Enzymy a vitamíny

Enzymy = látky, které katalyzují průběh chemických reakcí v org.
- urychlují je (snížením aktivační energie)
- umožňují průběh chemických reakcí za mírných podmínek v org. (teplota, stálý tlak, většinou neutrální pH)
- enzym má specifitu substrátu, tj. určuje, které výchozí látky = substráty budou reagovat, a má specifitu účinu - tj. určuje jaký určitý jeden typ chemické reakce proběhne a citlivě ji reguluje

Třídy enzymů podle chemických reakcí, které katalyzují:
1) Oxidoreduktázy - katalyzují redox reakce - proto musí umět přenášet elektrony, respektive atomy vodíku (to všechno mění oxidační čísla atomů v org. sloučeninách), obsahují např. jako koenzym NAD+ NADP+
2) Transferázy - kat. přenos skupin i celých molekul mezi dvěma substráty, obsahují jako koenzym např. Koenzym A
3) Hydrolázy - katalyzují štěpení různých vazeb hydrolyticky-tj. vodou - vazba se rozštěpí a na jednu stranu vleze H+
a na druhou OH-
4) Lyázy - kat. taky štěpení vazeb, ale jinak než hydrolyticky
5) Izomerázy - kat přeměny v rámci 1 molekuly
6) Ligázy - katalyzují syntézu molekul za současné spotřeby energie ( z ATP)

ENZYMY---JEDNOSLOŽKOVÉ- pouze z bílkoviny
---DVOUSLOŽKOVÉ = HOLOENZYMY - z bílkovinné složky = apoenzym (nese specifitu substrátu +z nebílkovinné složky= kofaktor- (ten nese specifitu účinu) - většinou se jedná o koenzym

Enzymy katalyzují reakci tak, že nejprve vytvoří se substrátem labilní enzymsubstrátový komplex. (Substrát se váže do tzv. aktivního centra enzymu, které je u holoenzymů tvořeno koenzymem. Každý enzym je pro určitý substrát "přesně ušitý" ; to je právě ta specifita substrátu, která se někdy přirovnává jako zámek-klíč.) K vytvoření tohoto komplexu je zapotřebí menší aktivační energie. Komplex enzym-látka se pak rychle mění na produkty a enzym se uvolňuje.

Enzymová aktivita = rychlost katalyzované reakce závisí:
1) na teplotě - optimální je 10°- 40°. Při vyšších nebo naopak nižších teplotách je naopak aktivita enzymu omezena. Enzymy jako látky bílkovinné povahy jsou totiž velmi citlivé vůči teplotě.
2) na pH - většina enzymů je aktivní pouze v úzkém rozmezí pH
3) na množství substrátu - rychlost stoupá, dokud se neobsadí všechna aktivní centra enzymu
4) na množství enzymu - čím víc enzymu, tím větší rychlost - za předpokladu, že máme dost substrátu.
5) na aktivátorech a inhibitorech:

Většina enzymů je produkována v neaktivní formě - jako tzv. proenzym. Na aktivní formu přejde buď v reakčním prostředí, nebo vlivem aktivátorů. Aktivátory mají totiž schopnost odstranit řetězce, které v proenzymu úmyslně blokují aktivní centrum. Aktivátory mohou být některé ionty - např. Mn2+, Zn2+, Co2+...
Oproti tomu inhibitory aktivitu enzymů snižují.
Druhy inhibic:
1) Ke kompetitivní inhibici dojde tehdy, pokud se inhibitor, který je v dostatečné koncentraci, naváže místo substrátu do aktivního centra. Tím enzym zablokuje a reakce neprobíhá. Pokud se ale zvětší koncentrace substrátu, zase se to dá do pořádku.
2) Při nekompetitivní inhibici se inhibitor naváže až na komplex enzym - substrát, čili reakci zablokuje v půlce, a ta už se nemůže dál hnout. Navíc to enzym změní, takže ho navždy vyřadí ze hry. Není vratná.
3) Při allosterické inhibici se inhibitor sice nenacpe do aktivního centra, ale do zbylé části enzymu. Tahle změna struktury však také vede k tomu, že enzym přestane být reakční vůči svému substrátu.


