmu |
Koenzým danej skupiny enzýmov |
|
Oxidoreduktázy |
Oxidázy, peroxidázy, dehydrogenázy |
NAD+ (nikotínamidadeníndinukleotid), NADP+ (nikotínamidadeníndinukleotidfosfát), FMN(flavínmononukleotid), FAD(flavínadeníndinukleotid) |
|
Transferázy |
Karboxyltransferázy, metyltransferázy, aminotransferázy |
Koenzýmom je ATP (adenozíntrifosfát). Koenzým A |
|
Hydrolázy |
Glykozidázy, peptidázy, lipázy, proteázy |
Ich súčasťou nie sú koenzýmy, ale často kovové ióny |
|
Lyázy |
dekarboxylázy |
Obsahujú často koenzýmy transferáz |
|
Ligázy (syntetázy) |
Acetyl – CoA - syntetáza |
Obsahujú často koenzýmy transferáz |
|
Izomerázy |
cis-trans-izomerázy |
Väčšinou neobsahujú koenzýmy |
Poznámky: ATP – je súčasťou enzýmov, ktoré katalyzujú prenos fosfátových skupín Koenzým A – prenáša acyly – zvyšky karboxylových kyselín, napríklad acetylkoenzým A. Acetyl je zvyšok kyseliny octovej. Izomerázy – menia polohu skupín na chirálnom uhlíku. - Monoaminooxidáza – enzým zodpovedný za odbúravanie molekúl, ktoré prenášajú vzruchy medzi nervovými bunkami.
Vitamíny
Všeobecná charakteristika vitamínov
-
nízkomolekulové organické látky, nevyhnutné v stopových množstvách pre fungovanie organizmu, pre rast a biologické funkcie organizmu a pre život.
-
vyššie organizmy si ich nevedia syntetizovať - musia prijímať v potrave – pre človeka a živočíchy sú vitamíny esenciálne. (Ľudské telo si nedokáže všetky vitamíny vyrobiť samo, produkuje ich v nedostatočnom množstve. Tvorbu vitamínu D v koži stimuluje napríklad slnko (ultrafialové žiarenie), v črevách človeka existujú baktérie, ktoré produkujú vitamín B7 (biotín) a vitamín K. Ostatné vitamíny nie je ľudské telo schopné syntetizovať, a preto by sme ich mali prijímať v dostatočnej miere v potrave, aby sa nestalo, že ich bude mať nedostatok.
-
mikroorganizmy, rastliny a niektoré nižšie organizmy si ich syntetizujú z jednoduchých zlúčenín.
-
priamym zdrojom vitamínov môže byť potrava alebo vitamínové výživové doplnky. Okrem vitamínov obsahuje aj provitamíny. Provitamíny sú látky, ktoré sa na vitamín premieňajú až v organizme.
-
nepredstavujú pre organizmus zdroj energie
-
sú zložkou enzýmov
-
zúčastňujú sa na redoxných dejoch v organizme
-
pôsobia proti oxidačným dejom v organizme
-
označujú sa veľkými písmenami abecedy, napríklad vitamín A alebo vitamín C.
-
označujú sa aj názvami, ktoré sú odvodené od ich chemickej štruktúry, napríklad kyselina askorbová = vitamín C.
Hypovitaminóza - je spôsobená zníženým príjmom určitého vitamínu. Prejavy - rôzne poruchy a ochorenia, ktoré niekedy môžu viezť až k poškodeniu organizmu.
Avitaminóza -Je dôsledok úplného nedostatku určitého vitamínu v tele.
Hypervitaminóza - Je spôsobená zvýšeným obsahom vitamínu v tele, hrozí len pri vitamínoch, ktoré sú rozpustné v tukoch.
Vlastnosti vitamínov
-
ľahko podliehajú oxidácii (oxidácia vitamínov sa urýchľuje pôsobením tepla, kyselín, zásad, svetla, alebo pôsobením niektorých kovov ako je napríklad železo),
-
z chemickej stránky to môžu byť deriváty heterocyklických zlúčenín, napríklad vitamín B, deriváty sacharidov, napríklad vitamín C a podobne.
