Budowa cząsteczek enzymów - Większość enzymów należy do białek złożonych. Takie enzymy składają się z części białkowej, zwanej apoenzymem, i części niebiałkowej, czyli koenzymu. Cały enzym, który powstaje w wyniku połączenia apoenzymu z koenzymem, nosi nazwę holoenzymu. Ani sam apoenzym, ani sam koenzym nie wykazują aktywności enzymatycznej. Apoenzym+koenzym=holoenzym
i 6 klas enzymów
1.OKSYDOREDUKTAZY (np. dehydrogenazy, oksydazy) - przenoszą elektrony i protony do odpowiedniego akceptora, enzymy katalizujące reakcje, w których dochodzi do zmiany stopnia utlenienia
2. TRANSFERAZY (np. aminotransferazy, acetylotransferazy, kinazy) - przenoszące określoną grupę chemiczną (np. aminową, acetylową) z jednego związku do drugiego, czyli katalizujące reakcje przenoszenia grup funkcyjnych z jednej cząsteczki na drugą
3. HYDROLAZY (np. proteazy, celulaza, inwertaza) - rozkładające substrat hydrolitycznie, z jednoczesnym przyłączeniem cząsteczki wody
4.LIAZY (np. dekarboksylazy aminokwasów) odszczepiające pewne grupy od substratu bez udziału wody, czyli katalizują reakcje rozpadu bez udziału wody, przy czym tworzą się zazwyczaj wiązania podwójne
5.IZOMERAZY - przeprowadzają reakcje przegrupowań wewnątrzcząsteczkowych, czyli przebudowują strukturę cząsteczki bez zmiany jej składu atomowego
6.LIGAZY (syntetazy) - katalizujące tworzenie nowych wiązań, czyli łączenie się dwóch cząsteczek (reakcje syntezy).
Właściwości enzymów
Obniżają enrgię aktywacji, przyśpieszają dojście układu do stanu równowagii, przed i po reakcji są takie same, przeprowadzają tylko takie reakcje które zaszłyby także i bez nich , nie wpływaja na kierunek reakcji, pełnią role katalizatorów.
Aktywacja-przyśpieszanie różnych czynników chemicznych
Ułatwia powstawania układu enzym-substrat.aktywatorami mogąbyć jony metali lub aniony współdziałające z białkiem enzymu.enzym+substrat=enzym substrat=produkt+enzym.
Inhibitor-czynniki hamujace działanie enzymów
Aktywnośc i szybkość zachodzących reakcji enzymatycznych uzależniona jest m.in. od:
Stężenia enzymu i substratu, temperatury w temp.38c ulega denaturacji ,pH, obecności aktywatorów i inhybitorów.
Oznaczanie enzymów.oznaczony jest czteroczłonowym symbolem cyfrowym literamiEC. 4cyfry dokładnie określają pozycję enzymu w układzie klasyfikacyjnym. 1 cyfra gł.klasa, 2-podklasa, 3-podpodklase,4-numery enzymu w obrębie podklasy.
Witaminy - to niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu związki organiczne, biorące udział w przemianach biochemicznych jako koenzymy, tj, substancje, których obecność warunkuje prawidłowe działanie enzymów, białek katalizujących procesy przemiany materii. Z chemicznego punktu widzenia witaminy nie stanowią jednorodnej grupy. Ich wspólną cechą jest niski ciężar cząsteczkowy.
Źródłem witamin i prowitamin dla zwierząt są rośliny i saprofityczne bakterie żyjące w przewodzie pokarmowym (zwł. u przeżuwaczy); dla mięsożerców także tkanki zwierząt, w których nagromadzają się niektóre witaminy (np. A, D i z grupy B).
awitaminoza) powoduje wystąpienie zespołu charakterystycznych objawów chorobowych. Często występujące niedobory witamin (hipowitaminozy) wywołują lżejsze objawy i obniżają odporność organizmu; mogą być spowodowane niewłaściwym, jednostronnym odżywianiem, wadliwym przyswajaniem witamin z pokarmu, obecnością antywitamin w pokarmie (awidyna w surowym białku jaj) i zniszczeniem bakterii w przewodzie pokarmowym.
