10. Enzymy Flashcards
Enzymy
Co to jsou enzymy?
- jsou to proteiny, které působí jako biologické katalyzátory
Enzymy
Jakou funkci mají katalyzátory?
- snižují aktivační energii chemické reakce a tím urychlují její průběh
- tímto zajišťují rychlejší dosažení rovnováhy v systému
Enzymy
DOPLŇ:
Účinkem enzymů jsou tak umožněny děje, které by jinak za normálních ….
Účinkem enzymů jsou tak umožněny děje, které by jinak za normálních teplot vůbec neprobíhaly.
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Co to jsou substráty?
- jsou to látky, které podléhají přeměnám v enzymových reakcích
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
K čemu dochází při enzymové reakci?
- k tomu, že se substrát (S) přechodně váže k enzymu (E)
- vzniká komplex enzym-substrát (E-S)
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Co se může stát s komplexem enzym-substrát (E-S)?
- může se rozpadnout na původní substrát
- může se přeměnit na produkt (P) za současného uvolnění enzymu
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
PRAVDA x LEŽ:
Enzym se v průběhu reakce nespotřebovává.
- PRAVDA
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Kde dochází k vazbě substrátu na enzym? Vysvětli.
- na aktivním místě = je to specifická oblast bílkovinného řetězce, která vzniká přiblížením postranních skupin určitých aminokyselin
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Jaká je vazba mezi enzymem a substrátem v aktivním centru? K čemu dochází v aktivním centru?
- je nekovalentní
- v aktivním centru dochází k místnímu zvýšení koncentrace substrátů a jejich optimální orientaci => vede to ke zrychlení reakční rychlosti
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Na čem také závisí katalytický účinek některých enzymů?
- závisí na neproteinové složce, tedy kofaktoru
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Vysvětli pojem a uveď příklad:
a) prostetická skupina.
b) koenzym.
a) je to kofaktor, který je pevně vázán na strukturu enzymů (např. FMN, FAD)
b) je to kofaktor, který je vázán volněji (např. NAD⁺)
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Co jsou časté kofaktory?
- často to jsou deriváty vitamínů
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Co znamená tvrzení: “Enzymy jsou vysoce specifické.”?
- znamená to to, že katalyzují vždy pouze určitý typ chemické přeměny, působí na jediný substrát nebo skupiny strukturně příbuzných látek a jsou regulovatelné
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Jak se dají regulovat enzymy?
- řízenou proteosyntézou (ovlivňuje především množství enzymu, které má buňka k dispozici)
- aktivátory a inhibitory
- částečnou proteolýzou
- kovalentní modifikací
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Některé enzymy se mohou vyskytovat ve více formách, které vykazují tentýž katalytický účinek. Čím se tedy liší?
- liší se některými fyzikálními a chemickými vlastnostmi, které jsou způsobeny malými rozdíly v aminokyselinovém složení
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Co to jsou izoenzymy?
- jsou to různé formy enzymu, které se liší některými fyzikálními a chemickými vlastnostmi, ale vykazují tentýž katalytický účinek
Enzymy - Charakteristika a enzymová reakce
Kde se často nachází izoenzymy? K čemu se to může využít?
- nacházejí se v různých typech tkání, čehož se někdy využívá k diagnostickým účelům v lékařství
Enzymy - Názvosloví a rozdělení
Jak se tvoří triviální názvy enzymů?
- jménem substrátu a koncovkou -áza
- v názvu může být taktéž zahrnut typ katalyzované reakce
Enzymy - Názvosloví a rozdělení
Jak se dělí enzymy dle zásad nomenklatury mezinárodní biochemické unie?
- dělí se do základních tříd, z nichž každá má své podtřídy
Enzymy - Názvosloví a rozdělení
Jak dělíme enzymy dle druhu katalyzované reakce?
(7)
- oxidoreduktázy
- transferázy
- hydrolázy
- lyázy
- izomerázy
- ligázy
- translokázy
Enzymy - Názvosloví a rozdělení - oxidorektázy
Co katalyzují oxidoreduktázy? Popiš jejich činnost a uveď příklad.
- katalyzují redoxní reakce
- přenášejí vodík (dehydrogenázy), elektrony nebo případně vnášejí do molekul substrátu kyslík
- např. laktátdehydrogenáza
Enzymy - Názvosloví a rozdělení - transferázy
Jakou funkci mají tranferázy?
- přenáší skupiny atomů z jednoho substrátu na druhý
Enzymy - Názvosloví a rozdělení - hydrolázy
Co katalyzují hydrolázy? Uveď příklad i s podtřídou.