Na základe rozpustnosti rozlišujeme vitamíny:
-
Vitamíny rozpustné vo vode - nachádzajú sa vo vodnom prostredí vo vnútri bunky. Ich funkcia vo vnútri bunky je nasledovná: slúžia ako prekurzory pre špecifické kofaktory.
Vitamín B1 – (tiamín) - dôležitý pri metabolizme sacharidov. Nedostatok = kŕče, únava, nervové poruchy, poruchy trávenia, ochorenie beri beri – je dôsledkom avitaminózy. Zdroje – obilniny, droždie, bravčové mäso. ODD – 1.2 mg. Vitamín B2 – (riboflavín) – súčasť flavoproteínov. Flavoproteíny sa zúčastňujú na oxidoredukčných dejoch. Nedostatok = zápaly ústnych kútikov, perí, zápaly sliznice, kože, zastavený rast. Zdroje – mlieko, vajíčka, pečeň, atď. ODD – 1.7 mg. Vitamín B5 – kyselina pantoténová – tvorí základ koenzýmu A, podieľa sa na syntéze bielkovín, podieľa sa na oxidačných a redukčných dejoch v organizme. Nedostatok = nervové poruchy, kŕče. Zdroje – mäso, syr, vajíčka, pečeň. DDD – 6 až 8 mg. Vitamín B6 – pyridoxín. Je súčasťou enzýmov, ktoré sa zúčastňujú na metabolizme aminokyselín (transaminázy). Nedostatok = zápal kože, sliznice, epileptické záchvaty, poruchy tvorby hemoglobínu. Zdroje – vajíčka, obilniny, droždie, pečeň. DDD – 1.5 – 2 mg. Niacín – kyselina nikotínová a nikotínamid – súčasť NAD a NADP – sú to koenzýmy oxidoreduktáz – vplývajú na energetický metabolizmus. Nedostatok = kŕče, nervové poruchy. Zdroje – ryby, mäso, droždie, strukoviny. DDD – 10 mg. Folacín (kyselina listová) – vplýva na metabolizmus aminokyselín, zúčastňuje sa tvorby červených krviniek. Nedostatok = chudokrvnosť, porucha tvorby bielkovín. Zdroje – pečeň, vajíčka, listová zelenina. DDD – 0.4 mg. Vitamín B12 – kobalamín, kyanokobalamín – zabezpečuje krvotvorbu. Nedostatok = chudokrvnosť, degenerácie nervov miechy. Zdroje: pečeň, tvoria ho črevné baktérie, mäso. DDD – 3 – 31 mikrogramov. Biotín – podpora delenia buniek. Nedostatok = kožné choroby, únava, nechutenstvo. Zdroje - vajíčka, pečeň, zelenina, droždie, tvoria ho aj črevné baktérie. DDD – 0.5 – 1 mg. Vitamín C – kyselina askorbová – významný pri vstrebávaní železa, tvorbe kolagénu, tvorbe protilátok, podporuje zrážanie krvi, antioxidant. Nedostatok = zápaly ďasien, zvýšené krvácanie, znížená odolnosť voči infekciám. Avitaminóza = skorbut. Zdroje – zelenina, ovocie, citrusy, kapusta, zemiaky. DDD – 60 – 200 mg. - vitamín C
-
Vitamíny rozpustné v tukoch (vitamín A, vitamín D, vitamín E, vitamín K)
Vitamín A – retinol – antioxidant, podporuje zdravý zrak. Nedostatok = šeroslepota, vysychanie rohovky a spojivky, zlý stav kože, zastavenie rastu. Zdroje – mlieko, vajíčka, syry, maslo, rybí tuk, v mrkve sa nachádza jeho provitamín beta – karotén. DDD – 1 mg.
-
molekula vitamínu A
Zdroj:
Vitamín D – kalciferol – riadi metabolizmus vápnika a fosforu, podporuje vstrebávanie a ukladanie vápnika a fosforu v kostiach. Nedostatok = deformovanie a mäknutie kostí –
krivica. Zdroje – rybí tuk, maslo, vajíčka, vzniká pri ožarovaní pokožky UV žiarením. DDD
-
0.025 mg.
