I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í ENZYMY

Transkript

1 = látky, které... bilgické reakce I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 1. Vedu reakci reakčním mechanismem, který má nižší... energii 2. Reakce katalyzvané enzymy prbíhají za mírnějších pdmínek + dbrý výtěžek + rychlst 3. Enzymy jsu specifické katalyzují reakce puze jedné látky neb velmi mezené skupiny látek SUBSTRÁT = látka, které enzym umžňuje reagvat. Klasifikace enzymů: Oxidreduktázy nejběžnější enzymy, katalyzují reakce, které suvisejí s přensem..., vdíku neb s přensem... např. ethanl + NAD + acetaldehyd + NADH + H + je katalyzvána alkhldehydrgenázu Transferázy přenášejí funkční skupiny (-CH 3, -NH 2, P i (fsfátvý in)), např. uracil thymin Hydrlázy katalyzují hydrlytické štěpení, např.: C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 je katalyzvána... sacharóza škrb + H 2 O maltóza je katalyzvána... prteiny + H 2 O aminkyseliny, peptidy je katalyzvána..., např... Lyázy katalyzují nehydrlytické štěpení, eliminace, veducí ke vzniku dvjné vazby

2 dehydratace: dekarbxylace: HOOC Ismerázy katalyzují vnitrmlekulární přeměny H C C HOOC H H C C HOOC H Ligázy katalyzují syntézu jednduchých mlekul na slžitější za sptřeby ATP X + Y + ATP X Y + ADP + P i 1. Které typy enzymů katalyzují následující reakce? a. OOC CH 2 CO COO CH 3 CO COO b. CH 2 =C(CH 3 ) CH 2 CH 2 O P i P i CH 3 C(CH 3 )=CH CH 2 O P i P i c. lipidy + H 2 O glycerl + mastné kyseliny d. HO H O CH 2 CH2 COO - CH 2 COO - CH2 e. C H 3 C OH CH2 OH + 2 ATP H 3 C C OH CH2 O Pi Pi + 2 ADP Struktura enzymů Enzymy = zpravidla bílkviny Některé enzymy (HOLO) se skládají z bílkvinné části (APOENZYMU) a nebílkvinné části (KOFAKTORU) HOLOENZYM (katalyticky aktivní kmplex) = APOENZYM + KOFAKTOR Kfaktry: Inty kvů v metalenzymech Slžky aktivníh místa enzymu - 2 -

3 Umžňují navázání substrátu Stabilizují strukturu enzymu Organická mlekula: KOENZYM = přenáší funkční skupiny, atmy neb elektrny v katalyzvaných reakcích, vázán na enzym slabými silami PROSTETICKÁ SKUPINA = je pevně putána na enzym Některé kenzymy: NAD + (niktinamidadenindinukletid) dvzen d niktinvé kyseliny (vitamín PP) NADP + (niktinamidadenindinukletidfsfát) FAD (flavinadenindinukletid) dvzen d ribflavinu (vitamín B 2 ) Kenzym A dvzen d panthtenvé kyseliny (vitamín B 5 ) Enzymvá kinetika E + S ES E + P E =..., S =..., P =... Rychlst reakce závisí na kncentraci substrátu. Při určité kncentraci substrátu je enzym nasycen substrátem a rychlst reakce už nemůže být zvýšená přidáním dalšíh substrátu. Reakce dsáhne maximální rychlsti. Kncentrace substrátu, při které reakce prbíhá plvinu maximální rychlsti, je dána Michaelisvu knstantu (pr enzym). Závisí na struktuře substrátu, tepltě a ph. A k t i v i t a A k t i v i t a

4 Mechanismus fungvání enzymů Terie zámku a klíče (lck and key thery): enzym bsahuje AKTIVNÍ CENTRUM = VAZEBNÉ CENTRUM + KATALYTICKÉ CENTRUM. 2. Jaké druhy sil mhu půsbit mezi substrátem a vazebným centrem enzymu? Terie indukvanéh přizpůsbení (induced fit thery) Specifičnst enzymatické reakce je zalžena na FLEXIBILNÍ ODPOVĚDI aktivníh centra na substrát. Inhibice enzymů INHIBITOR = látka snižující katalyticku aktivitu enzymu IRREVERZIBILNÍ: inhibitr se váže nevratně na enzym kvalentní vazbu. Funkční skupiny enzymu jsu změněny a enzym ztrácí katalyticku funkci. H 3 C O CH 3 CH O P O CH F H 3 C CH 3 + HO _ CH 2 _ Enz REVERZIBILNÍ: inhibitr se váže vratně na enzym slabými interakcemi Kmpetitivní: inhibitr se spjuje s aktivním centrem enzymu a sutěží něj se substrátem Např. Enzym pr reakci: H 2 C H 2 C HC HC může být inhibván H 2 C - 4 -