Witaminy dzielimy na
rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w tłuszczu.
Do witamin rozpuszczalnych w wodzie zalicza się:
witaminę B1 - tiaminę
witaminę B2 - ryboflawinę
witaminę PP - niacynę
witaminę B6 - pirydoksynę
witaminę H - biotynę
witaminę B5 - kwas pantotenowy
folacynę - kwas foliowy, foliany
witaminę B12 - kobalaminę
witaminę C - kwas askorbinowy
Do witamin rozpuszczalnych w tłuszczach zalicza się:
witaminę A - retinol i jej prowitaminę ß-karoten
witaminę D - kalcyferol
witaminę E - tokoferol
witaminę K - filochinon
Witaminy rozpuszczalne w wodzie
Witamina B1 (tiamina)
Budowa chemiczna i działanie
Witamina B1 jest jedną z najwcześniej poznanych witamin. Cząsteczka tiaminy jest zbudowana z dwóch pierścieni: pirymidynowego i tiazolowego. Witamina ta jest koenzymem różnych enzymów biorących udział w przemianie pośredniej węglowodanów. Przy jej niedoborze dochodzi do nagromadzenia w organizmie dużej ilości kwasu pirogronowego i mlekowego. Jest to niekorzystne dla układu mięśniowego i nerwowego. Witamina B2 (ryboflawina) Budowa chemiczna i działanie
Witamina B2 ma następujący wzór chemiczny: Jak widać, do układu pierścieniowego (izoalloksazynowego) ma ona przyłączony rybitol (czyli pochodną rybozy). W postaci krystalicznej witamina ta ma żółte zabarwienie. W niektórych przyprawach lub koncentratach zup bywa stosowana jako barwnik i ma wówczas oznakowanie E101. Ryboflawina wchodzi w skład grupy prostetycznej związków zwanych flawoproteidami. Biorą one udział w końcowym procesie utleniania komórkowego, a więc w jednym z procesów dostarczania energii do tkanek. Witamina ta odgrywa także rolę w prawidłowym funkcjonowaniu narządu wzroku. Przy niedoborze witaminy B2 występuje światłowstręt, łzawienie, zmiany zapalne na języku i pękanie kącików warg (tzw. zajady), a także łojotok skóry. Witamina PP (niacyna) Budowa chemiczna i działanie
Jak wspomniano we wstępie, formą czynną witaminy PP nie jest jeden związek chemiczny, lecz dwa, tj. kwas nikotynowy i amid kwasu nikotynowego. Mają one następujące wzory chemiczne: Związki te są znane od końca XIX w., lecz ustalenie zależności występowania choroby zwanej pelagrą od ich niedoboru w diecie wymagało jeszcze żmudnych badań, które dały dopiero rezultat w naszym stuleciu. W okresie międzywojennym pelagra była schorzeniem rozpowszechnionym zarówno w Europie, jak i Ameryce Południowej. Objawiała się zmianami skórnymi (na języku, szyi, twarzy, rękach), a także zaburzeniami układu trawienia oraz zaburzeniami nerwowymi i psychicznymi.
Niacyna jest składnikiem dwóch koenzymów: dwunukleotydu nikotynamido-adeninowego (NAD) i jego fosforanu (NADP). Koenzymy te wraz z białkami tworzą enzymy należące do oksydoreduktaz. Enzymy te biorą udział w przemianie pośredniej białek, tłuszczów i węglowodanów, tak więc przy niedoborze niacyny dochodzi do upośledzenia wielu przemian metabolicznych w organizmie. Jako preparat farmaceutyczny jest stosowana w chorobie niedokrwiennej serca. Witamina B6 (pirydoksyna)
Budowa chemiczna i działanie
Do grupy związków mających właściwości witaminy B6 należą: pirydoksyna, pirydoksal i pirydoksamina o następujących wzorach: W organizmie człowieka wszystkie trzy formy łatwo przechodzą jedna w drugą, a także w postać czynną, tj. fosforan pirydoksalu. Stanowi on grupę prostetyczną różnych enzymów, m.in. dekarboksylaz, dezaminaz i transaminaz. Enzymy te biorą udział w przemianie białka, a także tłuszczów i węglowodanów w organizmie. Witamina ta katalizuje m.in. proces tworzenia niacyny z tryptofanu (patrz witamina PP).
