ENZYMY V ŽIVÉ BUŇCE v Většina enzymů se v buňkách vyskytuje vázaná na buněčné struktury. Ø hydrolytické enzymy ® lysozomy Ø enzymy energetického metbolismu ® mitochondrie Ø + membrány dalších organel Ø v Určité enzymy jsou umístěny v blízko sebe a jeden enzym může bezprostředně působit na produkt druhého enzymu. v Takto vznikají celé cykly enzymatických reakcí ® metabolické dráhy (např. glykolýza, cyklus trikarboxylových kyselin, pentózový cykus…). • • v Z chemické podstaty enzymů (proteolytické, hydrolytické, aj.) vyplývá, že se musí vyskytovat v inaktivovaných formách, anebo musí být od svých substrátů izolovány membránami, které umožňují pouze jejich omezený kontakt. Ø zymogeny (proenzymy), které se na aktivní formu štěpí pomocí specifických proteolytických enzymů (limitovaná proteolýza). v Systém PREZYMOGEN ® ZYMOGEN ® AKTIVNÍ FORMA, pomocí limitované proteolýzy, představuje účinný mechanismus regulace aktivity enzymů, dle aktuálních fyziologických potřeb buňky a celého organismu. • •ENZYMOVÉ VYBAVENÍ BUNĚK • •POTENCIÁLNÍ SOUBOR ENZYMŮ Ø všechny enzymy, které je buňka schopná produkovat Ø pro každou buňku je stálý a typický Ø využívá se pro typizaci biologického druhu mikroorganismů • •AKTUÁLNÍ SOUBOR ENZYMŮ Ø enzymy, kterými buňka disponuje v určitých konkrétních podmínkách Ø je proměnlivý a určovaný vlivy vnějšího prostředí • • •KONSTITUTIVNÍ ENZYMY Ø jsou tvořeny za všech podmínek, za kterých je buňka schopná růst, bez ohledu na složení růstového média Ø musí se v buňce vyskytovat vždy ® buňka bez nich nemůže existovat • •INDUKTIVNÍ (ADAPTIVNÍ) ENZYMY Ø syntetizují se jako výsledek stimulace určitým faktorem vnějšího prostředí (zpravidla specifický substrát) Ø pro buňku nejsou nevyhnutně nutné •KOENZYMY v (kofaktor) je nízkomolekulární neproteinová struktura připojená k proteinovému řetězci enzymu. v Koenzymy mají důležitou roli v přenosu atomů vodíku, elektronů nebo skupin atomů v průběhu enzymově katalyzované reakce. v Podle způsobu vazby k bílkovinné části enzymu rozlišujeme: Ø disociovatelné koenzymy Ø prosthetické skupiny • • •Disociovatelné koenzymy v Jsou udržované v kontaktu s enzymem nekovalentní interakcí. v Mohou se snadno oddělit od molekuly původního enzymu a navázat se i na jiný. v Patří sem např. NAD+ nebo NADP+. • •Prostetické skupiny v Jsou struktury pevně vázané k enzymu převážně kovalentními vazbami. v Charakter této vazby dělá z prostetické skupiny stabilní součást enzymu. v Patří sem např. FMN, FAD a kyselina lipoová. • • v Řada koenzymů jsou vitaminy (nebo vitamin tvoří část molekuly koenzymu). v Některé koenzymy jsou tvořené nukleotidem (fosfát+ribóza+dusíkatá báze). v Koenzymy rozdělujeme nejčastěji podle typů reakcí, na jejichž katalýze se podílejí: • • • Koenzymy oxidoreduktáz Funkce - tyto koenzymy se podílejí na přenosu atomu vodíku nebo elektronů NAD+ přenos redukčních ekvivalentů (hydridových iontů: 2 e-, 1 H+) z katabolických dějů do dýchacího řetězce NADPH redukční činidlo biosyntetických procesů, vzniká především v pentózovém cyklu FMN přenos redukčních ekvivalentů (2 e-, 2 H+) pomocí dusíkových atomů FAD přenos redukčních ekvivalentů (2 e-, 2 H+) pomocí dusíkových atomů Koenzym Q (ubichinon) součást mitochondriálního dýchacího řetězce Kyselina lipoová vázána amidovou vazbou na postranní řetězec lysinu (označuje se pak jako liponamid), obsahuje intramolekulární disulfidovou vazbu, která působí oxidoredukčně a při redukci přechází na dithiol Hem přenáší jen elektrony, např. mitochondriální cytochromy dýchacího řetězce, cytochrom P450 Glutathion antioxidant v erytrocytech, obsahuje redoxně aktivní intramolekulární disulfidovou vazbu – obdobně jako kyselina lipoová Kyselina L-askorbová koenzym monoxygenáz a dioxygenáz, podíl na hydroxylaci prolinových a lysinových zbytků při syntéze kolagenu, syntéze katecholaminů a žlučových kyselin Tetrahydrobiopterin (BH4, THB) koenzym účastnící se hydroxylace tyrosinu, fenylalaninu, tryptofanu atd. Koenzymy transferáz Funkce - tyto koenzymy umožňují přenos skupin Nukleosidtrifosfáty: ATP, GTP, UTP, CTP přenášejí většinou zbytek kyseliny fosforečné, součástí kináz