POLYPEPTIDY O/ Provitaminy = organické sloučeniny bez vitaminózního účinku, které se v živočišném těle mění působením ÚV záření nebo enzymů na vitaminy. O/ Hormony = katalyzátory v živočišných organismech (jsou účinné v nepatrných koncentracích). Příklady hormonů: o glukagon -- zvyšuje hladinu glukózy v krvi a urychluje odbourávání glykogenu o insulin -- snižuje hladinu glukózy v krvi a zvyšuje tvorbu glykogenu o ACTH -- adenokortikotropní hormon -- stimuluje tvorbu kortikoidních hormonů v kůže nadledvinek o parathormon -- ovlivňuje činnost ledvin, látkovou přeměnu kostní tkáně a resorpci vápníku NUKLEOVÉ KYSELINY Podle chemického složení dělíme nukleové kyseliny na 2 základní typy: - DNA = deoxyribonukleová kyseliny - RNA = ribonukleová kyselina Nukleové kyseliny jsou složkami všech živých buněk. Jejich obsah klesá se složitostí biologického objektu; - nejjednodušší biologické systémy -- viry -- obsahují molekulu NK obalenou mnoha molekulami bílkovin - kvasinky -- nukleové kyseliny tvoří 40 % sušiny - baktérie -- 15 % - živočišná tkáň nejbohatší na nukleové kyseliny je brzlík (thymus) -- 1 % Tabulka: Složky nukleových kyselin +--------------------------------------------------------------------------------------------+ | | Kyseliny | | |-----------------------------------------------------------| | Složky | RNA | DNA | |--------------------------------+-----------------------------+-----------------------------| |1. | | adenin | adenin | | | |-----------------------------+-----------------------------| | |purinová base | guanin | guanin | | |------------------------+-----------------------------+-----------------------------| | | nebo | | | | |------------------------+-----------------------------+-----------------------------| | | | cytosin | cytosin | | | |-----------------------------+-----------------------------| | |pyrimidinová base | uracil | thymin | |-------+------------------------+-----------------------------+-----------------------------| |2. |pentosa |ribosa |deoxyribosa | |-------+------------------------+-----------------------------+-----------------------------| |3. |anorganická složka |kyseliny fosforečná |kyselina fosforečná | +--------------------------------------------------------------------------------------------+ STRUKTURA MOLEKUL NUKLEOVÝCH KYSELIN Základem molekul NK je lineární polynukleotidový řetězec: - systém ribonukleotidů (tvoří RNA) - nebo deoxyribonukleotidů (tvoří DNA) propojených fosfodiesterovými vazbami mezi 3`-hydroxylem jednoho a 5`-hydroxylem následujícího nukleotidu. Postranní řetězce tvoří 2 různé pyrimidinové a 2 purinové báze připojené k pentosovým jednotkám polynukleotidového řetězce. Jejich pořadí je pro každou NK charakteristické a určuje její vlastnosti. Lineární polynukleotidový řetězec má na jednom konci volný zbytek kyseliny fosforečné, esterově vázaný na uhlík 5` ribosového kruhu (tzv. 5` konec) a na druhém konci volnou hydroxylovou skupinu na uhlíku 3` (tzv. 3` konec). Podle konvence zapisujeme struktury polynukleotidových řetězců od 5` konce ke 3` konci. Nukleové kyseliny mají podobně jako bílkoviny trojrozměrné struktury. Jejich prostorové uspořádání úzce souvisí s jejich biologickou funkcí. Sekundární struktura má charakter spirál -- šroubovic fixovaných vodíkovými můstky mezi doplňkovými (= komplementárními) bázemi. Jsou to dvojice bází, vždy jedné purinové a jedné pyrimidinové, z nichž jedna obsahuje --NH[2] a druhá --OH skupinu TH vodíkový můstek. Dnešní obraz molekuly DNA vytvořili Watson a Crick. DNA je molekulou dědičnosti a vyskytuje se ve všech prokaryotních i eukaryotních buňkách. Je hlavní součástí chromozómů. DNA -- dvoušroubovicový model (dihelix) Řetězce mají opačnou polaritu, takže proti sobě umístěné nukleotidy obsahují doplňkové báze. Řetězce jsou zformovány tak, že pentosové kruhy a fosfátové zbytky ční ven, báze dovnitř. Mezi dvojicemi komplementárních bází se při tom vytvářejí vodíkové můstky, které podmiňují specifitu