-
molekula vitamínu D
Zdroj:
http://www.impactlab.com/wp-content/uploads/2008/03/vitamind.jpg
Vitamín E – tokoferol – významný antioxidant, ochrana bunkových membrán, podporuje
činnosť pohlavných žliaz. Nedostatok = poruchy cievneho systému, svalová ochabnutosť.
Zdroje – oleje, obilie. DDD – 12 – 20 mg.
-
molekula vitamínu E
Zdroj:
Vitamín K – fylochinón – významný pri procese zrážania krvi a pri syntéze protrombínu
v pečeni. Nedostatok = poruchy zrážanlivosti krvi. Zdroje – listová zelenina, tvoria ho
črevné baktérie. DDD 0.14 mg.
Hormóny
Hormóny sú chemické látky, ktoré sú do krvi vylučované žľazami s vnútornou sekréciou – endokrinnými žľazami. Vplývajú na činnosť rôznych orgánov. Sú prenášané krvou k cieľovým orgánom a cieľovým tkanivám v organizme.
Chemická štruktúra hormónov je rôzna a podľa toho ich môžeme rozdeliť do rôznych skupín:
-
Hormóny peptidového a bielkovinového charakteru - sem patria hormóny adenohypofýzy, inzulín, glukagón, kalcitonín a podobne.
-
Hormóny steroidnej povahy – hormóny kôry nadobličiek – kortikoidy a hormóny pohlavných žliaz – pohlavné hormóny.
-
Deriváty tyrozínu – sem patria hormóny drene nadobličiek – adrenalín, noradrenalín a tyroidné hormóny štítnej žľazy tyroxín a trijódtyronín.
-
Oxidačné produkty kyseliny arachidónovej – prostanoidy. K nim patria prostaglandíny, tromboxany, prostacyklíny a leukotriény. Nie sú to práve hormóny ale modifikujú účinok hormónov.
Peptidové hormóny
Oxytocín – hormón zadného laloku hypofýzy. Je zodpovedný za sťahy hladkého svalstva (napríklad pri pôrode)
Antidiuretín ADH – hormón zadného laloku hypofýzy, zvyšuje krvný tlak a podporuje spätnú resorpciu vody v obličkách.
Adrenokortikotropný hormón ACTH – hormón predného laloku hypofýzy, vplýva na činnosť obličiek.
Inzulín – hormón pankreasu, reguluje hladinu glukózy v krvi.
-
molekula inzulínu
-
Zdroj:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d9/Insulin.jpg
Steroidné hormóny
Patria sem ženské aj mužské pohlavné hormóny, ktorými sú napríklad testosterón, progesterón, estradiol a hormóny kôry nadobličiek – kortikoidy. Steroidné hormóny sú produkované pohlavnými žľazami, kontrolujú pohlavné pochody a nástup sekundárnych pohlavných znakov.
Estrogény – ženské pohlavné hormóny. Vylučujú ich vaječníky. Estrogény sú zodpovedné za riadenie menštruačných cyklov ženy a vývoj sekundárnych pohlavných znakov u ženy. Napríklad: estradiol.
Gestagény – ženské pohlavné hormóny. Vylučuje ich žlté teliesko. Riadia tehotenstvo a pripravujú sliznicu maternice na prijatie oplodneného vajíčka.
Testosterón – mužský pohlavný hormón. Vplýva na vývoj mužských sekundárnych znakov a pohlavných orgánov.
Hormóny kôry nadobličiek
Glukokortikoidy – do tejto skupiny hormónov patrí aj hormón kortizol. Riadi metabolizmus všetkých živín.
Mineralokortikoidy – patrí sem aldosterón, vplýva na metabolizmus sodíka.
-
rastový hormón
Zdroj:
(Rastový hormón je hormón peptidového charakteru. Je vylučovaný predným lalokom hypofýzy.)
Mechanizmus pôsobenia hormónov
Prvým stupňom pôsobenia hormónu je jeho interakcia so špecifickým receptorom v cieľovej bunke na princípe zámky a kľ