Koenzym A obsahuje -SH skupinu, na kterou může thioesterovou vazbou navázat zbytek karboxylové kyseliny, např. acetylkoenzym A Tetrahydrofolát (THF) přenáší jednouhlíkaté zbytky (methyl, formyl, methylen) Pyridoxalfosfát (PLP) koenzym důležitý pro metabolismus AMK (transaminace, dekarboxylace) Fosfoadenosinfosfosulfát (PAPS) přenáší sulfát S-adenosylmethionin (SAM) přenáší methyl např. při přeměně noradrenalinu na adrenalin nebo při syntéze kreatinu, metylace DNA Kobalaminy koenzymy methyltransferáz – např. methylace homocysteinu na methionin Koenzymy karboxylačních a dekarboxylačních reakcí Funkce – karboxylace / dekarboxylace Pyridoxalfosfát (PLP) koenzym důležitý pro metabolismus AMK (transaminace, dekarboxylace) Kyselina lipoová vázána amidovou vazbou na postranní řetězec lysinu příslušného apoenzymu → liponamid, který se účastní oxidativní dekarboxylace 2-oxokyselin Thiamindifosfát (TPP) koenzym oxidativní dekarboxylace 2-oxokyselin a transketolasy Biotin koenzym všech karboxyláz, reaguje s bikarbonátem (HCO3-) na karboxybiotin, který přenáší CO2 na jiné molekuly a vytváří tak v nich karboxylové skupiny (COOH) – příkladem může být syntéza malonyl-CoA z acetyl-CoA nebo oxalacetátu z pyruvátu •Nikotinamidové nukleotidy v Obsahují ve své molekule amid kyseliny nikotinové (nikotinamid), ribózu, dva nebo tři fosfáty a adenin. v Jsou to nejdůležitější přenašeče vodíku v systému buněčného dýchání (biologické oxidace). v Vyskytují se v každé živé buňce. v Zúčastňují se např. aerobní fosforylace, glykolýzy, přeměny kyseliny pyrohroznové, fotosyntézy apod. • • NIKOTINAMIDADENINDINUKLEOTID Strukturní vzorec v Mechanismus působení nikotinamidových nukleotidů se zakládá na vazbě vodíku ze substrátu na pyridinové jádro, přičemž vzniká redukovaná forma. v Vytvořením redukované formy (NADH+H+) zaniká aromatický charakter pyridinového kruhu, čímž se změní jeho absorpce světla v UV oblasti. v Této vlastnosti se využívá v laboratořích k velmi citlivému odlišení NAD+ od NADH+H+ a tedy i všech enzymových reakcí, kterých se tyto koenzymy účastní. • OXIDACE / REDUKCE NAD+ « NADH+H+ NAD+_Oxidation_and_Reduction.png (672×454) •Flavinové nukleotidy v tvoří koenzymy žlutých enzymů (flavoproteinů), které se účastní přenosu vodíku a elektronů (oxidačně-redukční reakce) v Obsahují riboflavin ve formě riboflavin-5´-fosfátu (flavinmononuleotid FMN) nebo ve formě flavinadenindinukleotidu FAD. v Pro přenos vodíku je u flavinových nukleotidů důležité izoaloxazinové jádro. v Vodík se zde váže na N1 a N10 tohoto jádra. • • OXIDACE / REDUKCE FAD « FADH2 Flavinadenindinukleotid – Wikipedie FLAVINMONONUKLEOTID (FMN) FLAVINADENINDINUKLEOTID (FAD) Flavinmononukleotid – Wikipedie Soubor:FAD (vzorec).svg •Ubichinon (koenzym Q) v Účastní se oxidačně-redukčních reakcí ve všech formách živé hmoty, ale mechanismus jeho působení není přesně znám. v Účinnou složkou molekuly koenzymu Q je p-chinonové jádro, které se vazbou vodíku ze substrátu (redukcí) mění na p-difenolové jádro. v Navíc toto jádro obsahuje navázaný vedlejší řetězec izoprenového charakteru, který se u různých organismů liší počtem uhlíkových atomů. • OXIDACE / REDUKCE UBICHINONU koenzym Q (1).png •Deriváty porfyrinu v Tvoří spolu se železem prosthetické skupiny vícero enzymů, které se účastní na přenosu elektronů (zejména cytochromový systém). v Taková prosthetická skupina se nazývá hem. v Účinné enzymy se vyskytují v oxidované formě (obsahují trojmocné železo – Fe3+), která se po přijetí elektronu od vhodného donoru (obvykle flavoproteinu) mění na redukovanou formu (obsahující dvoumocné – Fe 2+). v STRUKTURA MOLEKULY HEMU b undefined •Adenosinfosfáty v Jsou základními donory a akceptory fosfátových zbytků (HPO3)- ve všech živých systémech. Ø adenosinmonofosfát AMP Ø adenosindifosfát ADP Ø adenosintrifosfát ATP Ø v Molekula ATP se skládá z adeninu, ribózy a třech fosfátových zbytků, z nichž dva jsou vázány makroergickou vazbou. v Význam ATP spočívá v tom, že z jeho molekuly se mohou přenášet rozličné části a aktivovat tak molekuly substrátu pro vstup do potřebných reakcí. STRUKTURA ADENOSINFOSFÁTŮ (AMP, ADP, ATP) image.png