Download
1 / 2
90 likes | 403 Views
-1-. CHÉMIA PRÍRODNÝCH LÁTOK. Seminár z CH 35 (63. vyuč. hod.). CHÉMIA. Pracovný list 30. ZÁKLADY BIOCHÉMIE. PRE 3. ROČNÍK GYMNÁZIÍ. Enzýmy a vitamíny. Základnou vlastnosťou živých sústav je ustavičná premena látok. Táto premena prebieha v bunkách viacerými, na seba postupne
E N D
-1- CHÉMIA PRÍRODNÝCH LÁTOK Seminár z CH 35 (63. vyuč. hod.) CHÉMIA Pracovný list 30 ZÁKLADY BIOCHÉMIE PRE 3.ROČNÍK GYMNÁZIÍ Enzýmy a vitamíny. Základnou vlastnosťou živých sústav je ustavičná premena látok. Táto premena prebieha v bunkách viacerými, na seba postupne nadväzujúcimi chemickými reakciami. Celý dej nazývame intermediárny metabolizmus. Živiny, ktoré bunka prijíma, premieňajú sa na zlúčeniny: a) z ktorých si bunka buduje a ustavične prestavuje svoju štruktúru, b)ktoré sa postupne oxidujú, čím bunka získava energiu potrebnú pre svoju činnosť. KOENZÝMY A ICH FUNKCIA 29.Katalytické pôsobenie enzýmov Otázky a úlohy 31. Väzba substrátu a koenzýmu na aktívne miesto enzýmu –C –C OH COOH OH COOH N N a aktívne miesto enzýmu a b VYSVETLITE mechanizmus katalytického pôsobenia enzýmov. Substrát sa viaže na ........................ miesto enzýmu a po rozpadnutí komplexu ESK sa uvoľnia ....................... . Pre biokatalyzátory a anorganické, či organické katalyzátory je spoločné to, že ....................... aktivačnú energiu a odlišujú sa v tom, že biokatalyzátory majú špecifickosť ......................... a ......................................... . Uveďte faktory, ktoré ovplyvňujú rýchlosť enzýmových reakcií. Vysvetlite obsah pojmov : KOMPETITÍVNA (konkurenčná) a NEKOMPETITÍVNA INHIBÍCIA. enzým substrát produkty 160 1. Doplňte chýbajúce pojmy a vypracujte úlohy. Cl – CH2 CH3 c 100 kJ + kJ b N N CH2OH komplex enzým – produkt komplex enzým – substrát 120 H2N H3C CH2 NH2 S N 100 H3C H2O2 H2O2 O ESK H2O H2O H2O2→ H2O + ½ O2 Katalytickú účinnosť enzýmov zvyšujú niektoré kovové ióny. Sú to najmä katióny horčíka Mg2+. Aktivácia enzýmu môže nastať tak, že sa jeho neúčinná forma tzv. proenzým (alebo zymogén) premení na účinnú formu. Zvyčajne sa odštiepi časť polypeptidového reťazca molekuly proenzýmu, ktorá priestorovo bráni substrátu viazať sa na aktívne miesto (obr. 32). CH2OH 30.Enzýmové štiepenie H2O2 A bez enzýmu, B za prítomnosti enzýmu katalázy; 1 celková uvoľnená energia pri chemickej reakcii, 2 aktivačná energia ( EA )reakcie bez katalyzátora, 3 aktivačná energia pri tvorbe enzým – substrátového komplexu (ESK), 4 aktivačná energia pri rozpade ESK HCOH Ser Ser aktívne miesto O CH2OH OH Alosterické inhibítory a aktivátory si bunka tvorí sama. Spravidla je to niektorý z medziproduktov biochemickej premeny – intermediárneho metabolizmu látok. Takto bunka prirodzenou cestou môže regulovať činnosť (aktivitu) enzýmov, a tým aj vlastný metabolizmus. His koenzým O H3C N HOH2C OH N Vitamíny patria medzi esenciálne látky. Sú to nízkomolekulové organické zlúčeniny, ktorých množstvo v organizme je pomerne malé, majú však veľmi významnú biologickú funkciu (ako koenzýmy a regulačné faktory). Vitamíny sú však esenciálne látky iba pre určité heterotrofné organizmy. Nižšie autotrofné