Život je džungle. Člověk se pořád za něčím honí.

Maturitní otázky-19 (1.část)

2. března 2007 v 9:13 |  Maturitní otázky z chemie
19. DALŠÍ PŘÍRODNÍ LÁTKY
- enzymy - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
- vitamíny - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
- hormony - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
- tuky - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
- cukry - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
- bílkoviny - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé

Enzymy

Klasifikace a názvosloví enzymů

Ø enzymy jsou katalyzátory biochemických reakcí, tvoří podstatnou a významem nejdůležitější skupinu proteinů, dnes je známo více než 2 000 různých enzymů
Ø všechny známé enzymy jsou rozděleny do šesti hlavních tříd podle typu katalyzované reakce, v tomto třídění přísluší každému enzymu systematický a doporučený triviální název
oxidoreduktasy - katalyzují přenos vodíku, elektronů, anebo reakce s kyslíkem
transferasy - katalyzují přenos skupin
hydrolasy - katalyzují hydrolytické štěpení vazeb
lyasy (synthasy) - katalyzují nehydrolytické a neoxidační štěpení vazeb nebo adici na dvojnou vazbu
isomerasy - katalyzují změny uvnitř jedné molekuly
ligasy (synthetasy) - katalyzují slučování spojené se štěpením triosafosfátů, např. ATP
Ø systematický název enzymu, popisující přesně katalyzovanou reakci, bývá obvykle složitý
Ø doporučený triviální název je jednodušší, tvoří se připojením zakončení -asa buď k názvu substrátu, tj. sloučeniny, jejíž přeměnu enzym katalyzuje (ureasa katalyzuje přeměnu močoviny, z lat. urea), nebo označuje katalyzované chemické změny (transaminasa, dehydrogenasa), výjimkou jsou některé bílkoviny štěpící bílkoviny - pepsin, trypsin,…

Složení enzymů

Ø enzymy jsou proteiny (bílkoviny) specializované na katalýzu chemických reakcí v organismech
Ø molekuly některých z nich jsou tvořeny pouze jednoduchými proteiny, jiné enzymy obsahují v molekulách neproteinovou složku - kofaktor
Ø kofaktory mohou být buď ionty některých kovů, např. Mg+, K+, Fe2+, Zn2+, Cu2+, nebo složitější organické molekuly - koenzymy
Ø kofaktory jsou většinou stabilní při zahřátí, zatímco většina proteinů teplem denaturuje
Ø ve většině případů lze koenzymy oddělit od bílkovin velmi snadno, v některých enzymech jsou koenzymy vázány pevně kovalentní vazbou - prostetické skupiny
Ø koenzymy se účastní chemické přeměny katalyzované enzymem, většina koenzymů strukturně souvisí s vitamíny (převážně skupiny B), kompletní fungující enzym se nazývá holoenzym, ten se skládá z apoenzymu (protein) a koenzymu

Funkce enzymů

Ø v přítomnosti enzymu probíhá chemická reakce mechanismem, kterému stačí daleko menší aktivační energie než reakci nekatalyzované, a proto je také mnohem rychlejší
Ø enzymy, jako všechny katalyzátory, zvyšují rychlost reakce, ale neovlivňují její rovnováhu, jejich zásluhou reagují tyto látky při relativně nízkých teplotách, při běžném atmosférickém tlaku
Ø spojením jednotlivých reakcí do řetězců, kde produkt jedné reakce je substrátem reakce další, je zaručen téměř 100 % výtěžek
Ø důležitá vlastnost enzymů je jejich specifita - schopnost katalyzovat přeměnu určité látky jedním způsobem a nepůsobit přitom na látky velmi podobné (při reakci tak nevznikají nežádoucí vedlejší produkty)
Ø enzymovou reakci lze zjednodušeně vyjádřit schématem:
E + S ES E + P
enzym substrát komplex produkt
enzym-substrát
Ø při enzymové reakci se přechodně váže substrát, tj. reaktant (látka do reakce vstupující), na enzym a vzniká komplex enzym-substrát
Ø místo v molekule enzymu, kde se tato interakce uskutečňuje a kde se také přemění substrát na produkt, se nazývá aktivní centrum - prohlubeň nebo "kapsa", která vznikla na povrchu molekuly enzymu prostorovým uspořádáním bílkovinného řetězce
Ø tvar aktivního centra enzymu odpovídá tvaru substrátu, enzym a substrát jsou tedy prostorově komplementární

Vliv některých faktorů na aktivitu enzymu

Ø výrazný vliv na aktivitu enzymů, tj. na rychlost katalyzované reakce, má pH prostředí
Ø pH prostředí ovlivňuje disociaci skupin v aktivním centru enzymu, tím i jeho tvar, a aktivitu enzymu
Ø aktivita enzymu závisí také na teplotě, s rostoucí teplotou rychlost enzymové reakce stoupá, po dosažení určité teploty, teplotního optima, začne aktivita enzymu poměrně rychle klesat následkem tepelné denaturace enzymu
Ø aktivita enzymu je ovlivňována také látkami v okolním prostředí
Ø inhibitory aktivitu enzymu snižují (brzdí), aktivátory ji zvyšují
Ø enzym a inhibitor spolu mohou reagovat chemicky - enzym je inhibitorem modifikován v místě aktivního centra, a tak vzniká neaktivní forma enzymu
Ø vazba inhibitoru na enzym může být slabá, může mít pouze charakter komplexu - takovou vazbu pak lze přerušit
Ø jestliže lze inhibitor z vazby na enzym vytěsnit substrátem, pak se této inhibici říká soutěživá (kompetitivní)
Ø jako kompetitivní inhibitory působí většinou sloučeniny strukturně podobné substrátu, takové látky se mohou vázat do aktivního centra enzymu, ale už nemohou být přeměněny na produkt - antibiotika, alkaloidy, pesticidy,…

