Biochémia je veda zaoberajúca sa chemickým zložením živých organizmov a chemickými reakciami, ktoré prebiehajú v živých organizmoch.
Chemické procesy v živých sústavách majú vyššiu usporiadanosť hmoty v priestore a čase (atómy – molekuly – makromolekuly - organely – bunky – tkanivá/pletivá – orgány – orgánové sústavy – organizmy).
medicína, farmakológia, poľnohospodárstvo, výživa,...
Základná vlastnosť živých sústav je ustavičná premena látok – metabolizmus.
Majú funkciu biokatalyzátorov, sú to bielkoviny ( môžu mať aj nebielkovinovú zložku - koenzýmy).
V malých množstvách výrazne urýchľujú procesy, reakcie.
Enzýmy (biokatalyzátory) znižujú aktivačnú energiu reakcie tým, že vytvára s reaktantom (substrátom) medziprodukt.
Poznáme:
Bez enzýmov nie je možný život.
Rýchlosť enzýmových reakcií ovplyvňuje:
Pri vyššej teplote sa denaturácie bielkovín zúčastňujú aj enzýmy.
Rýchlosť všetkých chemických reakcií, ktoré prebiehajú v živých organizmoch katalyzujú (urýchľujú, resp. spomaľujú) emzýmy – biokatalyzátory.
Znižujú aktivačnú energiu reagaujúcih látok – substrátov.
V ľudskom tele sú 2 druhy enzýmov:
Bez enzýmov nie je možný život. Enzýmy aj regulujú chemické reakcie.
Enzýmy majú ozdravovaciu a čistiacu funkciu.
Exogénne enzýmy sa nachádzajú v surovej strave (ovocie, mladá zelenina), v klíčiacich semenách.
Poznáme viac ako 1000 enzýmov. Triedia sa do 6 tried podľa typu chemických reakcií, ktoré katalyzujú.
Systémový názov sa skladá z 2 častí:
Enzým, ktorý katalyzuje hydrolytické štiepenie peptidu glycylglyánu (Gly-Gly) sa volá glycylglyánhydroláza.
Triviliálne názvy – pepsín, tripsín – štiepia blielkoviny v tráviacich ústrojoch.
| Trieda | Druh katalyzovanej chemickej reakcie |
|---|---|
| Oxireduktózy | Prenos elektrónov napr. vodíkov (oxidácia a redukcia) medzi substrátmi, napr. premena etanálu na etanol a opačne. |
| Transferázy | Prenos charakteristickej skupiny medzi dvoma substrátmi, napr. utvorenie glukóza-6-fosfátu prenosom fosfátovej skupiny z ATP na glukózu. |
| Hydrolázy | Hydrolytické štiepenie substrátov, napr. premena bioglylycenolu na glycerol a karrboxylovej kyseliny, štiepenie bielkovín na aminokyseliny a pod. |
| Lyázy | Nehydrolytické štiepenie väzieb C-C v molekulách substrátov, napr. dekarboxylácia aminokyselín za vzniku amínov a oxidu uhličitého. |
| Izomerázy | Vnútromolekulové premeny substrátov, vzájomné premeny jednotlivých izomérov, napr. premena glukóza-6-fosfátu na fruktóza-6-fosfát. |
| Ligázy (syntetázy) | Zlučovanie dvoch molekúl substrátov za súčasnej spotreby (štiepenia) ATP, pričom sa uvoľňuje pre reakcie potrebná energia. |
Medzi najjednoduchšie a najúčinnejšie mechanizmy regulácie biochemických dejov patrí ovplyvňovanie aktivity enzýmov.
Dosahuje sa to:
Hormóny sú látky s regulačným vplyvom na činnosť niektorých tkanív a orgánov v organizmoch. Tvoria ich a do krvi vylučujú endokrinné žľazy – žľazy s vnútorným vylučovaním. Z chemického hľadiska sú hormóny deriváty aminokyselín, peptidy a bielkoviny.
Rozdeľujú sa na:
Najdôležitejšou žľazou s vnútorným vylučovaním je hypofýza – podmozgová žľaza. Produkuje 9 hormónov, ktoré regulujú a kontrolujú činnosť periférnych endokrinných žliaz. Hypofýza funkčne súvisí s tkanivom mozgu. Mozog je cez endokrinné žľazy spojený s bunkami všetkých tkanív a orgánov.
Produkuje hormóny:
Tvoria parathormón – vyplavuje Ca a P z kostí.
Tvorí 2 hormóny:
Produkuje steroidné hormóny, ktoré regulujú metabolizmus sacharidov a bielkovín.
Tvorí hormón adrenalín, ktorý zvyšuje rozklad glykogénu v pečeni a vo svaloch, čím zvyšuje hladinu v glukózi v krvi.
Produkujú pohlavné hormóny (steroidy), ktoré regulujú vývoj pohlavných orgánov, ich normálnu funkciu a vývoj druhotných pohlavných znakov.
Samičie pohlavné žľazy produkujú – estrogény (vaječníky) a gesagény (žlté teliesko) – regulujú proces menštruácie a prípravu maternice v gravidite.
Samčie pohlavné žľazy produkujú androgény, z ktorých je dôležitý testosterón, androsterón a dehydroepiandrostesrón. Tvoria sa v semenníkoch. Majú aj všeobecne metabolický účinok, zúčasťnujú sa na biosyntéze bielkovín – podporujú proteosyntézu.