Witamina B6 jest także potrzebna do wytwarzania dwóch hormonów: adrenaliny i serotoniny, które wpływają na prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego. Jej brak wpływa na zwiększenie pobudliwości nerwowej, może tez wywoływać stany epileptyczne. Brak pirydoksyny powoduje też występowanie niedokrwistości. Jak wykazały badania z ostatnich lat witamina B6 jest niezbędna w prawidłowej przemianie homocysteiny. Niedobór tej witaminy może mieć wpływ na zmiany w naczyniach krwionośnych i sprzyjać rozwojowi miażdżycy. Witamina H (biotyna)
Witamina H należy do witamin, które podobnie jak kwas pantotenowy nie są umieszczone w normach żywienia. Oznacza to, że zapotrzebowanie na te składniki nie jest jeszcze jednoznacznie określone. Nieznane są także typowe objawy awitaminozy u człowieka. Z tego też powodu omówienie tych witamin, należących do witamin grupy B, będzie bardzo skrótowe. Kwas pantotenowy (B5)
Kwas pantotenowy pełni w organizmie bardzo ważną rolę, ponieważ wchodzi w skład koenzymu A, który bierze udział w wielu ważnych reakcjach związanych z przemianą energetyczną. Folacyna (foliany)
Budowa chemiczna i działanie
Przez pojęcie folacyna (teraz raczej stosuje się nazwę foliany), rozumie się liczną grupę związków o bardzo złożonej budowie chemicznej. Większość z nich wywodzi się z kwasu foliowego. Kwas foliowy składa się z trzech zasadniczych elementów: 6-metylopteryny, kwasu para-aminobenzoesowego oraz kwasu glutaminowego. Uproszczony schemat budowy kwasu foliowego W punkcie R mogą być przyłączone różne fragmenty jednowęglowe, a w punkcie X różne ilości reszt kwasu glutaminowego.
Kwas foliowy występuje tylko w formie syntetycznej. W żywności znajduje się folacyna (foliany).
W organizmie człowieka występują różne aktywne formy folianów. Biorą one udział w wielu procesach zachodzących w komórce. Do ważniejszych należy udział w tworzeniu kwasów nukleinowych. Często omawiane związki są powiązane z przemianami, w których niezbędna jest witamina B12 i witamina B6. Niedobór folianów u ludzi prowadzi do zaburzeń w syntezie DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego), a w końcowym etapie do pewnego typu niedokrwistości. U ludzi w podeszłym wieku może on prowadzić do zmian w mózgu. Niedobór ten jest szczególnie niebezpieczny w pierwszych tygodniach ciąży, bo może być przyczyną wad cewy nerwowej u noworodków. Zapobiega się temu poprzez propagowanie spożycia kwasu foliowego w ilości 0,4 mg dziennie przez kobiety w wieku rozrodczym.
Niedobory kwasu foliowego są wynikiem nie tylko niedostatecznego spożycia tej witaminy, ale także mogą być spowodowane stosowaniem leków, będących antagonistami folacyny, zażywaniem doustnych środków antykoncepcyjnych, a także nadużywaniem alkoholu. Witamina B12 (kobalamina)
Budowa chemiczna i działanie
Witamina B12 ma następujący wzór sumaryczny: C63H88N14O14PCo.
