enzÝmy

ENZÝMYENZÝMY

Stanislava PetrováStanislava Petrová

3.C3.C

ÚvodÚvod

Prakticky všetky z početnej oblasti biochemických Prakticky všetky z početnej oblasti biochemických reakcií, ktoré majú svoje miesto vo zvieratách, rastlinách reakcií, ktoré majú svoje miesto vo zvieratách, rastlinách a mikroorganizmoch, sú regulované enzýmami. a mikroorganizmoch, sú regulované enzýmami.

Tieto proteíny sú výkonné a špecifické - tzn. že urýchľujú Tieto proteíny sú výkonné a špecifické - tzn. že urýchľujú chemickú reakciu zlúčeniny a robia to ďaleko chemickú reakciu zlúčeniny a robia to ďaleko efektívnejším spôsobom, ako ľuďmi vytvorené efektívnejším spôsobom, ako ľuďmi vytvorené katalyzátory. katalyzátory.

Sú kontrolované aktivátormi a inhibítormi, ktoré iniciujú Sú kontrolované aktivátormi a inhibítormi, ktoré iniciujú alebo blokujú reakcie. alebo blokujú reakcie.

Všetky bunky obsahujú enzýmy.Všetky bunky obsahujú enzýmy.

Priemerná bunka cicavca je veľká asi ako jedna miliardtina Priemerná bunka cicavca je veľká asi ako jedna miliardtina kvapky vody a obsahuje okolo 3000 enzýmov.kvapky vody a obsahuje okolo 3000 enzýmov.

Názvoslovie a klasifikácia Názvoslovie a klasifikácia enzýmovenzýmov

Najstaršie objavené enzýmy dostali názvy, ktoré Najstaršie objavené enzýmy dostali názvy, ktoré súvisiace s ich výskytom alebo funkciou v organizme. súvisiace s ich výskytom alebo funkciou v organizme. Postupne sa názvy enzýmov začali odvodzovať Postupne sa názvy enzýmov začali odvodzovať pripojením koncovky -áza k názvu substrátu, ktorého pripojením koncovky -áza k názvu substrátu, ktorého

premenu katalyzujú, napr. sacharáza, maltáza apod.premenu katalyzujú, napr. sacharáza, maltáza apod.


V roku 1961 bolo vytvorené systematické názvoslovie V roku 1961 bolo vytvorené systematické názvoslovie enzýmov, ktoré je založené na druhu reakcií, ktoré enzýmov, ktoré je založené na druhu reakcií, ktoré enzýmy katalyzujú. Všetky známe enzýmy sú rozdelené enzýmy katalyzujú. Všetky známe enzýmy sú rozdelené do šiestich tried:do šiestich tried:

• Oxidoreduktázy

• Transferázy

• Hydrolázy

• Lyázy

• Izomerázy

• Ligázy


• Oxidoreduktázy

• Transferázy

• Hydrolázy

• katalyzujú oxidačno redukčné procesy. K najvýznamnejším oxidoreduktázam patrí pyridinnukleotidové dehydrogenázy a flavínové dehyrogenázy, ktoré prenášajú atómy vodíka, prípadne elektróny

• katalyzujú prenos skupín i celých molekúl z darcu (donor) na príjemcu (akceptor). Napríklad fosfotransferázy katalyzujú presun fosfátového zvyšku, ktorého donorom je ATP.

• katalyzujú hydrolytické štiepenie rôznych väzieb. K najvýznamnejším patria glykozidázy, ktoré katalyzujú štiepenie glykozidov na disacharidy alebo monosacharidy, lipázy katalyzujúce štiepenie triacylglycerolov (tukov) na glycerol a mastné kyseliny a proteázy umožňujúce štiepenie proteínov na aminokyseliny.


• Lyázy

• Izomerázy

• Ligázy

• katalyzujú reakcie, v priebehu ktorých dochádza k štiepeniu väzieb iným spôsobom než hydrolýzou. Do tejto skupiny patrí napríklad dekarboxylázy aminokyselín.

• katalyzujú zmeny v rámci jednej molekuly. Presúvajú atómy alebo celé skupiny z jedného atómu uhlíka na iný, menia polohu skupín na chirálnom centre apod.

• katalyzujú syntézu molekúl organickým zlúčenín za súčasnej spotreby ATP.

Zloženie enzýmovZloženie enzýmov

Jednozložkové enzýmy sa skladajú len z bielkoviny, Jednozložkové enzýmy sa skladajú len z bielkoviny, ktorá je nositeľom substrátovej špecifickosti ako aj ktorá je nositeľom substrátovej špecifickosti ako aj funkčnej špecifickosti. funkčnej špecifickosti.