organizmy (mikroorganizmy a rastliny) si ich samy syntetizujú z jednoduchých zlúčenín. Vyššie organizmy túto schopnosť nemajú, preto ich musia prijímať najmä rastlinnou potravou. Znížený príjem vitamínov vyvoláva funkčné poruchy organizmu (hypovitaminózu). Aj nadmerný príjem niektorých vitamínov môže vyvolať funkčné zmeny organizmu (hypervitaminózu). Jednotlivé vitamíny sa označujú veľkými písmenami abecedy. Uprednostňujú sa však názvy na základe ich rozpustnosti v tukoch a vo vode. Toto rozdelenie nemá súvislosť s ich biologickým pôsobením. substrát apoenzým O O OH OH H3C N N O His CH3 vitamín B1 (tiamín) b OH NH2 aktívny enzým a proenzým 32. Premena proenzýmu na aktívny enzým a miesto štiepenia, b odkryté aktívne miesto; His histidín, Ser serín (aminokyselinové zvyšky v aktívom mieste enzýmu) + VYSVETLITE podľa čoho a ako sa rozdeľujú vitamíny. Uveďte rastlinné produkty, ktoré sú výdatným zdrojom kyseliny L-askorbovej. O HO–CH2–C–CH–C–NH–CH2–CH2–COOH Kyselina pantoténová + kyselina L-askorbová Vitamín C Koenzýmy - mnohé z nich sú v podstate vitamíny rozpustné vo vode, alebo vitamín tvorí časť molekuly koenzýmu. Napríklad: Tiamín (vitamín B1) je dôležitý pre tvorbu koenzýmov pre niektoré enzýmy; riboflavín (vitamín B2) tvorí štruktúrny základ koenzýmu oxidoreduktáz (FMN a FAD; niacín - kyselina nikotínová (PP) vo forme amidu je základom NAD+; pyridoxín (B6) tvorí koenzýmovú zložku enzýmov, ktoré katalyzujú premeny aminokyselín; kyselina pantoténová je základom CoA, ktorý sa zúčastňuje na aktivácii karboxylových kyselín a ich metabolizme; kyselina listová je koenzýmom enzýmov, ktoré katalyzujú reakcie pri tvorbe nukleotidov; biotín (H) tvorí koenzýmovú zložku enzýmov katalyzujúcich vznik karboxylových kyselín a premenu sacharidov. –C CH2–NH– N N NH–CH–CH2–CH2 kyselina listová (kyselina folová, folát) N N VYSVETLITE, akú funkciu majú koenzýmy v enzýmovej katalýze (obr. 31 hore). heterocyklická časť štruktúry riboflavínu niacín (vitamín PP) kyselina nikotínová (kyselina 3-pyridínkarboxylová) nikotínamid heterocyklická časť štruktúry pyridoxínu
-2- CHÉMIA PRÍRODNÝCH LÁTOK Seminár z CH 35 (63. vyuč. hod.) CHÉMIA Pracovný list 30 Základy biochémie PRE 3.ROČNÍK GYMNÁZIÍ Oxidačno-redukčné deje v živých sústavách a ich energetický význam. O POROVNANIE oxidačno - redukčného deja: v neživých sústavách a v živých sústavách ~ SCoA Podľa obr. 34 sa acetylový zvyšok uvoľnený z acetylCoA kondenzuje s kyselinou oxáloctovou. Vznikne kyselina ...............................(citrát), ktorá sa potom dehydrogenáciou a dekarboxyláciou mení na kyselinu 2-oxoglutárovú.Tá sa potom mení ďalšou dekarboxyláciou a dehydrogenáciou na kyselinu ........................ . Týmto medziproduktom sa sled chemických reakcií citrátového cyklu uzatvorí. Utvorená kyselina oxáloctová sa môže znovu kondenzovať s pristupujúcou ďalšou molekulou acetylkoenzýmu A, čím je zabezpečený priebeh reakcií. Vidíme, že v súbore reakcií citrátového cyklu sa jedna molekula dvojuhlíkovej kyseliny octovej (acetylového zvyšku acetylCoA) celkom oxiduje na dve molekuly oxidu .................... . Dôležité je, že vodíkové atómy, ktoré sa uvoľňujú pri dehydrogenácii medziproduktov, prenášajú sa prostredníctvom zúčastnených koenzýmov (v mitochondriách) a zložitým mechanizmom následných reakcií sa zlučujú s voľným kyslíkom na ........................... . CH2–COOH SACHARIDY glukóza acetylkoenzým A O O O HO–C–COOH Otázky a úlohy CH2–COOH LIPIDY karboxylové kyseliny CH3–C BIELKOVINY amino- kyseliny O – O – 2H O O 2. Doplňte chýbajúce pojmy. kyselina oxaloctová O CH3–CH2OH C–COOH CH3–C CH3–C CH2COOH COOH ½ O2 H H H2O kyselina citrónová NADH + H+ H koncový oxidačný reťazec NH2 CH2–COOH CH3–CH2OH NAD+ N CH2 N Adenín C=O CO2 CO2 N N Citrátový cyklus predstavuje najvýznamnejšiu metabolickú dráhu, pomocou ktorej bunky oxidáciou látok získavajú veľké množstvo energeticky bohatých molekúl ATP. kyselina 2-oxoglutárová 34. Oxidácia acetyl CoA v citrátovom (Krebsovom) cykle Vysvetlite aký význam má ATP v bunkách. Uveďte aké zlúčeniny tvoria ATP. (3.7.1 Nukleové kyseliny, str. 103 ) → ← ADP + P ATP Schéma 2 redukovaný koenzým (NADH, FMNH2) – Koncový oxidačný reťazec znamená postupný prenos vodíkov z redukovaných koenzýmov (dehydrogenáciou) a v poslednej fáze prenos elektrónov (cez cytochrómy) na voľný kyslík, ktorý do buniek transportuje hemoglobín. Vzniká kyslíkový anión, ktorý sa zlučuje s katiónom vodíka na vodu, podľa schémy: 5 ~ O––P O––P O––P––O––H2C ~ ATP O 2 H+ 4 1 acetyl- koenzým A citrátový cyklus O 3 2 2 e– H2O – ½ O2 O2– OH HO b–D– ribóza oxidovaný koenzým (NAD+, FMN) voľná energia ΔG = - 237,4 kJ.mol-1, [Sústava uvoľňuje energiu] AMP ADP endergonické chemické reakcie ATP ŽIVINY O2 svalová práca Opíšte oxidačnú (aeróbnu) fosforyláciu - (vznik ATP) v koncovom oxidačnom reťazci. E teplo Koncový oxidačný reťazec umožňuje ........................... príslušných koenzýmov................, čím sa môžu znova zúčastňovať látkovej premeny v citrátovom cykle. svetlo (oxidáciu, redukciu) (NADH, NAD+, FMNH2, FMN) ADP + H3PO4 CO2 elektrická energia H2O Koncový oxidačný reťazec znamená postupný prenos .......................... z redukovaných koenzýmov (dehydrogenáciou) a v poslednej fáze prenos elektrónov (cez cytochrómy) na voľný ......................., ktorý do buniek transportuje hemoglobín. Vzniká .................... anión, ktorý sa zlučuje s katiónom ......................... na vodu, podľa schémy hore. 35 Využitie ATP ako zdroja energie ( E ) v organizme (vodíkov, kyslíkov) (vodík, kyslík) (vodíkový, kyslíkový) E (vodíka, kyslíka) Väzba fosfátu (H3PO4) na ADP sa katalyzuje samostatným enzýmovým systémom, ktorý sa tiež nachádza vo vnútornej membráne mitochondrií. Tento enzýmový komplex pri svojej činnosti využíva protónový gradient. Syntézou jednej molekuly ATP sa tento gradient znižuje o dva protóny. Tým sa ustavične udržuje dynamická rovnováha medzi redoxnými dejmi koncového oxidačného reťazca a tvorením ATP. Keďže celý systém uvedených biochemických premien predstavuje sled oxidačných reakcií a je ukončený väzbou anorganického fosfátu na ADP, hovoríme o oxidačnej fosforylácii.Základnou biologickou funkciou oxidačnej fosforylácie je efektívne využitie energie, alebo jej zabudovanie do štruktúry molekúl ATP. Časť uvoľnenej energie sa premení na teplo.