Regulace enzymové aktivity

Ø aktivitu enzymu ovlivňuje řada faktorů, enzymová reakce je tím rychlejší, čím je větší koncentrace substrátu nebo koenzymu v prostředí, aktivita enzymu závisí také na pH prostředí a na teplotě
Ø existují však i regulační enzymy:
1. alosterické enzymy - obsahují ve své molekule kromě aktivního centra ještě alosterické místo, kam se vážou modulátory, které po navázání na enzym ovlivňují jeho aktivitu, alosterickými modulátory jsou často produkty metabolismu, na jehož začátku působí alosterický enzym - inhibice zpětnou vazbou - konečný produkt působí jako inhibitor pro alosterický enzym na začátku reakce
2. enzymy, které v organismu existují ve dvou formách - aktivní a neaktivní - přeměna jedné formy ve druhou je katalyzovaná enzymy, pro které jsou regulační enzymy vlastně substráty - trávicí enzymy, které buňka vytváří ve formě neaktivních proenzymů - zymogenů, a teprve v době potřeby nebo až na místě určení přecházejí účinkem jiných enzymů na aktivní formy enzymů - např. neaktivní pespinogen nebo trypsinogen jsou aktivovány specifickými hydrolytickými reakcemi na aktivní pepsin nebo trypsin

Tuky

Lipidy

Ø lipidy jsou deriváty vyšších mastných kyselin a alifatických nebo alicyklických hydroxy - nebo aminosloučenin
Ø jejich společným znakem je hydrofobnost (schopnost odpuzovat vodu) - nerozpustnost lipidů ve vodě, je způsobena přítomností velkých uhlovodíkových zbytků v jejich molekulách
Ø jsou ve všech buňkách - vydatná zásobárna energie, stavební látka buněčných membrán
Ø z chemického hlediska nejsou jednotné, jednu z největších skupin tvoří acylglyceroly (glyceridy) - estery glyceroly a mastných kyselin
Ø mastné kyseliny - alifatické monokarboxylové kyseliny získané hydrolýzou přirozených lipidů, v nerozvětvených řetězcích obsahují sudý počet uhlíkových atomů - kyselina palmitová, stearová, olejová (vyšší mastné kyseliny)
Ø kyselina olejová - nenasycená sloučenina, protože obsahuje v uhlíkatém řetězci dvojnou vazbu C=C, acylglyceroly s třemi acylovými skupinami se nazývají triacylglyceroly
kyselina palmitová
kyselina stearová
kyselina olejová
triacylglycerol vyšší mastné kyseliny
Ø acylglyceroly jsou pevné (tuky) a kapalné (oleje), tuky i oleje mohou být živočišného i rostlinného původu
Ø pokud jsou v molekule glycerolu esterifikovány jen dvě hydroxylové skupiny, jde o diacylglyceroly, jestliže jen jedna, jsou to monoacylglyceroly
Ø hydrolýzou acylglycerolů vzniká glycerol a mastné kyseliny, provadí se hydrolýza účinkem hydroxidů alkalických kovů, vznikají soli mastných kyselin - mýdla
triacylglycerol glycerol mýdlo
Ø mýdla patří mezi nejdéle známé a stálé detergenty
Ø v rostlinných olejích jsou vedle kyseliny olejové estericky vázané ještě další nenasycené kyseliny, především kyselina linolová a linolenová - nezbytné složky naší potravy
CH3(CH2)4CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)7COOH kyselina linolová
CH3CH2CH=CH-CH2CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)7COOH kyselina linoleová
Ø některé oleje obsahují velké množství nenasycených kyselin, jsou-li rozetřeny do tenké vrstvy, dochází účinkem vzdušného kyslíku k jejich oxidační polymeraci
Ø reakce spočívá v zesíťování molekul kyselin kyslíkovými můstky a ve vytvoření trvalých filmů - vznikají fermeže a nátěrové látky
Ø přítomnost dvojných vazeb v molekulách rostlinných olejů způsobuje jejich malou trvanlivost, proto se tyto oleje hydrogenují působením molekulového vodíku v přítomnosti niklového katalyzátoru - ztužování - adice vodíku na dvojné vazby C=C
Ø ztužené tuky jsou podstatně stálejší než původní oleje a uplatňují se v potravinářství
Ø další skupinou lipidů jsou vosky - v nich jsou esterifikovány vyšší alkoholy (s 20 i více uhlíkovými atomy v molekule) mastnými kys. - včelí vosk, vorvaňovina
Ø složené lipidy - sloučeniny s mimořádně významnými biologickými funkcemi, umožňující řádnou činnost buněčných membrán - fosfolipidy - obsahují estericky vázanou kys. fosforečnou, např. lecitiny obsažené ve všech biologicky nejaktivnějších tkáních a orgánech, např. srdci a mozku
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama