VY_32_INOVACE_05_PVP_251_Hol

Výukový materiál zpracován v rámci oblasti podpory 1.5

„EU peníze středním školám“ Název školy

Název OP Registrační číslo projektu Název projektu Šablona Označení vzdělávacího materiálu Druh učebního materiálu Autor

Obchodní akademie a Hotelová škola Havlíčkův Brod

OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost CZ.1.07/1.5.00/34.0258

Inovace a individualizace výuky na OA a HŠ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_05_PVP_251_Hol Prezentace RNDr. Ivana Holubová

Vzdělávací obor, pro který je materiál určen

Předmět Ročník Název tematické oblasti (sady) Název vzdělávacího materiálu Anotace Zhotoveno, (datum/období) Ověřeno

Ekonomické lyceum, Obchodní akademie, Hotelnictví

Chemie, Základy přírodních věd II. ročník Přírodní organické látky

Enzymy

Prezentace je určena pro výuku předmětu CHE a ZPV ve 2. ročníku čtyřletých oborů. Je součástí sady „Přírodní organické látky“. Jejím cílem je přehlednou a stručnou formou prezentovat základní poznatky o enzymech. Uvádí základní charakteristiku enzymů, jejich složení, funkce, rozdělení, přehled zástupců a jejich využití.

Únor 2013 2. května 2013 7. Května 2013

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)

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)

ENZYM

Stavba enzymu

= APOENZYM bílkovinná část + KOFAKTOR nebílkovinná část PROSTETICKÁ SKUPINA

s bílkovinou je spojena pevnou kovalentní vazbou

KOENZYM nebo

nízkomolekulární látka

Typy kofaktorů

• • •

pevně vázán na apoenzym (stabilní součást

molekuly) -

prostetická skupina

slabě vázán na apoenzym

 odděluje -

koenzym

snadno se

apoenzym a koenzym tvoří

holoenzym

Koenzym

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

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

Obrázek převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0-471-15451-2

Působení enzymů

• • • katalýzy se účastní jen část molekuly - aktivní centrum (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

Co ovlivňuje účinnost enzymů?

• • •

teplota

– – nízká teplota – činnost enzymů zpomaluje vysoká teplota – enzymy ničí – – každých 10 0 C se zvýší rychlost reakce 2-3krát optimální teplota je v rozmezí mezi 25 – 40 0 C – většina enzymů je aktivní do 50 0 C

pH

(většina enzymů je aktivních v neutrálním pH, výjimku tvoří enzymy trávicího traktu)

koncentrace enzymu nebo substrátu

(čím vyšší koncentrace, tím vyšší rychlost reakce)

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

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

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)

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

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

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…

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): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 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.