5 Nekmpetitivní: inhibitr se většinu neváže na aktivní centrum enzymu, váže se na jinu část mlekuly enzymu kmpetitivní inhibice nekmpetitivní inhibice zpětná vazba: knečný prdukt něklika následných enzymvě katalyzvaných reakcí je inhibitrem první z těcht reakcí. Tímt mechanismem je udržena stálá kncentrace vznikajících látek. A B C D... D je inhibitrem E 1 Enzymy a bitechnlgie Izlvat enzymy z buněk je finančně nákladné, prt se většinu pužívají celé buňky. Prteásy: štěpí.. Bilgické detergenty Ptravinářský průmysl: pekárenství výrba piva Amylásy: štěpí pekárenství výrba piva výrba papíru Fermentace glukózy katalyzvána enzymy z: Kvasinek Bakterií Plísní - 5 -

6 BIOCHEMICKÉ PROCESY - METABOLISMUS Bienergetika = zisk, přens a využití energie v živých rganismech Energie je využívána na: Chemické syntézy Elektricku a smticku činnst Mechanicku práci Tepl Světl Infrmační a regulační činnst Živé systémy knají práci za knstantní teplty a tlaku energetické změny mhu být ppsány Gibbsvu vlnu energií (entalpií). ΔG < 0... exergnická reakce z termdynamickéh hlediska pravděpdbnější ΔG > reakce z termdynamickéh hlediska méně pravděpdbná KATABOLICKÉ PROCESY: rzklad, energie je uvlňvána, ΔG... 0 kj ml 1 ANABOLICKÉ PROCESY: syntéza, energie je sptřebvána, ΔG... 0 kj ml 1 Reakce v živých rganismech neprbíhají dděleně, ale v systémech. Endergnické reakce prbíhají sučasně s exergnickými. Výsledná ΔG < 0. např. glukóza + P i glukóza-6-fsfát + H 2 O ΔG = kj ml 1 ATP + H 2 O ADP + P i ΔG = 30.5 kj ml 1 glukóza + ATP glukóza-6-fsfát + ADP ΔG =... kj ml 1 Metablismus glukózy: C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O ΔH = 2820 kj ml 1 V buňkách prbíhá v pslupnsti krků, které můžeme rzdělit na tři části: Glyklýza: z glukózy na acetyl (vázaný na kenzym A acetyl-ca) Citrátvý cyklus: z acetylu na CO 2 + redukvaná frma NAD (NADH + H + ) a FAD (FADH 2 ) Elektrnvý transprtní řetězec (dýchací řetězec): xidace vdíků z NAD (FAD) na vdu Energie získaná ve všech těcht krcích je ukládána d ATP (GTP): ADP + P i ATP ΔH =32 kj ml 1 Když je ptřeba, je tat energie uvlněna: ATP ADP + P i ΔH =... kj ml 1-6 -

7 LIPIDY POLYSACHARIDY PROTEINY GLUKÓZA + Glyceraldehyd-3-fsfát Fsfenlpyruvát Pyruvát ACETYLKOENZYM A CH 3 CO SCA Oxalacetát Citrát NADH Iscitrát NAD + Malát NAD + CO 2 NADH α xglutarát Fumarát NAD +, GDP FADH 2 CO 2 FAD Sukcinát NADH, GTP - 7 -

8 Elektrnvý transprtní řetězec (dýchací řetězec) -v každém citrátvém cyklu prběhnu čtyři dehydrgenační krky: třikrát NAD + + 2H NADH + H + FAD + 2H FADH 2 Vdíkvé atmy jsu xidvány mlekulárním kyslíkem na vdu. Tat xidace prbíhá pmcí řady elektrnvých transferů. NADH + O 2 FADH 2 + O 2 Uvlněná energie je skladvána v... Většina mlekul ATP vytvřených během xidace glukózy vzniká v dýchacím řetězci. 3. Vytvřte vzrce intů účastnících se citrátvéh cyklu: fsfenlpyruvát citrát iscitrát α-glutarát sukcinát fumarát malát xalacetát Když víte, že: α glutarvá kyselina = 2-xpentandivá fumarvá kyselina = trans butandivá xalacetát = in kyseliny xalctvé = xbutandivé citrónvá kyselina = 2-hydrxyprpan-1,2,3-trikarbxylvá sukcinvá kyselina = butandivá kyselina malát = in kyseliny jablečné = hydrxybutandivé pyruvát = anin kyseliny pyrhrznvé = 2-xprpanvé 4. Jaké typy enzymů katalyzují fáze citrátvéh cyklu: