ENZIMI ILI FERMENTI

Pojam-Naziv enzim potie od grke rijei(en+zyme-kvasac)-tvar koja izaziva gnjilenje,vrenje. Naziv ferment potie od latincke rijei(fermentum-kvasac)-tvar koja se stvara u organizmima biljaka i ivotinja i snano ubrzava reakcije. Enzimi ili fermenti su tvari biolokog porijekla koje katalizuju veinu biohemijskih procesa u elijama ivih organizama, zato se nazivaju biokatalizatori. Nastaju u ivim elijama i tamo i djeluju.-Ubrzavanje hemijskih reakcija mnogo bolje vre enzimi nego bilo koji drugi katalizatori. Ubrzavaju reakcije od milion do milijardu puta u odnosu na reakcije bez katalizatora.-Enzimi djeluju na relativno niskim temperaturama(temperatura tijela 37C).Struktura-Enzimi su makromolekuli tano odreene strukture. Imaju aminokiselinske ogranke u kojima su funkcionalne grupe koje mogu katalizovati samo odreene hemijske reakcije.-Samo manji dio molekula enzima moe vezivati tvar koja treba da reaguje. Taj dio se zove aktivni centar a tvar koja reaguje naziva se supstrat. Aminokiseline koje izgrauju aktivni centar ine u strukturi proteina lijeb ili pukotinu u koju ulaze aminokiselinski ogranci. Oblik te pukotine je takav da njoj odgovaraju molekuli supstrata kao to klju odgovara bravi i taj dio se naziva sistem klju-brava.-Enzimi koji se sastoje samo od proteinskog dijela nazivaju se jednokomponentni enzimi, a enzimi koji se sastoje od proteinskog dijela apoenzima i neproteinskog dijela koji se zove koenzim, nazivaju se dvokomponentni enzimi.

Mehanizam djelovanja-Da bi enzim mogao djelovati supstrat i aktivni centar enzima moraju doi u meusobni dodir, pri emu dolazi do odreene orijentacije supstrata u prostoru.-Tok hemijske reakcije: nakon reakcije enzim se opet oslobaa i postaje sposoban za reakciju sa drugim molekulima supstrata. Koenzimi u toku reakcije su posebno znaajni. Kao koenzimi najee se pojavljaju joni metala ili neki vitamini rastvorljivi u vodi. Ako se hranom ne unosi dovoljno vitamina dolazi do poremeaja u enzimskim reakcijama to izaziva vidljive promjene u organizmu. -Neki enzimi se sintetizuju u neaktivnom obliku, pa se posebnim procesima mogu uiniti aktivnim na odreene supstrate. Nazivaju se proenzimi koji poslije manje hemijske transformacije postaju aktivni enzimi.

Faktori koji utiu na aktivnost enzima-Aktivnost enzima predstavlja broj raspoloenih nastalih ili transformisanih molekula supstrata u jedinici vremena ili po masi enzima. Aktivnost enzima zavisi od sljedeih faktora: koncentracija enzima,pH-vrijednost sredine,koncentracija supstrata,enzimski aktivatori, enzimski inhibitori itd.Koncentracija enzima-Brzina katalizovane reakcije(aktivnost enzima) je proporcionalna koncentraciji enzima. to ima vie enzima aktivnost odnosno brzina katalizovane reakcije im je vea.Aktivnost Aktivnost

c(enzima) pH-vrijednostGrafiki prikaz aktivnost enzima u zavisnosti od a)koncentracije enzima, b)pH-vrijednostipH-vrijednost-Optimalna pH-vrijednost za djelovanje enzima je razliita u zavisnosti od prirode enzima. Optimalno pH-podruje je od 4 do 6. Aktivnost enzima koja zavisi od pH-vrijednosti se moze prikazati i grafiki, a grafik je oblika zvona. Maksimum grafika je optimalna pH-vrijednost.