Vyrovnaná hladina hormónov v ľudskom tele je podmienkou normálnej fyzickej a duševnej činnosti. Nedostatok alebo nadbytok hromnónov v organizme vyvoláva charakteristické klinické prejavy.
K hormónom nižších živočíchov, najmä hmyzu, patria:
Rast rastlín ovplyvňujú fytohormóny.
Je to premena látok, energie.
Súbor všetkých reakcií prebiehajúcich v živých organizmoch zahrňujúci premenu látok i energie, označujeme súhrnne ako metabolizmus
Rozlišujeme metabolické procesy:
Oxidácia:
Energia získaná pri katabolických dejoch sa uchováva a ďalej odovzdáva pri anaboloitických dejoch prostredníctvom tzv. makroergických zlúčenín. Molekuly makroergických zlúčenín obsahuje veľké množstvo energie v tzv. makroergických väzbách.
Univerzálnou makroergickou zlúženinou je ATP (adenozíntrifosfát), ktorý tvorí spojovací článok medzi exergoickými a endergonickými reakciami. Vytvára sa z ADP (adenozíndifosfát) naviazaním zvyšku kyseliny trihydrogénfosforečnej v prebehu deja, ktorý nazývame fosforgácia (? nie som si istý pravopisom ?).
V tráviacich ústrojoch – v čreve – sa tuk tricylglycerol, pôsobením enýmov – lipóz – hydrolyticky šiepi na glycerol a vyššie mastné kyseliny, ktoré sa v bunkách ďalej odburávajú.
Bunky dokážu metodicky uvoľnené karboxylové kyseliny oxidovať až na CO2 a vodu, pričom sa uvoľňuje energia – tzv. β-oxidácia (prebieha na β-uhlíku karboxylovej kyseliny). β-oxidácia je sled reakcií, ktorý prebieha v mitochondriách. Celý dej sa spája s veľkým uvoľnovaním veľkého množstva energie, ktorá sa "ukladá" v molekulách ATP.
Z produktov, ktoré sa tvoria pri oxidácií karboxylových kyselín v bunkách, sa syntetizujú aj steroidné látky, z nich najdôležitejší cholesterol ako východisková látka pre syntézu žlčových kyselín a steroidných hormónov.
Je to opak, čiže syntéza mastných kyselín. Prebieha v cytoplazme a je potrebný prísun energie a redukovaných kvasiniek (?totálna blobsť, neviem to prečítať...?).
Na rozdiel od sacharidov a lipidov bielkoviny sa nemôžu ukladať do zásoby, preto sa v tele neustále premieňajú – odbúravajú a syntetizujú. Metabolizmus bielkovín môžeme sledovať podľa tzv. dusíkovej bilancie, teda pomeru medzi množstvom vylúčeného a prijatého dusíka v organizme.
Bielkoviny sú základné stavebné jednotky živej hmoty, sú prítomné vo všetkých bunkách. Na ich stavbe sa podiela 20 proteinogénnych aminokyselín – 8 esenciálnych (nevýhnutné), 12 si vie človek syntetizovať – neesenciálne (nahraditeľné). Vznikajú transamináciou – prenosom aminoskupiny z jednej aminokyseliny na &alfa;-oxokyselinu pri vzniku inej aminokyseliny. Bielkoviny vznikajú z aminokyselín v procese tzv. proteosyntézy (anabolizmus bielkovín).
Transaminácia → výmena aminoskupiny za oxoskupinu.
Je to proces postupného viazania aminokyselín do peptidických reťazcov, syntéza bielkovín prebieha na ribozómoch.
Informácie o presnom poradí aminokyselín v bielkovinách majú bunky uložené v primárnej štruktúre DNA (kyselina deoxyribonukleová) – daná je poradím jej nukleotidov. (nukleotid – stavebná jednotka nukleových kyselín) Táto štruktúra určuje presné poradie aminokyselín v polypeptidovom reťazci molekúl bielkovín.
Proteosyntéza má dve fázy:
Antibiotická brzdia proteosyntézu v mikroorganizmoch a tým zabraňujú ich rastu.
V čreve sa bielkoviny hydrolyticky šiepia pomocou enzýmov (tie sa tovria v bunkách žalúdkovej sliznice alebo podžalúdkovej žľaze – pankreasu) až na aminokyseliny, ktoré bunka využíva na syntézu nových bielkovín, alebo ich odburáva – deaminácia – z aminokyseliny sa odštepuje aminokyselina vo forme toxického amoniaku. Amoniak vstupuje do tzv. ornitínoveho cyklu (? zasa neviem prečítať - vrajže podľa aminokyseliny oraitíva... ja neviem...... ?), kde sa premení na odpadový produkt močovina, ktorá sa z tela vylučuje močom (cicavce).
Základný sacharid glukóza vzniká asimiláciou oxidu uhličitého a vody.
Glukóza sa metabolickou dráhou, ktorá je katabolická a je súborom 10 enzýmov v reakciách. Degraduje sa až na kyselinu pyrohraoznovú.Tento dej je anaeoróbny.
Kyselina pyrohroznová môže reagovať 3 spôsobmi:
Pri anaerobnych dráhach vzniká málo energie v ATP
Ak má organizmus prebytok glukózy, v rastlinných telách sa ukladá v podobe škrobu, v živočíšnych organizmoch v podobe glykogénu.
Sacharidy sú pre živé sústavy zdrojom energie.