- katalyzují hydrolytické štěpení substrátů
- např. pepsin a trypsin (peptidázy), amyláza, sacharáza a maltáza (glykosidázy) a lipáza (esteráza)
Enzymy - Názvosloví a rozdělení - lyázy
Co katalyzují lyázy? Jaké vazby štěpí nebo naopak tvoří?
- katalyzují nehydrolytické odštěpení malé skupiny ze substrátu nebo adici malé skupiny na dvojnou vazbu
- tvoří nebo štěpí C-C, C-O nebo C-N vazby
Enzymy - Názvosloví a rozdělení - izomerázy
Co katalyzují izomerázy?
- katalyzují intramolekulární přesuny vazeb nebo skupin v substrátech (dochází k izomeraci substrátů)
Enzymy - Názvosloví a rozdělení - ligázy
Co katalyzují ligázy?
- katalyzují vznik vazby mezi dvěma substráty za současné hydrolýzy ATP, která poskytuje energii pro vznik nové vazby
Enzymy - Názvosloví a rozdělení - translokázy
Co zajišťují translokázy? Uveď příklady.
- zajišťují aktivní transport látek přes biomembrány s využitím energie, která se uvolnila jimi katalyzovanou reakcí
- např. ATP-syntáza, Na⁺/K⁺-ATPáza
Enzymy - Aktivita a regulace
Proč není možné zjistit běžnými metodami látkovou koncentraci enzymů? Co se proto namísto toho zjišťuje?
- protože jejich koncentrace jsou velmi nízké a jsou přítomné v komplexní směsi proteinů
- proto se zjišťuje katalytická aktivita
Enzymy - Aktivita a regulace
Co hodnotí katalytická aktivita enzymu? Jakou má jednotku? Čemu odpovídá jedna jednotka?
- hodnotí rychlost, jakou je v enzymové reakci přeměňován substrát na produkt
- jednotkou je katal (kat)
- 1 kat odpovídá takovému množství enzymů, které přemění 1 mol substrátu za 1 sekundu
Enzymy - Aktivita a regulace
Co může ovlivňovat aktivitu enzymů? Vyjmenuj.
(6)
- teplota
- koncentrace protonů H⁺ (pH)
- koncentrace substrátů
- aktivátory a inhibitory
- hydrolytické odštěpení části molekuly enzymu
- fosforylace/defosforylace
Enzymy - Aktivita a regulace - teplota
DOPLŇ:
Rychlost enzymové reakce stoupá se ….
Rychlost enzymové reakce stoupá se zvyšující se teplotou.
Enzymy - Aktivita a regulace - teplota
K čemu dochází při vyšších teplotách?
- dochází k tepelné denaturaci enzymu
- při teplotách kolem 60 °C dochází k inaktivaci většiny enzymů
Enzymy - Aktivita a regulace - teplota
Co to je teplotní optimum enzymu? Jaké mají enzymy lidského organismu?
- je to teplota, při níž bude aktivita daného enzymu nejvyšší
- enzymy lidského organismu mají teplotní optimum kolem 37 °C
Enzymy - Aktivita a regulace - koncentrace protonů H⁺
Co ovlivňuje koncentrace protonů H⁺?
- ovlivňuje disociaci ionizovatelných skupin enzymu a substrátu
Enzymy - Aktivita a regulace - koncentrace protonů H⁺
Jak se nazývá hodnota pH, při které enzym vykazuje nejvyšší aktivitu?
- pH optimum
Enzymy - Aktivita a regulace - koncentrace protonů H⁺
Jaké pH optimum má většina enzymů lidského organismu? Který enzym tvoří výjimku?
- je to v neutrálních hodnotách (kolem 7)
- výjimku tvoří pepsin v žaludku, jehož pH optimum je 1,5
Enzymy - Aktivita a regulace - koncentrace substrátu
Jak ovlivňuje koncentrace substrátu rychlost enzymové reakce?
- zvyšující se koncentrace substrátu zrychluje enzymovou reakci
Enzymy - Aktivita a regulace - koncentrace substrátu
K čemu dochází při dostatečně vysoké koncentraci substrátu?
- dochází k nasycení enzymu substrátem => v tento moment probíhá reakce maximální rychlosti
Enzymy - Aktivita a regulace - aktivátory a inhibitory
Co to jsou aktivátory a inhibitory z chemického hlediska?