Koncentracija supstrata-Poveanjem koncentracije supstrata poveava se i aktivnost enzima do odreene vrijednosti, tada dolazi do zasienja enzima supstratom i dalje poveanje koncentracije supstrata ne utie na poveanje aktivnost.Aktivnost Aktivnost

c(supstrata) t(C)Grafiki prikaz zavisnosti aktivnost enzima od: a)koncentracije supstrata, b)temperature. Temperatura-Optimalna temperatura za djelovanje enzima je 40C. Grafik je u obliku zvona. Maksimum grafika je optimalna temperatura. Ako se poevi od maksimuma, temperatura sniava, smanjuje se i aktivnost enzima. Prestanak aktivnosti (na 0) je reverzibilan proces. Povienjem aktivnosti iznad maksimuma, aktivnost se smanjuje. Kada aktivnost prestaje(kada je 0) to je nepovratna ili ireverzibilan proces. Zagrijavanjem enzima dolazi do njihovog denaturisanja.Enzimski aktivatori-Neke tvari aktiviraju enzime pa se i nazivaju efektori enzima. Efektori prevode enzime ili supstrate u olik pogodniji za reagovanje. Npr. redukciona sredstva redukuju vezu S-S u vezu S-H koja je karakterisitna za vie enzima.

Enzimski inhibitori-Inhibitori usporavaju hemijske reakcije. Kod enzima inhibitori inaktiviraju enzime. Postoje opti i specifini inhibitori. Opti inhibitori su sve tvari ili uslovi koji denaturiu enzime. Specifini inhibitori djeluju inaktivirajue samo na odreene enzime.

Podjela -Podjela enzima vri se prema reakciji koju katalizuju. Za nazive enzima koristi se IUB-ova nomenklatura(meunarodna biohemijske unija). Prema ovoj nomenklaturi enzimi se oznaavaju brojevima koji imaju 4 cifre razdvojene takama. Prvi broj oznaava osnovnu grupu enzima kojoj pripadaju a to su: oksidoreduktaze,transferaze,hidrolaze,lijaze, izomeraze i ligaze.-Oksidoreduktaze su enzimi koji katalizuju redoks reakcije. Ovdje enzimi slue kao prenosiovi elektrona od donora do akceptora elektrona.-Transferaze su enzimi koji katalizuju prenoenje pojedinih grupa sa jednog molekula na drugi. Prema grupama koje prenose nazivaju se:transaminaze-prenose amino grupu i transmetilaze-prenose metil grupe...-Hidrolaze su enzimi koji kazalizuju reakcije u kojima uestvuje voda, reakcije hidrolaze. Podgrupe ovih enzima odnose se na pojedine veze koje se hidrolizuju: esteraze,amidaze, peptidaze,fosforaze,glukozidaze...-Lijaze su grupe enzima koje katalizuju cijepanje veza C-C,C-O i C-N ali bez hidrolize i redoks reakcija. Ovi enzimi katalizuju reackije izlaska neke grupe iz supstrata. Takvi enzimi su dekarboksilaze i dezaminaze.-Izomeraze katalizuju promjene unutar molekula, pri emu empirijska formula ostaje nepromijenjena. Mogu biti racemaze-katalizuju prelazak D-oblika u L-oblik, izomeraze- kazalizuju prelazak cis-oblika u trans-oblika ili keto-oblika u enol-oblik...-Ligaze kazalizuju reakcije sinteze adenozin-trifosfata(ATP) koji slui kao izvor energije prema potrebi organizma.-Postoje i druge vrste enzima kao to su npr.:ptijalin-u pljuvaci, tipsin i pepsin-nalaze se u eludanom soku ili zidovima tankog crijeva.

HETEROCIKLINI SPOJEVI

Pojam -Heterociklini spojevi-spojevi u ciji sastav ulaze pored atoma ugljika i neki drugi spojevi koji su zatvoreni u prsten odnosno ciklus. Najei elementi pored ugljika su kisik,supor i azot.-Najznaajniji su petolani i estolani spojevi. Spojevi mogu imati molekule sastavljene od jednog ili vie prstenova.-Heterociklini spojevi su u prirodi jako rasprostranjeni i ulaze u sastav nogih zaivota vanih tvari kao to su:hemoglobin,hlorofil,razne biljne boje,hormoni,te mnogi sintetiki proizvodi kao lijekovi, boje...Petolani heterociklini spojevi-Spojevi koji imaju molekule u obliku prstena, sastavljeni su od 5 atoma. Kao heteroatomi pored ugljika mogu biti atomi sumpora,kisika i azota.Tiofen(C4H4S)-Molekul tiofena nastaje tako to se 4 atoma ugljika veu na isti nain kao u molekulu benzena. Atom sumpora se uklapa u tu vezu kao peti atom u ciklusu i tako nastaje rezonantna orbitala sa 4 atoma ugljika i jednim atomom sumpora Tiofen

-Vrlo slian je benzenu. Taka topljenja mu je 84C,a benzena 80C. Reaktivniji je od benzena. Lako stupa u hemijske reakcije supstitucije, koja se vri u poloajima 2 i 5.-halogenovanje se vri bez katalizatora:

-sa nitratnom kiselinom reaguju bez posebnih uslova:-Tiofen se lako sulfonuje, daje Fridel-Kraftsove reakcije... tiofen je est pratilac benzena. Zbog bliskih taaka kljuanja ne mogu se razdvojiti frakcionom destilacijom. Vea reaktivnost tiofena u odnosu na benzen se objanjava time to atom sumpora ima slobodan elektronski par pa bolje privlai elektofilne supstituente nego atom ugljika.

Furan(C4H4O)-Molekul furana vrlo je slian molekulu tiofena. Razlikuju se po tomo to furan ima atom kisika umjesto atoma sumpora. Atom kisika ima istu elektronsku konfiguraciju posljednje ljuske kao i atom sumpora, pa zbog toga molekul furana ima istu strukturu kao i molekul tiofena. Furan-Aldehid furana ili furfural je mnogo znaajniji nego sam furan. Dobiven je iz mekinja pa mu otuda i potie naziv (lat. Furfur-mekinje). Dosta se proizvodi iz mekinja,kukuruznih klipovaslame... Furfural je bezbojna tenost. Kljua na 167C. Stajanjem na vazduhu se mijenja. Vrlo je reaktivan. Furfural

-Adicijom hidrogena(redukcijom) dobiva se alkohol furfurol:-Oksidacijom nastaje furankarboksilna kiselina:-Furfural reaguje Kanicarovljevom reakcijom i mnogim drugim reakcijama. Koristi se kao rastvara za dobivanje parfema, najlona i drugih proizvoda.

Pirol(C4H5N)-Pirol je azotov analog tiofena, tj. samo umjesto sumpora u svojoj strukturi ima atom azota. Ima istu strukturnu formulu kao i tiofen i furan. Osobine pirola su odreene strukturom njegovog molekula. Ponaa se ne ponaa kao Pirol sekundarni amin iako ima NH grupu koja je karakteristina za sekundarne amine.-Pirolov prsten reaguje mnogim hemijskim reakcijama koje su karakteristine za aromatkse spojeve tj. benzen. Grupa NH vie aktivira prsten nego atom sumpora i tiofena. Tako se uz blage uslove vri halogenovanje, nastaje ak i tetrajod pirol:-Reakcijama supstitucije i adicije dobivaju se mnogi derivati pirola koji imaju znaajnu primjenu. Vani derivati pirola dobivaju se spajanjem jednog ili vie pirolovih prstena sa prstenima drugih spojeva. Tako se dobivau derivati pirola sa kondenzovanim prstenima.-Indol ili 2-benzil-pirol predstavnik je benzopirola, spojeva koji imaju kondenzovane prstene benzena i pirola. Indol -Skatol ili 3-metil-indol se dobiva sintetikim putem. Dosta se koristi za dobivanje mnogih spojeva. Vaan derivat skatola je triptofan koji spada u grupu esencijalnih aminokiselina. Skatol

