Enzýmy

V živých organizmoch neustále prebiehajú chemické procesy, ktoré súhrnne nazývame metabolizmom. Túto látkovú premenu katalyzujú enzýmy čiže fermenty.

Názov enzým je odvodený od gréckeho slova zymé, čo znamená kvasnice, v kvasniciach en zymé bola prvý raz opisovaná prítomnosť látky, ktorá spôsobuje kvasenie. Označenie ferment je odvodené od latinského fermentare, čo znamená vrieť- kysličník uhličitý, ktorý uniká pri kvasení robí dojem varu kvasiacej tekutiny živočíchov, rastlín a mikroorganizmov.

Enzýmy sú svojou chemickou povahou bielkoviny. Okrem bielkoviny obsahujú ešte aj nebielkovinovú zložku. Bielkovina sa volá apoenzým, nebielkovinová zložka je koenzým. Látky akými sú aj enzýmy hovoríme, že majú úlohu biokatalyzátorov. Dokážu výrazne urýchliť priebeh chemických reakcií.

Základný rozdiel medzi enzýmami a ostatnými katalyzátormi je v tom ,že svojou špecifickou štruktúrou chemickú reakciu nielen urýchľujú, ale ju aj regulujú. Enzýmy sa vytvárajú v bunkách živočíchov, rastlín a mikroorganizmov.

Proteázy, ktoré katalyzujú hydrolýzu peptidických väzieb vnútri molekuly bielkovín, nazývame proteinázy alebo endopeptidázy, tie ktoré odštiepujú peptidické väzby na konci reťazcov , nazývajú sa peptidázy alebo exopeptidázy.

Medzi proteinázy zaraďujeme tráviace enzýmy.

PEPSÍN - produkovaný bunkami žalúdočnej sliznice vo forme aktívneho zymogénu pepsinogénu, z ktorého vzniká aktívny pepsín účinkom vodíkových iónov kyseliny chlorovodíkovej, pôsobí teda za silne kyslej reakcie. Katalyzuje hydrolýzu väzby medzi aminoskupinou tyrozínu alebo fenylalanínu a kyselinou asparágovou alebo glutamovou.

TRYPSÍN - produkovaný podžalúdkovou žľazou vo forme inaktívneho trypsinogénu, z ktorého vzniká aktívny trypsín účinkom enzýmu črevnej šťavy, enterokinázy, za alkalickej reakcie. Podmienkou štiepacieho účinku trypsínu je prítomnosť zásaditých aminokyselín arginímu a lyzímu v susedstve štiepenej peptidickej väzby.

CHYMOZÍN - vylučovaný žalúdkovou sliznicou mladých cicavcou, mení kazeín mlieka na parakazeín, ktorý sa ako zrazenina môže tráviť.

CHYMOTRYPSÍN - produkuje podžalúdková žľaza v inaktívnej forme chymotrypsinogénu, ktorý sa aktivuje pre svoj štiepaci účinok až v tenkom čreve.

Peptidázy katalyzujúce odštiepenie koncových aminoskupín zvyškov za vzniku voľnej aminokyseliny sú:

KARBOXYPOLYPEPTIDÁZY - štiepia polypeptidy tak, že odštepujú aminokyselinu z peptidickej väzby na voľnom konci reťazca.

Obsahujú horčík alebo zinok a sulfhydrylové skupiny, nachádzajú sa najmä v šťave pankreasu.

AMINOPOLYPEPTIDÁZY-štiepia polypeptidy tak, že odštiepujú aminokyselinu na voľnom amínovom konci polypeptidu. Aktivujú ich zinočnaté, kobaltnaté a mangánaté ióny. Nachádzajú sa v črevnej šťave živočíchov, v niektorých baktériach a kvasinkách.

DIPEPTIDÁZY-štiepia len peptidické väzby dipeptidov. Aktivujú ich kobaltnaté ióny. Nachádzajú sa v črevnej šťave živočíchov, v aeróbnych baktériach, kvasinkách a v hadích jedoch.