Vitaminy jsou přírodní látky. Mikroorganismy, rostliny a jednodušší živočichové si je umí sami syntetizovat. Vyšší organismy a i člověk to však neumí. Vitaminy jsou pro nás tedy esenciální látky a jsme odkázáni na jejich příjem v potravě. Často je získáváme ve formě provitaminů. Ty jsou vitamínům velice blízké, snadno se na ně v organismu přemění, ale samy nejsou funkční.
Vitaminy jsou pro život velmi důležité. Nedostatek určitého vitaminu se označuje jako hypovitaminóza. Naprostý nedostatek vitamínů způsobuje závažná onemocnění = avitaminózy. Naopak předávkování vitaminem se nazývá hypervitaminóza. K ní ale dochází pouze v případě vitaminů rozpustných v tucích. Nadbytek vitaminů rozpustných ve vodě je rychle vyloučen pryč močí.
Vitaminy rozpustné v tucích:
Vitamín A = retinol = axeferol
- terpenický alkohol ze 4 isoprenových jednotek
- nachází se v játrech, v rybím tuku, ve žloutku a v másle
- provitamín A = betakaroten (v mrkvi, salátu, paprice a ovoci) se přeměňuje na vit. v játrech
- nedostatek vyvolává šeroslepost, vysychání a rohovatění sliznic, zastavení růstu

Vitamín D = karciferoly
- steroid
- nachází se v játrech, ve žloutku a v másle
- vzniká přeměnou provitamínu D = ergosterol = základní steroid kvasinek, v kůži vlivem UVzáření
- spolupůsobí při ukládání Ca a P do kostí
- nedostatek způsobuje nemoc křivici = rachitis, její příčinou je nedostatečná mineralizace kostí
- může dojít k otravě vitamínem D (vede k přehnané kalcifikaci tkání)

Vitamín E = tokoferoly
- chinon s postranním isoprenovým řetězcem
- nachází se v rostlinných olejích, klíčcích a v listech salátu
- nedostatek vede k neplodnosti, ochablosti svalstva a k poruchám cévního systému

Vitamín K = fylochinony
- derivát naftochinonu
- nachází se v kapustě, špenátu, kopřivách, produkují ho i mikroorganismy a střevní bakterie
- nedostatek způsobuje zvýšenou krvácivost krve, neboť se snižuje její srážlivost
- u rostlin zajišťuje průběh fotosyntézy

Vitamíny rozpustné ve vodě:
Vitamíny skupiny B = B-komplex
Vitamín PP = nakotinamid = niacin
- složka koenzymů oxidoreduktáz jako je NAD+, NADP+
- nedostatek = nemoc pelagra - zhnědnutí pokožky, poruchy sliznic žaludku a střev, ochabnutí svalstva

Vitamín B1 = thiamin = aneurin
- tvoří koenzymy
- nachází se ve droždí, v luštětinách, v zelenině a ve vejcích
- nedostatek vyvolává nemoc beri-beri - projevuje se nervovými poruchami a srdečním selháním

Vitamín B2 = riboflavin
- obsahuje ribózu
- základ koenzymů oxidoreduktáz
- nachází se v droždí, v mléku, ve vnitřnostech a ve vejcích
- způsobuje kožní onemocnění a poškození sliznic

Vitamín B6 = pyridoxin
- koenzym pro metabolismus aminokyselin, podporuje tvorbu krvinek
- nachází se ve žloutku, a v mase
- nedostatek vyvolává poruchy metabolismu a nervové činnosti

Vitamín B12= kobalamin
- nachází se v játrech a ve žloutku
- jeho nedostatek způsobuje anemii = chudokrevnost- snížené množství červených krvinek

Kyselina pantothenová
- základ Koenzymu A
- nedostatek způsobuje poruchy metabolismu a nervové činnosti

Kyselina listová
- koenzym enzymů katalyzujících reakce při tvorbě nukleotidů
- poruchy tvorby krve

Vitamín H = biotin
- tvoří významný koenzym
- syntetizují ho mikroorganismy v lidských střevech