-Vrlo vaan derivat indola je indigo. To je cijenjena prirodna boja koja se dobiva iz biljke indigi tinktorija. Indigo se koristi u tekstilnoj industriji jer je pogodan za bojenje. Indigo -Spajanjem etiri molekula pirola preko (CH) grupe u ciklini spoj dobiva se porfin. Porfin je osnovica niza spojeva koji se nazivaju porfirini. Poseban znaaj imaju porfirini koji ine helatne komplekse sa atomima metala. -Hem je porfirinski derivat koji ima u svom sastavu atom eljeza. Hem je prostetina grupa hemoglobina. Protein globin vee za sebe globin koormoglobin. Hem se vee za globin koordinativnom vezom preko atomaeljeza. -Hlorofili su magnezijumovi kompleksi porfirina. Postoji hlorofil A(plave je boje i ima metil grupu) i hlorofil B (ima aldehidnu grupu i ute je boje). Zelena boja listova Hempotie od ovih hlorofila jer mjeanjem plave i ute nastaje zelena boja.Petolani heterociklini spojevi sa dva heteroatoma-Ako se u molekulu pirola nalaze dva atoma nitrogena onda su to pirazol i imidazol. Pirazol Imidazol-Pirazol i imidazol grade mnoge spojeme koji ulaze u sastav ivih organizama.-Histidin je poznatiji imidazolov derivatpomenut je kao esencijalna aminokiselina.-Histamin se nalazi u svim tkivima i nastajeiz histidina procesom dekarboksilacije. U organizmu izaziva alergiju pa se mora udaljvatiantihistaminicima. Histamin

estolani heterociklini spojevi-U ovu grupu spojeva spadaju oni koji imaju cikline molekule sastavljene od 6 atoma a jedan atom ili vie nisu atomi ugljika. Heteroatomi su najee atomi kisika i azota.Piran(C5H6O)-Piran se javlja slobodan u prirodi ali su poznati i mnogi njegovi derivati koji su znaajni kao boje. Posebno su znaajni flavoni koji su derivati benzopirana spojevi koji imaju kondenzovan piranov i benzenov prsten. Flavoni daju boju cvijeu.-Najvei broj crvenih i plavih pigmenata cvijea potiu od antocijana spojeva koji se u biljkama nalaze u oblikuglukozida. Piran

Piridin(C5H5N)-Ako se u molekulu benzena jedan atom ugljika zamijeni atomom azota onda se dobiva piridin. Piridin se dobiva prevoenjem etina(acetilena) i cijanidne kiseline kroz usijane eljezne cijevi isto kao kod dobivanja benzena. P-orbitala atoma azota se ukljuuje u rezonantnu orbitalu koju ini 5 atoma ugljika.-Piridin je tenost neprijatnog mirisa, kljua na 115C. Rastvara organske i mnoge neorganske tvari. Mijea se sa vodom. Koristi se kao dobar rastvara. Piridin ima hemijske osobine tercijarnih amina.-Redukcijom piridina nastaje piperidin:-Piperidin ima osobine vrlo sline sekundarnim aminima jer atom azota ima slobodan elektronski par kao i amini, u molekulu nema rezonantne orbitale pa se zato razlikuje od piridina.

Pirimidin(C4H4N2)-Pirimidin je najznaajniji predstavnik diazina spojeva koji imaju cikline molekule iji se prsten sastoji od 4 atoma ugljika i 2 atoma azota. 1,2-diazin(piridazin) 1,3-diazin(pirimidin) 1,4-diazin(pirazin)-Derivati pirimidina ulaze u sastav svih ivih elija. Hidrolizom nukleoproteida dobivaju se derivati pirimidina citozin,uracil i timin.-Vana grupa derivata pirimidina su barbiturati.barbiturati imaju depresivno djelovanje na centralninervni sistem pa se koriste kao sedativi. natrijum-barbituratPurin(C5H4N4)-Purin je predstavnik kondenzovanih heterociklinih spojeva koji imaju vie heteroatoma u prstenu.Purin se sastoji od pirimidinskog i imidazolnogprstena. Amino i hidroksi derivati purina nastaju hidrolizom nukleinskih kiselina(adenin i histidin). Derivat purina jekoenzim A tj mokranak iselina... purin

-stimulazivna sredstva su derivati purina meu kojima su znaajni kofein(u kafi), teofilin (u aju) i teobromin (u kakau).-stimulativna sredstva stimuliraju centralni nervni sistem. Kofein je najaktivniji, a teobromin je najmanje aktivan. Djelotvorna doza kofeina je 150-200mg, to odgovara jednoj do dvije oljice kafe. Smatra se da je smrtonosna doza kofeina 10g. Kofein Teofilin Teobromin

Alkaloidi-Nazivi alkaloidi znai slian bazi ili alkaliji, a alkaloidi se obino definiu kao bazni azotovi spojevi nastali u biljkama, koji imaju znaajno fizioloko djelovanje na ivotinjski i ovjeiji organizam.Nikotin(C10H14N2)-Molekul nikotina se sastoji od molekula piperidinai N-metil-pirolidina. To je bezbojna uljasta tenost,ima miris duhana. Stajanjem na vazduhu potamni i poprima neprijatan miris.-Nikotin se nalazi u liu i korijenu biljke (Nikotianatabakum) u koliini do 6%. Vrlo je otrovan. Smrtonosna doza za ovjeiji organizam je 0,06g. NikotinKoristi se kao insekticid za unitavanje biljnih vai prskanjem. Kokain(C17H21O4N)-Kokain je predstavnik tropanskog prstenastog sistema kod kojeg je u redukovanom pirimidinskom jezgru u poloajima 2 i 6 izvreno premotavanje sa dvije metilenske grupe. Nalazi se u liu biljke Erythroxylum coca sa mnogim drugim alkaloidima. Kokain je kristalna tvar gorkog okusa i otrovan. Smrtna doza je 1g. Kokain i njegove sole se koriste u medicini za lokalnu anesteziju.

Atropin(C17H23O3N)-Kao i kokain i atropin ima tropanski prsten. To je kristalna tvar vrlo otrovna. Smrtonosna doza je 0,15g do 0,7g. Nalaze se u velebilju(Atropa balladona) i sjemenkama tatule(Datura stramonium). Atropini se koriste u okulistici kao sredstvo za irenje zjenica.Kinin(C20H24O2N2)-Kinin se nalazi u kori biljke Cinchona. To je bijeli amorfni prah, slabo rastvorljiv u vodi. U medicini se koristi kao efikasno sredstvo za lijeenje malarije.Morfin-Spada u grupu od 24 alkaloida koji su izolovani iz glavice soka nezrelog maka(Papaver somniferum) koji ima fenantrensku grupu.-Morfin je bijela kristalna tvar, ne rastvara se u vodi a rastvara se u pentanolu i kiselinama. Djeluje narkotino i u medicini se koristi za ublaavanje bolova. Kod uzimanja morfina razlikuju se dvije faze:perido prijatne razdraljivosti i period povraanja,vrtoglavice, oteanog disanja i nesavladive potrebe za snom. Morfin je vrlo otrovan. Smrtonosna doza je 0,1g.Piperin-Hidrolizom piperina se dobiva piperidin i piperinska kiselina. Iako ne reaguje bazno i nema fizioloko djelovanje na organizam, ubraja se u alkaloide. Ima ga u biberu od 5 do 9%