párování. RIBONUKLEOVÉ KYSELINY Rozdíl RNA od DNA: 1. Cukernou jednotkou je ribosa obsahující na 2. uhlíkhu hydroxylovou skupinu (u DNA je to deoxyribosa) 2. Pyrimidinové báze jsou cytosin a uracil (u DNA cytosin a thymin) 3. Molekuly RNA jsou jednovlákonové -- s výjimkou některých virů (DNA tvoří dvojšroubovice z antiparalelních vláken) Existují 3 typy RNA: mRNA - meriátorová RNA rRNA - ribozómová RNA tRNA -- transferová RNA ENZYMY Enzymy jsou bílkovinné makromolekuly specializované pro katalýzu určitého typu reakce. ENZYMY -- z řeč. en zyme = přítomný v kvasinkách. Enzymy jsou ve všech živých systémech ; i nejjednodušší buňky obsahují přes 3 000 enzymů, které řídí rychlosti všech reakcí. Enzymy jsou druhově specifické = každý druh má své vlastní enzymy. Enzymy jsou jednoduché nebo složené bílkoviny. bílkovina + KOFAKTOR TH HOLOENZYM APOENZYM nebílkovinná část = celá molekula enzymu volně vázaný = koenzym (např. vitaminy) Kofaktor pevně vázaný = prostetická skupina (např. atomy kovů) ENZYMOLOGIE = samostatný vědní obor -- jeho nejdůležitější směry jsou: - studium struktury enzymových molekul a výklad jejich funkce ve stereochemických pojmech - studium kinetiky enzymových reakcí - odvození detailních reakčních mechanismů enzymových reakcí - studium forem výskytu a lokalizace enzymů v živých systémech - studium vztahu enzymů k patologii organismů - používání enzymů k praktickým účelům - příprava a studium bioanalogických látek s katalytickou funkcí a konstrukce umělých enzymů ENZYMY = biokatalyzátory; předčí umělé katalyzátory v mnoha směrech: 1. jsou účinnější -- to odpovídá vyšším reakčním rychlostem 2. vykazují značnou specifitu substrátová -- specifita látky, která bude v reakci přeměňována specifita účinu -- chemické provedení reakce -- typ reakce 3. pracují za mírných podmínek: t = 20 -- 40 °C p = 0,1 Mpa pH = 7 4. jejich účinek lze snadno regulovat 5. jsou netoxické (umělé katalyzátory jsou většinou toxické) Rychle se opotřebovávají, a proto jsou stále odbourávány a znovu nahrazovány. Lokalizace enzymů: - intracelulární -- zůstávají uvnitř buňky, ve které vznikly, a tam vykonávají své specifické funkce - extracelulární -- jsou buňkami, které je vytvořily, vylučovány, a nacházíme je v tkáňových kapalinách, např. v krvi NÁZVOSLOVÍ ENZYMŮ - systematické názvy (např. D-glyceraldehyd-3-fosfátfosfohydorlasa, laktátdehydrogenasa) - triviálními názvy s koncovkami --asa (např. maltasa, laktasa, pepsin). Proenzymy = zymogeny = prekurzory aktivních enzymů. Jsou to inaktivní formy enzymů, např. trávicí proteasy. Označují se předponou pro- (např. protrombin) nebo příponou --gen (např. pepsinogen). KLASIFIKACE ENZYMŮ Tabulka: Klasifikace enzymů +------------------------------------------------------------------------------------------+ |Třída| Enzym | Kalalytická reakce | |-----+--------------+---------------------------------------------------------------------| |1. |Oxidoreduktasy|oxidačně-redukční reakce | |-----+--------------+---------------------------------------------------------------------| |2. |Transferasy |přenos skupin atomů mezi molekulami | |-----+--------------+---------------------------------------------------------------------| |3. | |hydrolytické reakce -- štěpení hydrolyzovatelných vazeb za účasti vody| | | | | | |Hydrolasy | | |-----+--------------+---------------------------------------------------------------------| |4. |Lyasy |štěpení vazeb C-C, C-O, C.N bez účasti vody | |-----+--------------+---------------------------------------------------------------------| |5. | |isomerační reakce = vnitromolekulové přesuny atomů a jejich skupin | | | | | | |Isomerasy | | |-----+--------------+---------------------------------------------------------------------| |6. | |syntéza energeticky náročných vazeb C-C, C-O, | | | | | | |Ligasy |C-N za současného rozkladu látky uvolňující energii, např. ATP | +------------------------------------------------------------------------------------------+