Wzór strukturalny jest bardzo skomplikowany i dlatego zostanie tu pominięty. Na podkreślenie zasługuje obecność jonu kobaltu w cząsteczce kobalaminy. Znanych jest kilka form witaminy B12 różniących się budową chemiczną oraz trwałością, które w organizmie ludzkim łatwo przechodzą jedna w drugą.
Witamina B12 jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania wszystkich komórek - wraz z folacyną pełni ważną rolę w procesach syntezy kwasów nukleinowych. Niedobór jej wywołuje u ludzi niedokrwistość złośliwą. Niedokrwistość złośliwa cechuje się zarówno zmianami w żołądku (zanik błony śluzowej upośledzający m.in. wchłanianie witaminy B12), jak też objawami ze strony układu nerwowego (zatruwanego powstawaniem związków toksycznych) oraz zaburzeniami w układzie krwiotwórczym, prowadzącymi do braku prawidłowej regeneracji krwinek czerwonych. Witamina C (kwas askorbinowy) Ma duże znaczenie w budowie i odnowie tkanki łącznej, co jest związane z jej rolą w syntezie kolagenu. Jest dowiedzione, że kwas askorbinowy, biorąc udział w budowie tkanki łącznej ułatwia prawidłowe gojenie się ran. Witamina ta ma właściwości redukujące, dlatego - podobnie jak witaminę E - uważa się ją za biologiczny przeciwutleniacz. Biochemiczne znaczenie kw.askorbinowego polega na jego działaniu jako katalizatora reakcji redoksowych. Witamina c stymuluje różne procesy biochemiczne, jej udział w reakcjach polega na przenoszeniu elektronów. Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach Witamina A (retinol) i jej prowitamina ß-karoten
Budowa chemiczna i działanie
Witaminą A jest związek zwany retinolem i różne jego chemiczne formy (aldehydowe, estrowe, kwasowe). Składa się on z pierścienia ß-jononu i długiego łańcucha polienowego. Ma następujący wzór chemiczny: Retinol i jego różne formy występują tylko w produktach zwierzęcych. Prowitamina A nazywamy całą grupę związków, które noszą nazwę karotenoidów i występują tylko w świecie roślinnym. Za najważniejszy z karotenoidów uważa się ß-karoten, bo z niego najłatwiej organizm tworzy retinol. ß-karoten składa się z dwóch pierścieni ß-jononu i dwóch reszt łańcucha polienowego, a zatem jego rozszczepienie na dwie części daje w efekcie retinal, redukowany następnie do retinolu. Karotenoidy (prowitamina A) występują głównie w produktach roślinnych, ale są również obecne w mleku krów żywionych na pastwiskach, w maśle oraz tłuszczu zwierząt. ß-karoten jest zaliczany do naturalnych przeciwutleniaczy. Witamina D (kalcyferol)
Budowa chemiczna i działanie
Witaminą D nazywa się wszystkie związki wykazujące działanie przeciwkrzywicze. Do najbardziej znanych form należy witamina D3 -cholekalcyferol i witamina D2 - ergokalcyferol. Formy te dostarczone wraz z pożywieniem muszą, jako prowitaminy, być w organizmie przekształcone w formy aktywne. Witamina E (tokoferol)
Budowa chemiczna i działanie
Głównym związkiem aktywnym biologicznie jako witamina E jest α-tokoferol, chociaż znanych jest wiele innych tokoli i tokotrienoli, które są mniej aktywne biologicznie. Wzór cząsteczkowy α-tokoferolu jest następujący: C29H5OO2. Składa się on z pierścienia chromanu i długiego łańcucha bocznego Witamina K (filochinon)
Jako witamina K działa wiele związków, pochodnych naftochinonów. Związki te są niezbędne do prawidłowego krzepnięcia krwi i charakteryzują się działaniem przeciwkrwotocznym. Witamina K jest potrzebna zarówno zwierzętom, jak i człowiekowi. Nie jest jednak dowiedzione, że człowiek musi ją otrzymywać wraz z pożywieniem. Głównym źródłem witaminy K dla człowieka jest jej synteza przez drobnoustroje przewodu pokarmowego