ENZYMATICKÉ ŠTIEPENIE PROTEÍNOV V TRÁVIACEJ SÚSTAVE ČLOVEKA

V ústnej dutine, kde sa potrava rozmliaždi a navlhčí slinami, nenastáva trávenie bielkovín. Trávenie sa začína až v žalúdku účinkom žalúdočnej šťavy, ktorá obsahuje okrem kyseliny chloróvodíkovej a pepsínu aj iné látky. Kyslým prostredím kyseliny chlorovodíkovej sa aktivuje pepsinogén na pepsín. Pepsín rozštiepi v žalúdku len 10% peptidových väzieb silne kyslou reakciou.Kyselina chlorovodíkova udržuje v žalúdku optimálne pH=1,5.Produkty pepsínovej hydrolýzy bielkovín pepsínom sa nazývajú aj peptóny. Je to zmes pomerne vysokomolekulových polypeptidov. Preto sa nevstrebávajú v žalúdku a prechádzajú do dvanástnika. V dvanástniku sa primieša k črevnému obsahu aj sekrét podžalúdkovej žĺazy, ktorá obsahuje ďalšie proteolytické enzými.Jeho účinkom ako aj účinkom vlastnej črevnej šťavy sa v tenkom čreve, kde prbieha väčšina tráviacich pochodov, vytvára prostredie s pH 7-8, optimálne pre účinky pankreatických a črevných enzýmov. Toto zásadité prostredie neutralizuje už v dvanástniku kyslosť žalúdočnej šťavy a odstráni účinok pepsínu. Okrem uvedených proteolytických enzýmov v črevnom obsahu sa vyskytujú aj enzýmy elastáza, ktorá štiepi elastín, kolagenéza, ktorá štiepi kolagén. Aj pankreatická šťava obsahuje niekoľko proteolytických enzýmov - trypsín, chymotrypsín, karboxypeptidázu a je výrazne alkalická vďaka vysokému obsahu hydrogén karbonátu/ pH 7,4 - 8,3 /. Proteázy pankreatickej šťavy sú vylučované ako neaktívne proenzýmy, napr. Trypsinogén, chymotrypsinogén a proelastáza, ktoré sa aktivujú v tenkom čreve. Účinkom týchto enzýmov, ako aj ďalších enzýmov črevnej sliznice sa bielkoviny postupne počas prechodu tráviacim traktom v tenkom čreve rozštiepia až na jednotlivé aminokyseliny. Tieto sa resorbujú prevažne v tenkom čreve a dostávajú sa alebo do pečene, alebo priamo do obehu. PROTEOLYTICKÉ ENZÝMY- PROTEÁZY katalyzujú štiepenie bielkovín a peptidov.

Zapríčiňujú štiepenie peptidickej väzby za uvoľnenia karboxylovej a amínovej skupiny.

Ako vlastne enzýmy pôsobia ? Enzýmy rovnako ako aj anorganické katalyzátory urýchľujú chemický dej tým, že znižujú jeho aktivačnú energiu. Vytvorí sa väzba enzým - substrát, rozpadnutím ktorej vzniká produkt. Enzýmová katalýza môže urýchliť priebeh reakcie aj viac ako tisíckrát. Pre pôsobenie enzýmu je dôležité hlavne tzv. aktívne miesto, na ktoré sa reaktanty viažu.

Účinok enzýmov môže byť brzdený rôznymi inhibítormi. Najznámejšími sú kompetitívne, nekompetitívne (alebo akompetitívne) prípadne alosterické. Pri inhibícii sa vlastne jednoducho povedané vytvorí namiesto väzby enzým-substrát väzba enzým- inhibítor. Pri kompetitívnej inhibícii sa táto väzba dá narušiť pridaním väčšieho množstva reaktantu, nekomptitívna inhibícia "zablokuje" enzým natrvalo. Pri alosterickej inhibícii sa inhibítor nenaviaže na aktívne miesto, ale tak, že svojou prítomnosťou v priestore zabráni naviazaniu substrátu. b.