Enzýmy patria medzi látky bielkovinovej povahy. Enzýmy patria medzi látky bielkovinovej povahy. Na základe chemického zloženia sa enzýmy delia na Na základe chemického zloženia sa enzýmy delia na jednozložkové (jednoduché) a dvojzložkové (zložené). jednozložkové (jednoduché) a dvojzložkové (zložené).

Dvojzložkové enzýmy sú tvorené bielkovinovým Dvojzložkové enzýmy sú tvorené bielkovinovým nosičom - apoenzýmom a účinnou nebielkovinovou nosičom - apoenzýmom a účinnou nebielkovinovou zložkou - koenzýmom.zložkou - koenzýmom.

Obidve časti tvoria celok zvaný holoenzým.Obidve časti tvoria celok zvaný holoenzým.

Zloženie enzýmovZloženie enzýmov

V bielkovinovej časti enzýmu je zakotvená jeho V bielkovinovej časti enzýmu je zakotvená jeho substrátová špecifickosť - rozhodovanie o tom, ktoré substrátová špecifickosť - rozhodovanie o tom, ktoré látky (substráty) sa v priebehu reakcie premení. Za látky (substráty) sa v priebehu reakcie premení. Za funkčnú špecifickosť z veľkej časti zodpovedá koenzým, funkčnú špecifickosť z veľkej časti zodpovedá koenzým, ktorý určuje aký typ chemickej reakcie prebehne.ktorý určuje aký typ chemickej reakcie prebehne.

Enzýmová katalýzaEnzýmová katalýza

Katalyzátory sú látky, ktoré ovplyvňujú priebeh Katalyzátory sú látky, ktoré ovplyvňujú priebeh chemických reakcií tým, že znižujú aktivačnú energiu, a chemických reakcií tým, že znižujú aktivačnú energiu, a tak zkracujú čas potrebný k dosiahnutiu chemickej tak zkracujú čas potrebný k dosiahnutiu chemickej rovnováhy. Molekuly enzýmov pri katalytickom účinku rovnováhy. Molekuly enzýmov pri katalytickom účinku viažu na svojom povrchu substráty. Miesto, na ktoré sa viažu na svojom povrchu substráty. Miesto, na ktoré sa viažu substráty nazývame aktívne miesto. viažu substráty nazývame aktívne miesto.

Po prebehnutí chemickej reakcie sa komplex rozpadne Po prebehnutí chemickej reakcie sa komplex rozpadne a z aktívneho miesta enzýmu sa uvoľnia produkty a z aktívneho miesta enzýmu sa uvoľnia produkty reakcie.reakcie.

Výsledný produkt jednej reakcie je základnou látkou pre Výsledný produkt jednej reakcie je základnou látkou pre ďalšiu enzýmovo katalytickú reakciu atd. Týmto spôsobom ďalšiu enzýmovo katalytickú reakciu atd. Týmto spôsobom dochádza k postupným premenám celej rady látok. dochádza k postupným premenám celej rady látok.

Enzýmová aktivitaEnzýmová aktivita

Činnosť enzýmov úzko súvisí s ich aktivitou. Ich aktivita Činnosť enzýmov úzko súvisí s ich aktivitou. Ich aktivita je definovaná ako rýchlosť katalytickej reakcie. Jej je definovaná ako rýchlosť katalytickej reakcie. Jej základnou jednotkou je katal.základnou jednotkou je katal.

Rýchlosť chemických reakcií katalyzovaných enzýmami Rýchlosť chemických reakcií katalyzovaných enzýmami závisí od podmienok, pri ktorých prebiehajú. Najväčší závisí od podmienok, pri ktorých prebiehajú. Najväčší vplyv majú faktory:vplyv majú faktory:

Množstvo substrátuMnožstvo substrátu

Množstvo enzýmuMnožstvo enzýmu

pH prostrediapH prostredia

Teplota prostrediaTeplota prostredia

Množstvo substrátu

Množstvo enzýmu

• Rýchlosť enzýmami katalyzovanej reakcie vzrastá s koncentráciou substrátu dovtedy, kým neobsadia všetky aktívne miesta enzýmu.

• Rýchlosť reakcie sa zvyšuje priamo úmerne s množstvom enzýmu za predpokladu, že zásoba substrátu je dostatočná.

• Narastanie rýchlosti reakcie sa pri určitej teplote zastaví (pri 45-50 stupňov Celzia) a pri ďalšom zvyšovaní teploty rýchlosť začne silne klesať. Príčinou je denaturácia bielkovinovej molekuly enzýmu. Veľmi nízku aktivitu majú enzýmy pri teplote tuhnutia vody. Pri ešte nižších teplotách sa ich účinnosť prakticky celkom zastavuje, čo sa využíva pri skladovaní potravín v chladničkách a mrazničkách.

Teplota prostredia


Vplyv pH • Takmer všetky enzýmy sú citlivé na zmeny pH, pretože podstatnú časť ich molekuly (alebo aj celú) tvorí bielkovina. Väčšina enzýmov je aktívna len v úzkom rozmedzí pH. pH ovplyvňuje väzbu substrátu na enzým, katalytickú aktivitu enzýmu, ionizáciu substrátu a zmenu štruktúry bielkovinovej časti enzýmu, ktorá je obvykle významná len pri vysokých a nízkych hodnotách pH.V nasledujúcej tabuľke sú uvedené pH optimá niektorých enzýmov.


názov enzýmu pH optimumpepsín 1,5 - 2,5sacharáza 3,5 - 5,5väčšina enzýmov 6,0 - 7,0trypsín 7,5 - 10pankreatická šťava 8,0 - 8,5

Inhibícia a aktivácia enzýmovInhibícia a aktivácia enzýmov Na aktivitu enzýmov môže vplývať aj prítomnosť Na aktivitu enzýmov môže vplývať aj prítomnosť

niektorých nízkomolekulových zlúčenín alebo iónov niektorých nízkomolekulových zlúčenín alebo iónov v reakčnom (bunkovom) prostredí. Môže nastať znižovanie v reakčnom (bunkovom) prostredí. Môže nastať znižovanie katalytického účinku – vtedy hovoríme o inhibícii enzýmov, katalytického účinku – vtedy hovoríme o inhibícii enzýmov, alebo zvyšovanie katalytického účinku – vtedy hovoríme alebo zvyšovanie katalytického účinku – vtedy hovoríme o aktivácii enzýmov.o aktivácii enzýmov.

Inhibícia enzýmovInhibícia enzýmov

Niektoré látky menia aktivitu enzýmov tím, že sa na ne Niektoré látky menia aktivitu enzýmov tím, že sa na ne viažu spôsobom, ktorý ovplyvňuje väzbu substrátu alebo viažu spôsobom, ktorý ovplyvňuje väzbu substrátu alebo jeho reakčný obrat. Pre látky, ktoré týmto spôsobom jeho reakčný obrat. Pre látky, ktoré týmto spôsobom znižujú aktivitu enzýmov sa používa označenie znižujú aktivitu enzýmov sa používa označenie inhibítory. inhibítory.

Podľa typu inhibítora rozlišujeme niekoľko druhov Podľa typu inhibítora rozlišujeme niekoľko druhov inhibície: inhibície:

Inhibíciu kompetitívnuInhibíciu kompetitívnu

Inhibíciu nekompetitívnu Inhibíciu nekompetitívnu

Inhibíciu alosterickú Inhibíciu alosterickú

Kompetitívna inhibíciaKompetitívna inhibícia

Ku kompetitívnej inhibícii dochádza vtedy, pokiaľ Ku kompetitívnej inhibícii dochádza vtedy, pokiaľ inhibítor súťaží so substrátom o väzbu v aktívnom inhibítor súťaží so substrátom o väzbu v aktívnom mieste enzýmu. Ak je inhibítor obsiahnutý v dostatočnej mieste enzýmu. Ak je inhibítor obsiahnutý v dostatočnej koncentrácii, môže substrát z väzby v aktívnom mieste koncentrácii, môže substrát z väzby v aktívnom mieste enzýmu vytesniť. Naviaže sa miesto neho, enzým enzýmu vytesniť. Naviaže sa miesto neho, enzým zablokuje a reakcia neprebieha. Zvýšenie koncentrácie zablokuje a reakcia neprebieha. Zvýšenie koncentrácie substrátu však môže inhibítor z väzbového miesta substrátu však môže inhibítor z väzbového miesta vytesniť.vytesniť.

