Výukový materiál zpracován v rámci oblasti podpory 1.5 „EU peníze středním školám“

1. VY_32_INOVACE_05_PVP_251_Hol Výukový materiál zpracován v rámci oblasti podpory 1.5„EU peníze středním školám“

3. Co jsou enzymy? • z řeckého „en zymé“ (v kvasnicích - odtud byly poprvé izolovány) , dříve nazývány fermenty • biokatalyzátory, řídí a usměrňují většinu reakcí v organismu, tj. ovlivňují metabolismus, snižováním aktivační energie (a tím i teploty) umožňují průběh mnoha reakcí v lidském těle, jsou účinnější než běžné anorganické katalyzátory • mají specifický účinek – jeden enzym ovlivňuje jednu látku nebo skupinu podobných látek (zámek a klíč)

4. Enzymy • makromolekulární látky bílkovinné povahy • v organismech se vyskytují v nepatrném množství • jsou ve všech živých soustavách • v lidském organismu se vyskytuje asi tři tisíce různých druhů enzymů • nejsou jedovaté • poruchy v činnosti enzymů mohou způsobit tzv. metabolická onemocnění (např. fenylketonurie)

5. + ENZYM = APOENZYM KOENZYM Stavba enzymu • KOFAKTOR nebílkovinná část bílkovinná část PROSTETICKÁ SKUPINA nebo s bílkovinou je spojena pevnou kovalentní vazbou nízkomolekulární látka

6. Typy kofaktorů • pevně vázán na apoenzym (stabilní součást molekuly) - prostetickáskupina • slabě vázán na apoenzym  snadno se odděluje -koenzym • apoenzym akoenzym tvoří holoenzym

7. Koenzym • nízkomolekulární látka nebílkovinné povahy • není pevně vázán na apoenzym, proto může mezi různými apoenzymy volně přecházet (několik enzymů může mít stejný koenzym) • hlavní úlohou koenzymů je přenos atomů, jejich skupin, nebo samotných elektronů mezi odlišnými enzymy, čímž zajišťuje spřažení různých biochemických reakcí • bývají obvykle tvořeny heterocyklickou sloučeninou nebo derivátem nějakého vitamínu rozpustného ve vodě • typická je jejich fosforylace, tj. navázání zbytků kyseliny fosforečné

8. Funkce enzymů • snižování aktivační energie reakcí (= energie, kterou je nutno dodat, aby mohla chemická reakce proběhnout – na štěpení vazeb reaktantů) • zkracují čas dosažení rovnovážných koncentrací • nespotřebovávají se,z reakce vycházejí nezměněny • umožňují uskutečnění reakce při teplotě, tlaku a pH lidského těla • jsou specifické • mohou být regulovány • neměníG dané reakce • nemění rovnovážné koncentrace

9. Obrázek převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): TextbookofBiochemistrywithClinicalCorrelations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

10. Působení enzymů • katalýzy se účastní jen část molekuly - aktivnícentrum (část apoenzymu tvořená určitými aminokyselinami) - váže se na něj substrát • tvar substrátu odpovídá tvaru aktivního centra-substrát zapadá jako klíč do zámku • po proběhnutí chemické reakce se uvolňují v nezměněné podobě, nespotřebovávají se

11. Co ovlivňuje účinnost enzymů? • teplota • nízká teplota – činnost enzymů zpomaluje • vysoká teplota – enzymy ničí • každých 100C se zvýší rychlost reakce 2-3krát • optimální teplota je v rozmezí mezi 25 – 400C • většina enzymů je aktivní do 500C • pH (většina enzymů je aktivních v neutrálním pH, výjimku tvoří enzymy trávicího traktu) • koncentrace enzymu nebo substrátu (čím vyšší koncentrace, tím vyšší rychlost reakce)

12. Proenzym (zymogen) • neaktivní forma enzymu • aktivaci způsobí: • biochemické změny, např. odštěpení části jeho řetězce nebo změna aktivního místa způsobená navázáním jiné molekuly (regulátoru) mimo aktivní centrum do tzv. alosterického centra

13. Příklady proenzymů • pepsinogen – v kyselém prostředí žaludku se mění na aktivní pepsin • trypsinogen –vylučovaný slinivkou břišní, účinkem enzymu enteropeptidasy, vznikajícího v tenkém střevě (či v menší míře účinkem trypsinu) se mění na aktivní na trypsin • chymotrypsinogen – vzniká ve slinivce břišní, odtud je vylučován do dvanáctníku, kde působí v aktivní formě jako chymotrypsin

14. Rozdělení enzymů • do šesti hlavních kategorií, podle chemické reakce, kterou katalyzují : • oxidoreduktázy (EC1) • transferázy (EC2) • hydrolázy (EC3) • lyázy (EC4) • izomerázy(EC5) • ligázy (syntetázy) (EC6) • pro velké množství enzymů byl vytvořen jejich kompletní seznam, kde jsou enzymy vedeny pod čtyřčíselným kódem EC 1.1.1.1 • první číslo zařazuje enzym do jedné z hlavních kategorií (viz přehled)

15. Charakteristika skupin enzymů • oxidoreduktázy - katalyzují přenos elektronů (oxidaci a redukci mezi dvěma substráty), jsou důležité pro proces dýchání a fotosyntézu • transferázy - katalyzují přenos skupiny na jinou např. transaminázy • hydrolázy - katalyzují štěpné reakce ve vodě např. ptyalin, pepsin, amyláza • lyázy - katalyzují štěpné reakce bez vody • izomerázy– katalyzují izomerace(reakce uvnitř molekuly jednoho substrátu, přesouvají tak atomy (skupiny) z jednoho atomu uhlíku na druhý) • ligázy - katalyzují syntézy jednoduchých molekul na složitější

16. Zástupci • ptyalin – v ústech, štěpí škroby na jednodušší cukry • pepsin – v žaludku, štěpí bílkoviny na AK • trypsin - v žaludku, štěpí bílkoviny na AK • sacharáza – štěpí sacharózu na glukózu • amyláza – štěpí škrob na jednodušší cukry • lipáza – štěpí tuky • proteináza – štěpí bílkoviny • oxido-reduktázy – katalyzují oxidačně redukční děje

17. Využití enzymů • biotechnologie – odvětví chemických výrob • kvasné technologie – výroba piva, vína, octa, ethanolu atd. • prací prostředky – obsahují proteinázy a lipázy – enzymy štěpící bílkoviny a tuky ((tepelně odolné enzymy) • lékařství- detekce protilátek, stanovení glukózy v krvi…

18. Použitá literatura: • Karlson, Peter. Základy biochemie: vysokošk. učeb. 1. vyd. Praha: Academia, 1965 • Kolář, Karel, Kodíček, Milan a Pospíšil, Jiří. Chemie II pro gymnázia: organická a biochemie. 1. vyd. Praha: SPN, 1997. ISBN 80-7235-283-0. • Kotlík, B. Růžičková, K. Chemie II v kostce pro SŠ, organická chemie a biochemie. Havlíčkův Brod : Fragment, 1997. ISBN 80–7200–057–8. • Devlin, T. M. (editor): TextbookofBiochemistrywithClinicalCorrelations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2 • Materiály jsou určeny pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu.