Biochemie

Biochemie

Biochemie představuje hraniční obor mezi biologií a chemií. Zabývá se

chemickým složením živé hmoty (zde bezprostředně navazuje na organickou

chemii, která byla původně definována jako chemie látek, na jejichž vzniku

se uplatnila tajemná “vitální síla”, teprve velké objevy v 19. století prokázaly

jednotnost chemie jako takové) a chemickými pochody v živé hmotě. Zde

bezprostředně souvisí s takovými disciplínami, jako jsou speciální biologické

obory (např. genetika, ale také bakteriologie) i fyziologické vědy (fyziologie

živočichů a člověka, fyziologie rostlin a rovněž patofyziologie). Poznatky o

složení živé hmoty jsou rozsáhle využívány i v metodice morfologických oborů

(především mikroskopická anatomie a histologie) například pro speciální

barvení struktur nacházejících se v živé hmotě.

Pro pochopení bližších souvislostí jsou nutné základní poznatky z

fyziky a chemie, alespoň na středoškolské úrovni. Stručný přehled fyzikálních

pojmů, na něž budeme následně navazovat, shrnuje následující kapitola.

1. Fyzikální vlastnosti živé hmoty a pochody v ní

Živá hmota představuje z fyzikálního hlediska systém, který má

definované vlastnosti a který lze popsat pojmy a vztahy, řešenými fyzikou.

Existuje samostatná vědní disciplína, biofyzika, která se uvedenými vztahy a

jevy dopodrobna zabývá.

1.1. Termodynamika živé hmoty

Pro živou hmotu platí základní termodynamické zákony.

I. věta termodynamická (zákon zachování energie), vztah mezi teplem a prací.

Entalpie představuje hodnotu, o kterou se zdvihne energetický obsah systému při dodání tepla

zvenčí.

Při chemických reakcích se mění chemické složení a tím i energetický stav. Z tohoto

důvodu jsou chemické reakce exo- a endo- energetické, kdy první uvolňují energii a druhé

energii musejí přijmout zvenčí, aby reakce proběhla.

Toto má význam pro endoenergetické reakce v živé hmotě, kdy díky spřažení reakcí

dochází k vyrovnání energetického potenciálu vstupujících a vystupujících látek.

V konečném důsledku to znamená, že nelze sestrojit perpetuum mobile prvního řádu.

II. věta termodynamická (degradace energie), vztah mezi účinností práce a teplotou

zásobníků, mezi nimiž při práci dochází k výměně tepla. Mírou degradace je entropie. Při

ireverzibilních dějích entropie roste.

V konečném důsledku to znamená, že nelze sestrojit perpetuum mobile druhého řádu

III. věta termodynamická (energie krystalických látek je při nulové absolutní teplotě

nulová). V konečném důsledku to znamená, že absolutní nula je nedosažitelná.

1.2. Sdílení tepla

Děje se zářením, vedením, prouděním a odpařováním. Uvedené děje se podílejí na

termoregulaci. Jejich uplatnění ovlivňuje tzv. termický komplex, kam patří teplota vzduchu,

sálavé teplo, proudění vzduchu a vlhkost vzduchu.

1.3. Mechanické vlastnosti živé hmoty

Živá hmota může být pevná nebo kapalná.

Pevné látky dělíme na elastické a plasstické. Elastické se vlivem vnější síly deformují

na základě Hookova zákona, vyjádřeného vzorcem: e = 1/E . s, kdy e je deformace, E je

modul pružnosti a s je napětí. Plastické látky si zachovají maximální deformaci i poté, co na

ně přestane působit síla. Látky viskózní jsou kapaliny, které dělíme na newtonské, u nichž se

deformace mění lineárně s působícím napětím a nenewtonovské, kde tento vztah není lineární.

Uvedené vztahy představují především neživé modely, umožňující pochopit jevy v

živé hmotě.

Látky viskózně elastické mají deformaci závislou na deformující síle a současně čase,

po který síla působí. Z neživých modelů se takto chová např. silikonový olej nebo dehet,

ze živé hmoty např. krev. U těchto látek po ukončení působení deformující síly nedojde k

návratu do původního tvaru, ten musí být vyvolán silou působící v opačném směru. Tento jev

se nazývá relaxace a vlastnost, která jej podmiňuje je hystereze.

Látky plasticko-viskózně elastické se deformují na rozdíl od předchozích až

deformující síla překročí práh, který je dán viskózním odporem látky, opět se po ukončení

síly nevracejí do výchozího tvaru (je u nich přítomna hystereze). Uvedenou vlastností se

vyznačuje většina živých tkání.

V některých případech (především dýchání) se setkáváme rovněž s plyny.

1.4. Pevné látky

Pohybový aparát vyšších organismů lze studovat jako pákový systém (u člověka

většinou páky jednoramenné, kdy místem zvratu je kloubní spojení kostí). Síly, působící

na pohybový aparát, lze rovněž popsat (včetně propočtu působení sil na jednotlivé části

pohybového aparátu). Na rozdíl od neživých předmětů se pohybový aparát těmto silám

aktivně přizpůsobuje, včetně vnitřní přestavby i tak zdánlivě neměnných tkání, jakými jsou

kosti. Klíčovým místem na pohybovém aparátu pak zůstávají ty části, které se přizpůsobují

příliš pomalu nebo tuto schopnost nemají.

Problémem při zvedání břemen jsou především meziobratlové ploténky, jejichž

tkáň podobné přestavby není schopna a navíc se chová jako kapalina. Zvedáním břemen při

ohnutých zádech dochází k nerovnoměrnému zatížení meziobratlových plotének, které může

vést při vynakládání nadměrné síly nebo při dispozici k jejich porušení a vyhřeznutí.

Při nárůstu svalové hmoty pomocí anabolik u sportovců může dojít k nepoměru mezi

svalovou sílou a pevností kostry, který následně vede ke zlomeninám a jiným poškozením

kostí během silových výkonů.

Na druhé straně rozbor sil, působících v jednotlivých částech pohybového aparátu

může napomoci zlepšení silového výkonu a omezit rizika při něm.

1.5. Kapaliny

Kapaliny mohou být chemicky stejnorodé (u živých organismů naprostá výjimka)

nebo směsi.

Směsi mohou být suspenze (v kapalině jsou rozptýleny částice větší než 100 nm),

emulze (v kapalině jsou rozptýleny kapénky jiné kapaliny o velikosti větší než 100 nm),

lyosoly obsahují částice nebo kapénky 10 – 100 nm (koloidní roztoky), analytické disperze

obsahují částice a kapénky menší než 10 nm (pravé roztoky) – jsou čiré.

Některé tělní tekutiny (krev, míza) obsahují jak kapénky, tak i pevné částice. Lyosoly

(např. roztoky bílkovin) i pravé roztoky jsou součástí tělesných tekutin i nitra buněk.

U pravých roztoků je možno vyjádřit koncentraci rozpuštěné látky (látek) jako

hustotu (hmotnost na objem), hmotnostně (hmotnost na hmotnost), objemově (objem na

objem, hlavně u směsí kapalin), nebo molaritou (moly na metr krychlový).

Základním rozpustidlem většiny biologických tekutin je voda. Má zcela unikátní

vlastnosti, z nichž pro vývoj života na Zemi je podstatná tzv. anomálie vody (nejvyšší hustota

je při 4 oC, s dalších ochlazováním, i po zmrznutí, hustota klesá) a schopnost vytvářet ionty

a OH(H2O)n

H(H2O)n

+

látek ve vodě a vodných roztocích.

. Ty zajišťují disociaci elektrolytů a tím vysokou rozpustnost řady

–

1.5.1. RaoRaoultovy\}Raoultovy zákony\}ultovy zákony

1. zákon říká, že tenze nasycených par rozpouštědla nad roztokem je vždy vyšší než

tenze par nad roztokem.

Teoreticky nad nasyceným roztokem by měla být nulová tenze par.

Sycení roztoku je závislé na teplotě (viz tabulky rozpustnosti, která je definovaná pro

různé teploty), proto i tenze par je mj. funkcí teploty.

V praxi se setkáme s vodní aktivitou aw, což je koncentrace vody v substrátu,

přístupné pro metabolismus mikroorganismů. Ta se dá právě zjistit na základě tenze par vody

při definované teplotě.

2. zákon říká, že bod varu roztoku je vyšší než bod varu rozpustidla. Změna bodu

varu je součinem molární koncentrace rozpuštěné látky a ebulioskopické konstanty, kterou lze

vyhledat v tabulkách.

3. zákon říká, že bod tuhnutí roztoku je nižší než bod tuhnutí rozpustidla. Změna

teploty bodu tuhnutí je součinem molární koncentrace rozpuštěné látky a kryoskopické

konstanty, kterou lze nalézt v tabulkách.

Uvedené zákony platí pro pravé roztoky v nízkých koncentracích, kdy jsou použitelné

i pro stanovení molekulové hmotnosti.

Podobné zákony platí i pro teplotní rozpad krystalů, kdy společně vykrystalizovaná

směs látek má nižší teplotu rozpadu krystalů než čistá látka. Měření bodu rozpadu krystalů lze

použít ke stanovení čistoty látky a vzájemné identity látky.

1.5.2. Osmóza

Pokud je část rozpustidla oddělena od druhé polopropustnou membránou, která

propouští jen molekuly rozpustidla, nikoli molekuly rozpuštěné látky, a do jedné části dáme

rozpustit tuto látku, pak do ní bude skrze membránu pronikat rozpustidlo pod určitým tlakem.

Uvedený tlak lze vypočíst podle van`t Hoffovy rovnice: p=R.T.c, kdy p je tlak v Pa, R je

konstanta v J.mol-1

, T je teplota v K a c je molární koncentrace.

.K-1

Obrázek 1

Pfeferův pokus

Do

nádoby s

vodou je

ponořen

válec,

uzavřený

polopropustnou membránou a v něm je látka, jejíž molekuly membránou neprojdou (vlevo).

Po průchodu vody skrze membránu se látka rozpustí a hladina roztoku ve válci se zvýší proti

hladině vody v nádobě (vpravo), toto převýšení je zajišťováno osmotickým tlakem.

Pfefferův pokus (Obrázek 1) pak demonstruje zvýšení hladiny v oddělené části

nádoby s rozpuštěnou látkou.

Vysvětlením osmózy je to, že molekuly rozpuštěné látky snižují tlak rozpustidla na

membránu z jedné strany, který je vyrovnáván difúzí rozpustidla ze strany druhé.

Izotonie znamená udržení stejného osmotického tlaku v okolí biologického objektu,

jaký je uvnitř (viz. např. izotonický roztok NaCl). Hypotonické roztoky vyvolávají lýzu

biologických objektů, hypertonické jejich odvodnění a zhroucení.

Onkotický tlak je podíl osmotického tlaku, připadající na koloidy. Uplatní se u

semipermeabilních membrán propustných pro nízkomolekulární rozpuštěné látky, nikoli pro

vysokomolekulární (hlavně bílkoviny).

Uplatnění – např. krevní oběh, viz obrázek 2.

Obrázek 2

Uplatnění onkotického tlaku v krevním oběhu

Vlásečnicí (kapilárou k) proudí krev z tepny (arterie a) do žíly (vena v). Vzhledem

ke svému malému průměru klade vlásečnice proudění krve odpor, takže krevní tlak (Tk)

klesá, jak ukazuje linie na grafu. Onkotický tlak, zajištěný především krevními bílkovinami

(pro něž je stěna vlásečnice neprůchodná), je stálý, takže na začátku vlásečnice je voda s

nízkomolekulárními látkami vytlačována do mezibuněčných prostor jako tkáňový mok. Na

konci kapiláry je pak tkáňový mok nasáván zpět, avšak ne všechen. Menší část ho projde do

mízních cév (L) a odtéká jimi jako míza do velkých žil před srdcem.

1.5.3. Difúze

Difúze představuje rozptyl molekul rozpouštěné látky vrstvou rozpustidla (pokud se

nepohybuje) nebo skrze propustnou membránu. Rychlost difúze je úměrná koncentračnímu

gradientu, v závislosti na čase dochází k vyrovnávání koncentrací a poklesu rychlosti (1. a 2.

Fickův difúzní zákon).

1.5.4. Viskozita

Tato vlastnost kapalin představuje jejich vnitřní tření. Čím je vyšší, tím nižší je rozdíl

rychlosti jednotlivých vrstviček kapaliny proudící v trubici a tím při nižší rychlosti přechází

nízkoodporové laminární proudění v odporové proudění turbulentní.

1.5.5. Povrchové napětí kapalin

Tento jev způsobuje dva biologicky důležité důsledky: Kapilární elevaci a depresi

(vodné roztoky mají spíše elevaci) a adsorpci na rozhraní fází. Ta se významně uplatňuje

při transportu látek v živé hmotě, jejich ukládání apod., důležitou roli hraje i při různých

chemických pokusech (hlavně jako nežádoucí jev při analýzách).

1.5.6. Elektrické jevy na biologických membránách

Je-li na obou stranách membrány různá koncentrace aniontů a kationtů, je na jejím

povrchu elektrický náboj.

Tento jev lze využít při konstrukci elektrod, které se nabíjejí na určité napětí

(překážka průchodu proudu) a využívá jej analytická metoda polarografie.

Na biologických membránách jde o různou koncentraci iontů sodíku (více vně buňky)

a draslíku (uvnitř buňky), a bílkovin (uvnitř buňky), které vedou k pasívní difúzi iontů Cl-
a dalších proti koncentračnímu spádu. V některých buněčných strukturách se významně

uplatňuje i rozdílná koncentrace iontů Ca2+

Při transportu iontů se uplatňuje záměna iontů sodíku za iont draslíku, která je dána

chemickými procesy na buněčné membráně (tzv. sodíko – draslíková pumpa).

Výsledkem je ustanovení Donanových rovnováh pro anionty a kationty, kdy

součin molární koncentrace aniontů a kationtů uvnitř a vně buňky je stejný. Důsledkem je

membránový napěťový potenciál, kdy uvnitř buňky je záporné napětí, dosahující hodnoty

řádově desítek mV.

.

1.6. Záření a živá hmota

Interakci záření a hmoty obecně lze popsat jako energii, předanou zářením hmotě. Pro

ozáření živé hmoty uplatňujeme dávkový ekvivalent, který převádí jednotlivé typy záření na

jejich biologický účinek. Pro RTG záření a g-záření je převodní koeficient 1,0. Zvyšuje se pro

záření beta, rychlé neutrony a pomalé neutrony po záření alfa. Jednotkou je Gray (Gy).

Účinky záření mohou být stochastické a nestochastické (determinační).

Do překročení určitého dávkového ekvivalentu jde o účinky stochastické, které

představují riziko nádorů u ozářených a riziko vrozených vad a nádorů u potomstva ozářených

(teoreticky po neomezený počet generací, prakticky zohledňujeme ozářené až F2 – tedy po

generaci vnuků ozářené populace). Pravděpodobnost poškození až smrti roste s dávkovým

ekvivalentem, závažnost poškození nemá s dávkovým ekvivalentem souvislost.

Po překročení prahu vznikají účinky nestochastické. Celkově jde o nemoc z ozáření,

místně o RTG vředy, zákal oční čočky, poškození štítné žlázy a pohlavních žláz. Tyto účinky

jsou závislé na velikosti dávkového ekvivalentu – čím větší, tím horší onemocnění.

Navíc je u jednotlivých typů záření nutno zohlednit dávkový ekvivalent pro

jednotlivé orgány či tkáně. Toto stanovení je velice obtížné – použití fantomů resp. mrtvol,

těmito problémy se zabývá dozimetrie.

2. Chemické složení živé hmoty

Hmota se obecně skládá z prvků, které v ní nejčastěji existují ve sloučeninách,

vzácněji samostatně. Toto platí i pro živou hmotu.

Hlavními rozdíly mezi živou a neživou hmotou je zastoupení prvků a některých

sloučenin.

Porovnáme-li obsah prvků ve vzorcích živé hmoty s prvkovým složením prostředí,

v němž se živé organismy pohybují, můžeme zaznamenat značné rozdíly. Živé organismy

některé prvky kumulují a spotřebovávají k výstavbě své tělesné hmoty (prvky biogenní). Jiné

se do nich dostávají pouze v malém množství nebo vůbec ne (prvky nebiogenní). Zvláštním

případem je kumulace některých nebiogenních prvků v organismech. Může souviset s tím, že

jde o stopové prvky běžně se v biosféře nevyskytující, pro něž si organismy proto nevytvořily

mechanismy k jejich odstranění. V některých případech organismy nedokážou rozlišit

biogenní prvky od ostatních v rámci téže skupiny periodické soustavy prvků (nejznámější

dvojice: Ca – Sr, K – Cs). Živé organismy také nedokážou rozlišit jednotlivé izotopy prvků.

Známá je např. kumulace izotopů vodíku, deuteria a tricia v živých organismech. Podobně se

mohou ve štítné žláze kumulovat v rámci přeměny jódu i jeho radioizotopy.

Tabulka I.

Porovnání prvkového složení zemské kůry a živých buněk (podle Nečase)

Prvkové složení lidského těla i zemské kůry je

udáno v procentech.

Tabulka II.

Přehled zastoupení prvků v živé buňce (podle

Nečase)

Makroelementy 1

představují základní prvky, z

nichž se skládají organické

látky

Makroelementy 2 jsou výrazně zastoupeny ve sloučeninách, charakteristických pro

živou hmotu

Mikroelementy jsou zastoupeny v nízkém množství a jejich obsah kolísá v závislosti

na druhu organismu (např. u některých měkkýšů je základ krevního barviva tvořen Cu, nikoli

Fe jako u člověka; B je patrně biogenní pouze pro rostliny apod.)

Kontaminanty představují prvky, které se do buňky dostanou náhodně

Ještě důležitější a pestřejší rozdíly nalézáme v případě sloučenin.

Řada sloučenin je přímo charakteristická pro živou hmotu a ještě v nedávných

dobách nebyly známy jejich syntézy in vitro. Především se jedná o biopolymery, mezi

něž patří bílkoviny, nukleové kyseliny a polysacharidy. I v současnosti je řada podobných

látek izolována z vhodných organismů, protože jejich syntéza je mnohonásobně složitější a

dražší než uvedený postup. V některých případech (např. některá antibiotika) vytvářejí živé

organismy základ chemické struktury, která je následně synteticky měněna a dotvářena.

2.1. Bílkoviny

Bílkoviny jsou chemické sloučeniny, které svými vlastnostmi nejvíce podmiňují

vlastnosti živé hmoty jako takové. Jde o sloučeniny aminokyselin. To jsou organické

kyseliny, které mají na svém uhlíkatém řetězci aminovou skupinu -NH2. Všechny biogenní

aminokyseliny (viz tab. III) mají aminoskupinu (nebo jednu z aminoskupin) vázanou na

první uhlík řetězce, sousedící se skupinou -COOH. Vazbou mezi -NH2 skupinou jedné

aminokyseliny a -COOH skupinou druhé (-NH2 odštěpí H, COOH odštěpí OH za vzniku

molekuly vody) vzniká sloučenina dvou aminokyselin – dipdipeptid\}eptid. Ta má opět na

jednom konci molekuly skupinu -NH2, a na druhém -COOH. Proto k ní mohou být přidávány

další a další aminokyseliny přičemž podle jejich množství označujeme vznikající sloučeniny

za oligopeptidy, polypeptidy a bílkoviny. Peptidy i bílkoviny mají vždy molekulu tvořenou

řetězcem aminokyselin, spojených peptidickou vazbou.

Vlastnosti bílkovin jsou dány jejich strukturou. Tu rozlišujeme primární, sekundární,

terciární a kvartérní. Důležité je, že rozhodující je struktura primární, ostatní strukturální

úrovně se od ní automaticky odvozují v závislosti na podmínkách, v nichž se molekula

bílkoviny nachází.

Primární struktura je dána sledem jednotlivých aminokyselin v bílkovinném řetězci.

Některé aminokyseliny mají na své molekule ještě další funkční skupiny, umožňující vytvářet

nejrůznější interakce jednotlivých částí řetězce mezi sebou (viz tab. III). To způsobí, že

řetězec aminokyselin zaujme v roztoku určité prostorové uspořádání. Nejčastěji dojde k jeho

stočení do spirály (sekundární struktura), která se ještě dále stočí nebo zkroutí (terciární

struktura). O kvartérní struktuře hovoříme tehdy, jestliže je bílkovina složena z více

podjednotek, které jsou spojeny do jednoho celku (je to charakteristické pro některé bílkoviny

se složitými funkcemi, např. imunoglobuliny, ale i obaly některých virů lze chápat jako

velkou molekulu se složitou kvartérní strukturou).

Sekundární a vyšší struktury bílkovinné molekuly jsou dány vlastnostmi prostředí,

v němž se bílkovina nachází. V roztoku závisí např. na teplotě, pH či přítomnosti některých

dalších látek. Při změnách těchto parametrů může dojít k rozpadu kvartérních struktur.

Změny v terciární s sekundární struktuře bílkoviny pak mohou vést např. ke změnám její

rozpustnosti. Toho se často užívá při izolaci jednotlivých druhů bílkovin. Uvedené změny

vedou i ke změnám pohyblivosti molekuly bílkoviny v elektrickém poli; její molekula se

může chovat jednou jako aniont, v jiných podmínkách jako kationt, což se využívá např. při

elektroforéze bílkovin. Mohou se měnit i imunologické či toxické vlastnosti bílkoviny.

Šetrně navozené a nevelké změny prostředí vedou ke vratným změnám ve strukturách

bílkovinných molekul; tj. po návratu prostředí do původního stavu se původní struktura

bílkoviny na základě tzv. samoorganizačního principu obnoví, včetně kvartérních struktur.

Razantní změny prostředí (např. var, vysoké či nízké pH, vysychání v roztoku o nevhodném

složení apod.) vedou ke změnám ireverzibilním, nevratným. Protože při nich přírodní

bílkoviny ztrácejí své původní vlastnosti, hovoříme o denaturaci.

Patrně nejznámější příklad denaturace je vaření vejce, jehož bílek (vodný roztok

ovalbuminu s menší příměsí dalších bílkovin) nevratně zkoaguluje na bílou pevnou látku.

Známým příkladem změny vlastnosti bílkoviny změnou pH je natírání místa vpichu včelího

či vosího bodnutí čpavkem nebo octem. Navozené místní změny pH mohou snížit toxicitu

bílkovin v jedu ze žihadla, protože ta je nastavena na nejvyšší účinnost při pH tělesných

tekutin (nepatrně vyšší než neutrální).

Bílkoviny mají v živé hmotě nesčetné funkce. Představují stavební prvky, které jsou

základem mnoha jejích struktur. Díky svým značně proměnlivým vlastnostem mohou být

základem nejrůznějších struktur. Bílkoviny mohou být měkkým materiálem, ale na druhé

straně jsou součástí velmi tvrdých struktur, jako jsou rohy, kopyta, želví krunýře apod.

Další jsou funkční vlastnosti bílkovin. Ty jsou podkladem jednotlivých enzymů,

zajišťujících chemické reakce v živé hmotě, popř. transport některých látek v živých

strukturách. Některé enzymy jsou složeny pouze z bílkoviny (jedné nebo více molekul,

spojených v rámci kvartérní struktury do jednoho stavebního a funkčního celku), jiné obsahují

nebílkovinnou složku, dělí se tedy na apoenzym (bílkovinný) a koenzym (nebílkovinný).

Často je koenzymem vitamín nebo látka z něj odvozená.

Některé bílkoviny a peptidy představují v organismech nosiče informací, např.

hormony bílkovinné povahy. Rozsáhlé funkce mohou mít také jejich stavební kameny,

aminokyseliny a z nich odvozené aminy (např. histamin, tyramin aj.). Některé z těchto látek

se vyznačují i značnou mírou toxicity. Jiné bílkoviny se naopak účastní obrany a ochrany

organismu jako protilátky, nebo na sebe vážou škodliviny v rámci detoxikačních pochodů.

Tabulka III.

Přehled biogenních aminokyselin

E jsou označeny

aminokyseliny esenciální,

SE semiesenciální (pro

člověka). Esenciální

člověk nezbytně potřebuje,

bez semiesenciálních

vydrží zdravý dospělý po

delší dobu.

1 alifatické jsou

postranní řetězce jen z

uhlíku a vodíku

2 aminokyslina

glycin není opticky aktivní,

neexistuje tedy D a L

izomer; tato látka není

totožná s glycinem,

užívaným jako činidlo ve

fotografii

3 molekula cystinu

představuje dvě molekuly

cysteinu spojené

disulfidickým můstkem

4 amidy jsou látky

odvozené od organických

kyselin, u nichž je H ve skupině -COOH nahrazen skupinou -NH2

5 glutamáty se používají v potravinářství (glutamát sodný) jako chuťové

intenzifikátory

6 protože heterocyklus histidinu dává basickou reakci, je zařazen do dvou skupin

7 obsahují skupinu =NH

1. Peptidy

Představují sloučeniny několika až několika desítek (inzulín A 21, inzulin B 30)

aminokyselin. V organismu se vyskytují především jako regulační látky, některé mají značnou

toxicitu (např. toxiny muchomůrky zelené).

2. Bílkoviny jako takové (proteiny)

Tyto látky se skládají řádově ze stovek aminokyselin. Jejich molekulová hmotnost je

v desítkách až stovkáchj tisíc. Tradiční dělení je na dvě velké skupiny, jednoduché a složené.

Jednoduché bílkoviny se skládají pouze z L-alfa-aminokyselin. Patří mezi ně:

albuminy (mléčný albumin nebo sérový albumin), globuliny (bílkoviny specifické imunity),

gluteliny (lepek), prolaminy (zein – bílkovina z kukuřice, gliadin – bílkovina z pšenice),

skleroproteiny (keratin, kolagen), histony (vyskytují se v jádře okolo DNA), protaminy

(vyskytují se ve vaječných buňkách, především ryb – salmin v lososech).

Složené bílkoviny se skládají z bílkovinné a nebílkovinné části. Nukleoproteiny se

vyskytují v buněčných jádrech a nebílkovinnou složkou je nukleová kyselina, glykoproteiny

obsahují sacharid, příkladem je mucin ze slin, fosfoproteiny obsahují fosfát, který není

součástí ani nukleové kyseliny ani fosfolipidu, příkladem je kasein z mléka (základ tvarohu

a sýrů), chromoproteiny obsahují barevnou složku, např. hemoglobin, lipoproteiny obsahují

lipidovou složku včetně možného obsahu fosfolipidů nebo cholesterolu, krevní lipoproteiny

se dělí podle molekulové hmotnosti na HDL, LDL a VLDL, metaloproteiny obsahují atomy

kovu, například ceruloplasmin (měď) nebo transferin (železo).

3. Enzymy

Chemické pochody v živé hmotě

I v živé hmotě probíhá mnoho chemických reakcí spontánně, na tom základě, že

energie látek vstupujících do reakce je vyšší než energie látek, které z reakce vystupují (a

tudíž se při reakci uvolňuje energie, nejčastěji ve formě tepla). Zároveň rychlost reakce

ovlivňuje koncentrace látek vstupujících do reakce a z ní vystupujících. Pro každou reakci je

dána číselná charakteristika, popisující koncentraci látek na jedné a druhé straně reakce, při

níž nastane rovnovážný stav a reakce se zastaví.

Základem chemických reakcí v živé hmotě jsou však reakce enzymatické. Enzymy

jsou speciální bílkoviny, katalyzující chemické reakce. Některé enzymy se skládají pouze z

bílkoviny, některé mají bílkovinnou (apoenzym) a nebílkovinnou (koenzym) složku. Enzymy

(podobně jako jiné jako katalyzátory) umožňují průběh především těch reakcí, které by měly

probíhat spontánně. Seřazení enzymů do systémů (nejčastěji ukotvených na membránových

strukturách, aby bylo zajištěno jejich účelné prostorové uspořádání) umožňuje např. i to, že

meziprodukty v případě série navazujících chemických reakcí jsou rychle dále přeměňovány,

takže je neustále zajištěn koncentrační spád a tím neustálý průběh reakce. Enzymatické

systémy však dokážou i spřažení dvou chemických reakcí, z nichž jedna uvolňuje energie a

druhá potřebuje energii dodat. Enzym se po první reakci dostane do excitovaného stavu a v

následující fázi zachycenou energií dotuje druhou chemickou reakci. Tímto mechanismem

je zajištěno proběhnutí chemických reakcí, které by jinak byly ztrátové, tj. energie reakčních

produktů je vyšší než energie vstupujících látek.

+Podle skript

2.2. Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny se skládají z monomerů (nuknukleotidů), tvořených z molekuly

kyseliny fosforečné, sacharidu a purinové či pyrimidinové báze. Podle sacharidu rozeznáváme

kyselinu desoxyribonukleovou a ribonukleovou (sacharidy ribóza a desoxyribóza, oba patří

mezi pětiuhlíkaté sacharidy, tj. pentózy).

V živých organismech je hlavní funkcí nukleových kyselin přenos a uchovávání

informací v rámci dědičnosti a manipulace s genetickou (dědičnou) informací. Dědičná

informace je uložena v buněčném jádře v podobě kyseliny desoxyribonukleové (DNA).

Jednotlivé části její molekuly se přepisují do kyseliny ribonukleové (RNA), která je

transportována z jádra do ribosomů, kde je podle ní syntetizován bílkovinný řetězec.

(Zkratky jsou odvozeny od anglických názvů deoxyribionucleic acid a ribonucleic acid.)

Ve sledu nukleotidů je zakódován sled aminokyselin v bílkovinném řetězci. Při této syntéze

se uplatňuje ještě transportní (transferová) RNA, která dopravuje na ribosom molekuly

jednotlivých aminokyselin. Podrobněji viz kapitola „Dědičnost.“

Nukleové kyseliny rovněž mají vedle primární také charakteristickou sekundární a

terciární strukturu. Jsou též v buňce za normálních okolností navázány na bílkoviny, které

zajišťují jejich funkci.

Nukleotidy mohou mít v organismu i další funkce, nesouvisející s dědičností Např.

adenosin trifosfát, odvozený od monomeru nukleových kyselin s adeninem, se uplatňuje v

rámci energetického metabolismu buňky, cyklický adenosin monofosfát představuje důležitou

regulační látku ovlivňující nitrobuněčné funkce.

3. Enzymy

Chemické pochody v živé hmotě

I v živé hmotě probíhá mnoho chemických reakcí spontánně, na tom základě, že

energie látek vstupujících do reakce je vyšší než energie látek, které z reakce vystupují (a

tudíž se při reakci uvolňuje energie, nejčastěji ve formě tepla). Zároveň rychlost reakce

ovlivňuje koncentrace látek vstupujících do reakce a z ní vystupujících. Pro každou reakci je

dána číselná charakteristika, popisující koncentraci látek na jedné a druhé straně reakce, při

níž nastane rovnovážný stav a reakce se zastaví.

Základem chemických reakcí v živé hmotě jsou však reakce enzymatické. Enzymy

jsou speciální bílkoviny, katalyzující chemické reakce. Některé enzymy se skládají pouze z

bílkoviny, některé mají bílkovinnou (apoenzym) a nebílkovinnou (koenzym) složku. Enzymy

(podobně jako jiné jako katalyzátory) umožňují průběh především těch reakcí, které by měly

probíhat spontánně. Seřazení enzymů do systémů (nejčastěji ukotvených na membránových

strukturách, aby bylo zajištěno jejich účelné prostorové uspořádání) umožňuje např. i to, že

meziprodukty v případě série navazujících chemických reakcí jsou rychle dále přeměňovány,

takže je neustále zajištěn koncentrační spád a tím neustálý průběh reakce. Enzymatické

systémy však dokážou i spřažení dvou chemických reakcí, z nichž jedna uvolňuje energie a

druhá potřebuje energii dodat. Enzym se po první reakci dostane do excitovaného stavu a v

následující fázi zachycenou energií dotuje druhou chemickou reakci. Tímto mechanismem

je zajištěno proběhnutí chemických reakcí, které by jinak byly ztrátové, tj. energie reakčních

produktů je vyšší než energie vstupujících látek.

2.2. Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny se skládají z monomerů (nuknukleotidů), tvořených z molekuly

kyseliny fosforečné, sacharidu a purinové či pyrimidinové báze. Podle sacharidu rozeznáváme

kyselinu desoxyribonukleovou a ribonukleovou (sacharidy ribóza a desoxyribóza, oba patří

mezi pětiuhlíkaté sacharidy, tj. pentózy).

V živých organismech je hlavní funkcí nukleových kyselin přenos a uchovávání

informací v rámci dědičnosti a manipulace s genetickou (dědičnou) informací. Dědičná

informace je uložena v buněčném jádře v podobě kyseliny desoxyribonukleové (DNA).

Jednotlivé části její molekuly se přepisují do kyseliny ribonukleové (RNA), která je

transportována z jádra do ribosomů, kde je podle ní syntetizován bílkovinný řetězec.

(Zkratky jsou odvozeny od anglických názvů deoxyribionucleic acid a ribonucleic acid.)

Ve sledu nukleotidů je zakódován sled aminokyselin v bílkovinném řetězci. Při této syntéze

se uplatňuje ještě transportní (transferová) RNA, která dopravuje na ribosom molekuly

jednotlivých aminokyselin. Podrobněji viz kapitola „Dědičnost.“

Nukleové kyseliny rovněž mají vedle primární také charakteristickou sekundární a

terciární strukturu. Jsou též v buňce za normálních okolností navázány na bílkoviny, které

zajišťují jejich funkci.

Nukleotidy mohou mít v organismu i další funkce, nesouvisející s dědičností Např.

adenosin trifosfát, odvozený od monomeru nukleových kyselin s adeninem, se uplatňuje v

rámci energetického metabolismu buňky, cyklický adenosin monofosfát představuje důležitou

regulační látku ovlivňující nitrobuněčné funkce.

2.4 Sacharidy

Sacharidy se skládají z jednotek, odvozených od vícečetných alkoholů, majících

na jednom konci uhlíkatého řetězce aldehydickou nebo ketonovou skupinu. Podle

toho se dělí na aldózy a ketózy. Přítomnost aldehydické nebo keto skupiny a

skupin -OH umožňuje jednak vytvářet z uhlíkatého řetězce heterocyklus, jednak

spojování více sycharidových jednotek (=monosacharidů) dohromady za vzniku

oligo (2-10 jednotek) či polysacharidů (více než 10 jednotek). Mezi příbuzné látky

patří polyalkoholy (odvozené od jednotlivých monosacharidů) a látky s dusíkem v

molekule.

Sacharidy se nazívají rovněž glycidy (oba názvy jsou odvozeny od sladké

chuti většiny těchto látek). V populární literatuře se dosud můžeme setkat s

názvem „uhlohydráty“, odvozeným od sumárního chemického vzorce (COH2)n.

Tedy atom uhlíku na molekulu vody. Tento název dosud přetrvává v anglicky psané

literatuře a dostává se nyní do česky psané literatury s překlady nevalné úrovně, kdy

překladatel zná jazyk, ale nikoli odbornou terminologii.

Biologicky aktivní jsou většinou D-formy optických izomerů.

Optickou izomerii můžeme demonstrovat na příkladu glukózy.

Biologická využitelnost sacharidů lišících se optickou izomerií je závislá na konkrétní

enzymatické výbavě toho kterého organismu. Z tohoto důvodu je schopnost

odbourávat sacharidy (a příbuzné látky) velice často testována při určování bakterií a

kvasinek.

Monosacharidy

Aldosou odvozenou od glycerolu je glyceraldehyd, obsahující opticky aktivní uhlík

(=existuje D a L forma). Obecný název, odvozený od počtu atomů uhlíku v molekule,

je trióza. Ketosou odvozenou od glycerolu je dihydroxyaceton, který opticky aktivní

uhlík neobsahuje.

Aldosy se čtyřmi atomy uhlíku jsou tetrosy, ketosy se stejným počtem tetrulosy.

Aldosy s pěti atomy uhlíku jsou pentosy, ketosy pentulosy. Aldosy se šesti atomy

uhlíku jsou hexosy, ketosy jsou hexulosy. Aldosy se sedmi atomy uhlíku jsou

heptosy, ketosy jsou heptulosy. Opticky aktivních atomů uhlíku má ketosa o jeden

méně než aldosa se stejným počtem atomů uhlíku. Z toho plyne, že při stejných

počtech atomů uhlíku je možných optických izomerů ketóz vždy poloviční počet

oproti aldózám.

Molekuly monosacharidů navíc spontánně cyklizují. Aldo- popř. keto- skupina

se propojí s předposlední -OH skupinou na opačném konci molekuly. Vzniká

heterocyklus (s atomem kyslíku), v případě hexóz šestičetný (pyranosa), v případě

hexulóz pětičetný (furanosa). Při této reakci vzniká nový asymetrický uhlík, na němž

rozlišujeme alfa a beta anamerii, a uhlík (ten, co na něj původně byl navázán dvojnou

vazbou kyslík) nazýváme anamerním.

SCHEMA

Nejdůležitější monosacharidy

D-glyceraldehyd esterifikovaný s kyselinou fosforečnou je meziproduktem při

glykolýze.

D-ribóza a D-2-deoxyribóza jsou zavzaty do nukleových kyselin.

D-glukóza je nejvíce využívaným monosacharidem. Naprostá většina sacharidů

je v lidském organismu převáděna na glukózu a poté metabolisována. Glukóza je

také základem škrobů. V organismu koluje pohotovostní zásoba glukózy v krvi a

tkáňovém moku. Doplňována je z živočišného škrobu glykogenu, nacházejícího se

v hepatocytech (buňkách jaterního parenchymu). V případě nedostatku glykogenu

dochází k tvorbě glukózy ze zásobních látek, především tuků. Glukózu jako zdroj

energie využívají mozkové buňky a červené krvinky; její vstup do ostatních buněk je

závislý na koncentraci hormonu insulinu.

D-galaktosa je složkou disacharidu, nacházejícího se v mléce, laktosy. Její

nesnášenlivost od novorozeneckého věku je geneticky podmíněná choroba,

galaktosemie.

D-fruktosa je nejběžnější hexulosa. Vyskytuje se v některých ovocných a rostlinných

šťávách. Z nich přechází i do medu. Je spolu s glukózou součástí disacharidu

sacharózy.

Monosacharidy jsou schopny redukovat další látky v roztoku, čehož se využívalo k

jejich stanovení (zkouška na glukózu v moči pomocí Fehlingova činidla, obsahujícího

komplexní měďnatou sloučeninu, popř. pomocí činidel na bázi stříbrných iontů).

Redukce stříbra z roztoku se využívala k postříbřování skleněných ozdob na

vánoční stromečky (roztokem nalitým do nitra ozdoby). Redukující sacharidy byly i

komponentou některých méně obvyklých vývojek pro černobílou fotografii.

Anamerní hydroxyl je schopen reagovat s -OH skupinou akloholu za vzniku

acetalu, zvaného O-glykosid, nebo s -NH2 skupinou aminokyseliny za vzniku N-
glykosidu. Tato vazba existuje např. v monomerech nukleových kyselin mezi ribózou

(deoxyribózou) a dusíkatou bází, O-glykosidická vazba zase mezi těmito sacharidy a

kyselinou fosforečnou v téže sloučenině.

Redukcí aldehydické skupiny vzniká alkoholický cukr, např. z D-glukózy sorbitol.

Disacharidy

Disacharidy vznikají spojením dvou monosacharidů. Možnosti jsou dvě: spojením

anamerního hydroxylu jedné jednotky s neanamerním hydroxylem druhé jednotky

vznikají redukující disacharidy (např. maltóza, laktóza, celobiosa /stavební jednotka

celulosy/), spojením dvou anamerních hydroxylů vzniká neredukující disacharid

(nejdůležitější je laktóza).

Maltóza představuje spojení dvou jednotek glukózy. Nejčastěji vzniká štěpením

škrobu. V klíčícím obilí to zajišťují enzymy klíčku (slad), ve střevě enzymy štěpící

škrob. Takto většinou vzniká směs maltózy a štěpů s vyšším počtem molekul glukózy

(maltotrióza se třemi … atd.). Lze ji připravit i hydrolýzováním škrobu kyselinami

(výroba pouťových „mýdlíček“).

Laktóza představuje sloučeninu glukózy a galaktózy. Prakticky jediným jejím zdrojem

je mléko. Ve střevě se štěpí na galaktózu a glukózu. U části populace ve středním

až vyšším věku klesá schopnost produkovat příslušné enzymy, takže dochází ke

štěpení tohoto sacharidu střevní mikroflórou za vzniku plynu a dráždivých látek.

Výsledkem jsou zažívací potíže po mléčných výrobcích, zejména těch s vyšším

obsahem laktózy.

Sacharóza představuje sloučeninu glukózy a fruktózy anamerními hydroxyly. Nemá

proto redukční vlastnosti. Vyskytuje se v cukrové řepě a cukrové třtině, je hojně

využívána v potravinářském průmyslu.

Polysacharidy

Polysacharidy představují spojení mnoha monosacharidivch jednotek glykosidovými

vazbami. Jejich vlákna mohou být i větvená.

Škrob se skládá ze dvou polysacharidů, amylosy (molekula bez větvení, rozpustná

ve vodě) a amylopektinu (větvená molekula, nerozpustný ve vodě). Škrob bobtnáním

ve vodě na svou molekulu váže slabými vazbami molekuly vody, což usnadňuje

přístup trávicích enzymů a zrychluje dekompozici jeho molekuly v trávicím ústrojí.

Tyto vazby vznikají např. při vaření kaší, omáček, zásmažek apod. Vznikají též při

pečení v těstě a po nějakém čase se v tomto případě voda z molekul škrobu odpojí.

Tím lze vysvětlit doporučení diabetikům, aby jedli pouze starší pečivo: škrob z něj se

rozkládá o něco pomaleji a tím o něco pomaleji vzniká glukóza.

Glykogen je podobný amylopektinu, má ještě hojněji větvenou molekulu. Vyskytuje

se v hepatocytech (viz výše) a u žen mezi menarche a menopauzou je produkován

rovněž buňkami poševní sliznice, kde zajišťuje výživu symbiotivkých laktobakterií,

osídlujících ženský genitál.

Obě výše uvedené látky se teplem rozkládají na dextriny, které již mají sladkou chuť.

Dextrin se navíc rozkládá ptyalinem (u člověka jediný trávicí enzym ve slinách) na

sladkou glukózu.

Inulin se na rozdíl od výše uvedených skládá z fruktózových jednotek. Vyskytuje

se v některých rostlinách (slunečnice, příbuzný topinambur, artyčok, černý kořen

a další). Užívá se k výrobě fruktózového sirupu. Navíc se s jeho pomocí určuje

ledvinový clearence (protože krev procházející ledvinou se prakticky stoprocentně

zbaví inulinu; přechází do moče jednak filtrací v glomerulech, jednak je aktivně

přečerpáván i z kapilár parenchymu do obsahu stočených tubulů, můžeme podle

rychlosti jeho úbytku v krvi hodnotit ledvinové funkce).

Výše uvedené polysacharidy se v organismu stráví a přecházejí do krve.

Pektiny představují rostlinné polysacharidy, které se sice ve střevě rozpustí, ale

nestráví se a nevstřebají.

Celuosa, hemicelulosy, lignin a další polysacharidy se nerozpouštějí a procházejí

střevem bez toho, že by je narušily lidské trávicí enzymy, část je jich odbourána

střevní mikroflórou (uvádí se až deset procent). Nicméně tyto látky ovlivňují činnost

střeva, mohou na sebe vázat některé látky a blokovat jejich vstřebávání a rovněž

podporují větší rozvoj kvasných bakterií ve střevě. Jejich bobtnání během pasáže

střevem vede ke zvyšování objemu tráveniny a urychlování průchodu tráveniny

střevem. Uvedené vlivy snižují riziko vzniku některých tzv. civilizačních chorob.

Zdrojem uvedených polysacharidů jsou rostliny.

Chitin je polysacharid vyskytující se v tělech členovců a ve stélkách hub. Při trávení

se uplatňuje podobně jako výše uvedené.

Biosynthéza sacharidů

+CO2

1.

;

+GTP

2.

-GDP , -CO2 ,-H+

+ H2O

3.

+ isomerace

4.

+ATP

5.

-ADP,-H+

+(NADH+H+)

6.

-NAD+, -HPO4

-2

částečná isomerace

7.

synthesa

8. +

– H2O

+ADP,+H+

-ATP

isomerace

10.

+ADP,+H+

11.

-ATP

Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny společně s bílkoviny považujeme za nejvýznamnější složky živých

soustav. V jejich molekulách se uchovává dědičná informace buňky a jejich prostřednictvím

se přepisuje do specifické struktury bílkovinných molekul. Nukleové kyseliny se nacházejí v

buněčných jádrech. Později však byla zjištěna přítomnost i mimo buněčná jádra.

Jediná buňka lidského těla obsahuje přes 4m dlouhý řetězec kyseliny DNA. Ten je uložen

v jádře o průměru pět tisícin milimetru. Zde jsou uloženy veškeré informace pro vytvoření

lidské bytosti. DNA řídí a udržuje při životě celý organismus vydáváním pokynů buňce

pro vytváření základních molekul bílkovin. Dlouhé molekuly této kyseliny jsou uloženy

v chromozómech. Tvoří funkční jednotky – geny, které na sebe více nenavazují. Každý

chromozóm je složen z jedné dlouhé molekuly DNA mnohonásobně svinuté a obalené

bílkovinnou složkou. Geny jsou krátké úseky DNA nesoucí konkrétní informace pro strukturu

určitého znaku či vlastností. Celý soubor genů je označován jako genom a každá buňka

organismu nese nejméně jednu kopii základního informačního souboru. Pokud se buňky

nedělí jsou chromozómy uloženy jako dlouhá vlákna uvnitř jádra buňky. Když se však dělí

zkracují svou délku a v mikroskopu jsou viditelné jako krátké tyčinky.

Kód informace DNA pro vytváření bílkovin je velice prostý a jednoduchý. Genetická

abeceda má jen čtyři písmena. Tyto písmena jsou : A, T, G, C – podle počátečních názvů

jejich heterocyklických sloučenin. Tyto sloučeniny jsou : {ADENIN (A), GUANIN (G)} –

purinové báze, {THYMIN (T), CYTOSIN ( C)} – pyrimidinové báze. Mimořádnou funkci

má kyselina adenosintrifosforečná (ATP), která je primárním zdrojem energie v buňce.

Při hydrolytickém odštěpování molekuly kyseliny trihydrogenfosforečné se uvolní značné

množství energie.

Nukleosidy – sloučenina vzniklá spojením purinové nebo pyrimidové báze glykosidovou

vazbou se sacharidem (adenosin, guanosin, cytidin, uridin a thymidin)

Další stabilizující prvky dvoušroubovice DNA

– van der Waalsovy síly mezi sousedními bázemi

– vytváření iontových a hlavně pak vodíkových vazeb

Každé vlákno DNA je tvořeno dvojitou šroubovicí z řetězce chemických jednotek navzájem

spojených dohromady. Samotná šroubovice je tvořena cukry, hlavně pak D – ribozou.

Pořadí jednotlivých po sobě jdoucích bází v řetězci DNA tvoří genetický kód. Tři po sobě

jdoucí písmena tvoří jedno genetické slovo – kód pro jednu aminokyselinu stavební látku

bílkovin. Např. slovo GUC je pro aminokyselinu valin. V jednotlivých slovech se mohou

opakovat písmena. Pořadí slov v řetězci DNA musí být přesně přeneseno do pořadí v

řetězci aminokyseliny, která pak dále tvoří bílkovinu. Každá z 20 nezbytných aminokyselin

důležitých pro život je vázána na některé z možných třípísmenových slov. Další slova tvoří

ukončení jako tečka za větou. Gen si lze proto představit jako napsanou zprávu obsahující

několik desítek tisíc písmen, které popisují jak má daná bílkovina vypadat. Průměrná

bílkovina je složena z řetězců z několika set aminokyselin. V DNA je zapsán příběh života

už pro ty nejmenší a nejméně potřebné bakterie. V pořadí nukleotidů v DNA je zapsána

dědičná informace buňky. Počet kombinací jednotlivých bází a jejich kódu pro bílkoviny je

nekonečný, DNA proto představuje stálý informační soubor buňky a nikdy neopouští jádro.

Jeho hlavním a nejdůležitějším úkolem je udržovat a pečovat o genetickou informaci před

poškozením či nevhodných a špatným přepsáním v nezměněné podobě z buňky do buňky

generace po generace.

DNA a RNA podrobněji

Nachází se v jádře, ale zařízení umožňující vznik bílkovin je umístěno v cytoplasmě na vnější

straně jaderné membrány. DNA se dorozumívá s tímto zařízením prostřednictvím poslů jimiž

jsou molekuly RNA.

Odlišnost RNA od DNA

1. molekuly RNA jsou tvořeny jediným polynukleotidovým řetězcem

2. cukernou složkou je zde D – ribóza

3. místo thyminu je přítomen uracil

4. složkou RNA jsou tzv. minoritní báze (hypoxantin, inosin, 5 – methylcytosin…)

RNA řadíme do několika specifických druhů :

a) MEDIÁTOROVÁ (informační) RNA (mRNA) – obsahuje přepis informace z molekuly

DNA o primární struktuře bílkovinných molekul syntetizovaných v buňce

b) TRANSFÉROVÁ (přenosová) RNA (tRNA) – přenáší aminokyseliny na místa syntéz na

bílkoviny

c) RIBOZÓMOVÁ RNA (rRNA) – je součástí ribozómů – části buněk na nimiž probíhá

syntéza na bílkoviny

Informační mRNA je chemickou stavbou podobná DNA, ale její šroubovice je jednoduchá

a místo thyminu má uracil. Když je gen činný báze DNA odpovídajícímu genu jsou

přepisovány do polohy mRNA. Enzymy v jádře čtou pořadí bází a tvoří odpovídající řetězec

mRNA ze sloučenin cukru, kyseliny trihydrogenfosforečné a jednotlivých bází. Po přepisu

celého genu molekula mRNA prochází do cytoplazmy přes průchody jaderné membrány.