Nekompetitívna inhibíciaNekompetitívna inhibícia

Pri nekompetitívnej inhibícii sa inhibítor neviaže na Pri nekompetitívnej inhibícii sa inhibítor neviaže na enzým, ale na komplex enzým - substrát. Naviazanie enzým, ale na komplex enzým - substrát. Naviazanie nekompetitívneho inhibítoru zrejme vyvoláva štruktúrne nekompetitívneho inhibítoru zrejme vyvoláva štruktúrne zmeny v aktívnom mieste enzýmu, ktorý sa tak stane zmeny v aktívnom mieste enzýmu, ktorý sa tak stane katalyticky neúčinným. Z uvedeného vyplýva, že účinky katalyticky neúčinným. Z uvedeného vyplýva, že účinky sa nekompetitívnej innhibície nedajú odstrániť zvýšením sa nekompetitívnej innhibície nedajú odstrániť zvýšením koncentrácie substrátu.koncentrácie substrátu.

Alosterická inhibíciaAlosterická inhibícia

Pri alosterickej inhibícii sa inhibítor viaže na inú časť Pri alosterickej inhibícii sa inhibítor viaže na inú časť enzýmu ako na aktívne miesto. V dôsledku toho dojde enzýmu ako na aktívne miesto. V dôsledku toho dojde ku zmene konfirmácie enzýmu a tím i ku zmene jeho ku zmene konfirmácie enzýmu a tím i ku zmene jeho aktívneho miesta. Bunka si môže prirodzenou cestou aktívneho miesta. Bunka si môže prirodzenou cestou regulovať činnosť enzýmu a teda aj celého svojho regulovať činnosť enzýmu a teda aj celého svojho metabolizmu. metabolizmu.

Aktivácia enzýmovAktivácia enzýmov

Katalytickú účinnosť enzýmov zvyšujú niektoré kovové Katalytickú účinnosť enzýmov zvyšujú niektoré kovové ióny. Sú to najmä katióny horčíka Mg2+. Aktivácia ióny. Sú to najmä katióny horčíka Mg2+. Aktivácia enzýmu môže nastať tak, že sa jeho neúčinná forma enzýmu môže nastať tak, že sa jeho neúčinná forma tzv. tzv. proenzýmproenzým (alebo zymogén) premení na účinnú (alebo zymogén) premení na účinnú formu. Proenzým rozštiepuje dlhý neúčinný formu. Proenzým rozštiepuje dlhý neúčinný polypeptidový reťazec molekuly proenzýmu a vtedy sa polypeptidový reťazec molekuly proenzýmu a vtedy sa vytvorí aktívne miesto, kde sa znova môžu naviazať vytvorí aktívne miesto, kde sa znova môžu naviazať substráty a inhibítory.substráty a inhibítory.

ZáverZáver

Enzýmy sú zvláštne fermenty obsahujúce iskru života. Enzýmy sú zvláštne fermenty obsahujúce iskru života. Podmieňujú vegetatívny život vo všetkých rastlinných a Podmieňujú vegetatívny život vo všetkých rastlinných a živočíšnych bunkách. Existujú nespočetné druhy živočíšnych bunkách. Existujú nespočetné druhy enzýmov. Práve oni charakterizujú nielen každý rastlinný enzýmov. Práve oni charakterizujú nielen každý rastlinný alebo živočíšny druh, ale každej živej bytosti dávajú alebo živočíšny druh, ale každej živej bytosti dávajú zvláštnu individualitu, obnovujú jej orgány a udržujú ich v zvláštnu individualitu, obnovujú jej orgány a udržujú ich v činnosti. Bez enzýmov neexistuje žiadne delenie buniek, činnosti. Bez enzýmov neexistuje žiadne delenie buniek, žiadny rast a žiadne rozmnožovanie. Oni sú súčasne žiadny rast a žiadne rozmnožovanie. Oni sú súčasne správcami i vykonávateľmi, ktoré sa nachádzajú v každej správcami i vykonávateľmi, ktoré sa nachádzajú v každej živej bytosti. Oni riadia zložité chemické procesy v živej bytosti. Oni riadia zložité chemické procesy v každej bunke, v každom jednotlivom orgáne človeka, každej bunke, v každom jednotlivom orgáne človeka, zvieraťa a rastliny, presne tak, ako keby mysleli. Bez zvieraťa a rastliny, presne tak, ako keby mysleli. Bez nich by štiepenie a zlučovanie látok vôbec neprebehlo. nich by štiepenie a zlučovanie látok vôbec neprebehlo. Enzýmy sú pre náš život nevyhnutné.Enzýmy sú pre náš život nevyhnutné.

Ďakujem za pozornosťĎakujem za pozornosť

enzÝmy

Documents