- jsou to nízkomolekulární látky
Enzymy - Aktivita a regulace - aktivátory a inhibitory
Jak ovlivňují aktivitu enzymů:
a) aktivátory?
b) inhibitory?
a) zvyšují aktivitu enzymů
b) snižují aktivitu enzymů
Enzymy - Aktivita a regulace - aktivátory a inhibitory
Které látky často působí jako:
a) aktivátory?
b) inhibitory?
a) ionty kovů (např. Mg²⁺)
b) různorodé látky, ionty těžkých kovů
Enzymy - Aktivita a regulace - aktivátory a inhibitory
Na čem je založen účinek řady léčiv i toxických látek?
- je to inhibiční působení na některý enzym
Enzymy - Aktivita a regulace
Jakým způsobem mohou být aktivovány některé enzymy? Uveď příklad takových enzymů
- hydrolytickým odštěpením části jejich molekuly
- např. pepsin v žaludku, trypsin v tenkém střevě, enzymy kaskádového srážení
Enzymy - Aktivita a regulace - hydrolytické odštěpení části enzymu
Jak se nazývá neaktivní forma enzymů, které pro svou aktivaci potřebují odštěpení? Jak vzniká aktivní forma?
- nazývá se proenzym (zymogen)
- aktivní forma vzniká odštěpením části peptidového řetězce
Enzymy - Aktivita a regulace - fosforylace/defosforylace
Čím je katalyzovaná:
a) fosforylace enzymů?
b) defosforylace enzymů?
a) proteinkinázami
b) fosfatázami
Enzymy - Lékařství
Jakými způsoby se využívají enzymy v lékařství?
- jako diagnostický nástroj
- jako léčivé přípravky
Enzymy - Lékařství - diagnostika
Co se nejčastěji stanovuje v klinicko-biochemické diagnostice?
- stanovuje se aktivita enzymů v séru
Enzymy - Lékařství - diagnostika
Jak se dělí enzymy, které nalézáme v krvi? Uveď příklad.
- enzymy, které jsou vylučovány játry (např. koagulační faktory)
- enzymy intracelulární (např. ALT, AST, CK)
Enzymy - Lékařství - diagnostika - intracelulární
Kde působí intracelulární enzymy za normálních okolností? Kdy se může jejich aktivita v krvi mnohonásobně zvýšit?
- působí v buňkách určité tkáně - do krve jsou uvolňovány v malém množství pouze jako důsledek jejich přirozené obměny
- při četnějším poškození nebo rozpadu buněk důsledkem patologie
Enzymy - Lékařství - diagnostika - intracelulární
Který enzym převažuje:
a) ve svalech, erytrocytech a játrech?
b) v játrech?
c) ve svalech?
a) aspartátaminotransferáza (AST)
b) alaninaminotransferáza (ALT)
c) kreatinkináza (CK)
Enzymy - Lékařství - diagnostika
Jak se změní aktivita při poškození orgánu u:
a) enzymů, které jsou vylučovány játry?
b) intracelulárních enzymů?
a) sníží se
b) zvýší se
Enzymy - Lékařství - diagnostika
Kterých enzymů bude zvýšené množství při hepatopatii?
(4)
- alaniaminotransferázy (ALT)
- aspartátaminotransferázy (AST)
- laktátdehydrogenázy (LD)
- γ-glutamyltransferázy (GMT)
Enzymy - Lékařství - diagnostika
Kterých enzymů bude zvýšené množství při infarktu myokardu?
(2)
- aspartátaminotransferázy (AST)
- kreatinkinázy (CK)
Enzymy - Lékařství - diagnostika
Kterého enzymu bude zvýšené množství při akutní pankreatitidě nebo parotitidě?
- amylázy (AMS)
Enzymy - Lékařství - diagnostika
Co bude značit zvýšené množství alkalické fosfatázy (ALP)?
- nemoc žlučových cest a jater nebo nemoc kostí
Enzymy - Lékařství - diagnostika
Co bude značit zvýšené množství kreatinkinázy (CK)?
- infarkt myokardu nebo onemocnění kosterního svalstva
Enzymy - Lékařství - léčiva
Jaká musí být léková forma enzymů? U čeho se nejčastěji používá?
- musí chránit účinnou látku před rozkladem v kyselém prostředí žaludku
- při nedostatku trávicích enzymů v tenkém střevě
Enzymy - Lékařství - léčiva
Jaký účinek má aplikace streptokinázy a urokinázy?
- má fibrinolytický účinek = rozpouští krevní sraženiny v cévách