Vitamín C = Kyselina L-askorbová
- derivát monosacharidů
- zvyšuje imunitu organismů, napomáhá srážení krve, důležitá fce v bioredoxních systémech
- nedostatek vyvolává sníženou imunitu, únavu a v krajním případě kurděje - zvýšená krvácivost a vypadávání zubů
Koenzymy oxidoreduktáz se účastni redoxních dějů, při nichž přenášejí vodíky nebo elektrony. Nejvýznamnější jsou
NAD+= nikotinamidadenindinukleotid a NADP+= nikotinamidadenindinukleotifosfát. Funkce obou koenzymů spočívá ve vratné vazbě vodíku, který je substrátu buď odebrán (substrát se oxiduje a koenzym se redukuje), nebo je substrátu předán (substrát se redukuje a koenzym se oxiduje)

Substrátsvodíkem =redukovaný substrát + NAD+ ---> substrátbezvodíku =oxidovaný substrát + NADH + H+
Substrátsvodíkem =redukovaný substrát + NADP+ ---> substrátbezvodíku =oxidovaný substrát + NADPH + H+

Koenzymy transferáz se podílejí na přenosu skupin i celých molekul z dárce na příjemce. Nejvýznamnější je
Koenzym A = CoA- přenáší zbytky karboxylových kyselin = acyly, zejména zbytek kyseliny octové= acetyl.
Naváže ho na sebe za vzniku tzv. acetylkoenzymu A = aktivní kyseliny octové, a přenese ho někam jinam, kde je ho zapotřebí.
ATP, který přenáší fosfátový zbytek ke sloučeninám, které ho potřebují, předá jim ho a sám zůstane pouze jako ADP.

ATP = adenosintrifosfát neslouží pouze jako zdroj fosfátů, ale i jako "energetická konzerva". Do jeho molekul se totiž ukládá energie, kterou org. získává v katabolických = rozkladných procesech. Tato získaná energie se uzamkne do makroergických vazeb = vazeb, které v sobě drží veliké množství energie. Molekula ATP obsahuje mezi třemi fosfáty dvě tyto vazby. Molekula ATP vzniká z ADP, které má dva fosfáty a jednu makroergickou vazbu mezi nimi, připojením ještě jednoho fosfátu makroergickou vazbou. Tyto vazby se mohou rozštěpit, tím se vázaná energie opět uvolňuje a organismus ji využívá v anabolických = skladných procesech.

Pozn.:
Vitaminy rozpustné ve vodě = hydrofilní
Vitaminy rozpustné v tucích = lipofilní
Enzymy = fermenty
Protoelytické štěpení = odstranění řetězce, který v proenzymu blokuje aktivní centrum. Zajišťuje to aktivátor. Vede to k
přechodu proenzymu na aktivní formu enzymu.

Biogenní prvky = všechny prvky nezbytné, nepostradatelné k životu. Podle procentuelního zastoupení v živé hmotě se dělí na:
1) Makrobiogenní prvky - více než 1%
- O, C, H, N, P, Ca
2) Oligobiogenní prvky - od 0,05% do 1 %
- S, K, Na, Mg, Cl
3) Stopové = mikrobiogenní prvky - méně než 0,05%
- Zn, Cu, Mn, I

Fyzikální děje v živých organismech - transport látek - až do buněk - přes biomembrány - na základě osmózy a difuze
Osmóza - samovolný průchod molekul vody přes polopropustnou membránu z míst s nižší koncentrací do míst s vyšší.
Difuze - přechod částic rozpuštěné látky z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší koncentrací = ve směru koncentračního spádu
Aktivní transport - pohyb částic proti směru koncentračního spádu
Koloidní charakter roztoků - rozpuštěné částice jsou velké makromolekuly; v roztoku je udržuje tzv. solvatační obal, který zajišťuje na základě elektrostatických sil stabilitu roztoku.
Micely - jsou jednotlivé shluky těchto částic

Exergonické děje
- dochází u nich k uvolňování energie (ta se ukládá do ATP)
- při katabolismu = děje rozkladné
- vnitřní energie = Gibsova energie je záporná (došlo k uvolnění energie, tudíž produkt má nižší energii než reaktant)

Endergonické děje
- spotřebovává se energie (která se bere z ATP)
- při anabolismu = děje skladné
- Gibsova energie je kladná (produkt má vyšší energii než reaktant)