Napojuje se na jeden nebo více ribozómů. Ribozóm se pohybuje podél mRNA a tvoří tzv.

rRNA. Ribozóm je schopen rozpoznat slova tvořená třemi bázemi a začíná činnost další

RNA, transportní tRNA. Její molekuly jsou prostředníky mezi třípísmenovými slovy v

mRNA a aminokyselinami, které budou spojovány dohromady a vytvoří bílkovinu. Na

jednom konci tRNA je pořadí tří bází odpovídajícímu si slovu na mRNA na druhém konci

je připojena aminokyselina odpovídajícímu si danému kódu. Po připojení tRNA k mRNA se

aminokyseliny mezi sebou spojují pomocí enzymů. Tak jak prochází ribozóm přes mRNA

vzrůstá postupně délka řetězce bílkovin.

Molekula je často označována jako dvojitá šroubovice, což odpovídá dvěma řetězcům

vytvářející nosnou konstrukci. Mezi řetězci jsou spojky. Tvoří je vždy dvě a dvě vzájemně

doplňující báze. Báze jsou mezi sebou spojovány můstky pomocí jediné zásady. ANDENIN

je vždy připojován k THYMINU a CYTOSIN ke GUANINU. Rozlišujeme pak dále

primární, sekundární a terciální strukturu nukleových kyselin.

Primární struktura – pořadí jednotlivých nukleotidových jednotek

Sekundární struktura – zobrazuje dvojitou šroubovici, kterou vytvářejí dva proti sobě

probíhající polynukleotidové řetězce, jejichž purinové a pyrimidové báze se vzájemně vážou

vodíkovými vazbami. Tím se zpevňuje dvouvláknová struktura DNA.

Terciální struktura – podobně jako u bílkovin i dvojitá šroubovice nukleových kyselin může

být prostorově stočena do superhelixu.

Celou stavbu DNA je možné přirovnat k zatočenému provazovému žebříku. Báze na jednom

řetězci jsou zrcadlové (KOMPLEMENTÁRNÍ) vůči bázím na druhém řetězci. Pokud je

DNA zdvojována při buněčném dělení je možné začlenění i nesprávné, zcela odlišné báze.

Tím může vzniknout škodlivá mutace. Vazby mezi bázemi jsou poměrně slabé, snadno se

rozpojují. To je výhodné při zdvojování (REPLIKACE) a přepisu (TRANSKRIPCE).

Lipidy

Lipidy jsou estery vyšších karboxylových kyselin, které mohou být nasycené

i nenasycené, řídčeji i rozvětvené. Jsou to látky ve vodě nerozpustné.

Nejvýznamnějšími lipidy jsou tuky, vosky, fosfolipidy, lecitiny a kefaliny

(obsahují fosfor a dusík), glykolipidy (obsahují sacharidy), sulfatidy (obsahují

síru) a některé isoprenoidy (cholesterol a vitamin A). Základem lipidů jsou

vyšší alifatické kyseliny, případně alkoholy. V přírodních lipidech se vyskytuje

více než 300 alifatických kyselin.

TUKY

Tuky jsou estery vyšších karboxylových kyselin a trojmocného alkoholu glycerolu.

Zpravidla jsou esterifikovány všechny tři hydroxyskupiny glycerolu, proto jde o

triacylglyceroly. Triacylglyceroly mohou obsahovat tři shodné acylové zbytky, nebo může být

každá hydroxyskupina esterifikována rozdílnými kyselinami.

S rostoucím počtem uvažovaných mastných kyselin roste i počet možných

triacylglycerolů. Uvažujeme-li 50 možných mastných kyselin, počet tuků narůstá k několika

desítkám tisíců. Ve skutečnosti jsou však přírodní tuky tvořeny hlavně třemi mastnými

kyselinami, a to kyselinou olejovou, linolovou a palmitovou. Dalšími častými kyselinami jsou

kyselina stearová, arachová, lignocerová a myristová.

Podle skupenství rozlišujeme pevné tuky, u nichž převažují zejména nasycené mastné

kyseliny, a oleje, jejichž skupenství je kapalné a které obsahují větší množství nenasycených

mastných kyselin.

Vlivem vlhkosti a katalýzou přítomnými lipasami dochází k částečnému zmýdelňování

tuků, čímž se zvyšuje jejich kyselost. Nenasycené mastné kyseliny, přítomné v olejích,

snadno podléhají oxidaci. Oxidací vícenásobně nenasycených mastných kyselin a jejich

následnou polymerací dochází ke vzniku tvrdého filmu. Tento jev se nazývá vysychání olejů.

Toho se využívá při výrobě laků a barviv. Dvojné vazby nenasycených mastných kyselin

mohou být též hydrogenovány, čímž dochází ke vzniku polotuhých a tuhých tuků. Tento

proces se nazývá ztužování.

Tuky mohou být původu rostlinného i živočišného. Jako esenciální látky jsou přítomny ve

větším či menším množství v každé rostlině. Slouží jako zásobní látky, a proto se ve vyšších

koncentracích nacházejí v určitých rostlinných orgánech, především v semenech či plodech.

Z rostlin se izolují lisováním za studena či za tepla, přičemž lisováním za studena se získává

kvalitnější olej, vhodný pro terapeutické a potravinářské potřeby. Olej, získaný lisováním

za tepla, se využívá pro technické účely. Tuky lze také vyextrahovat pomocí organických

rozpouštědel s nízkou teplotou varu, např. trichlorethylen, benzín a jiné.

Tuky jsou především potravinami. Ve farmacii se využívají zejména jako krycí a

dráždicí prostředky pro kůži, tvoří základ mastí, svým hydrofobním charakterem podporují

vstřebávání některých látek. Často také tuky samy o sobě obsahují některé příměsi, jako

jsou steroly, lecitiny, vitaminy rozpustné v tucích a jiné látky. Nenasycené mastné kyseliny,

zejména kyselina linolová a linolenová, jsou samy o sobě nepostradatelnou součástí

potravy, neboť je jich třeba k syntéze glycerofosfatidů a prostaglandinů. Proto se označují

jako vitamin F, jejich nepostradatelnost je však v poslední době otázkou sporu, je možné

zaslechnout, že tělo je schopno si poradit i bez nich. Nesmíme opomenout obrovský

technický význam tuků, zejména při výrobě barviv, laků a mýdel.

Z nejznámnějších tuků a olejů jmenujme nejprve nevysychavé: olivový olej (Oleum

olivae), mandlový olej (Oleum amygdalae), dále polovysychavé: podzemnicový olej (Oleum

arachidis), řepkový olej (Oleum rapae), sezamový olej (Oleum sesami), slunečnicový olej

(Oleum helianthi), sojový olej (Oleum sojae), olej z kukuřičných klíčků (Oleum maydis) a

konečně oleje vysychavé, zejména lněný olej (Oleum lini) a makový olej (Oleum papaveris).

Dále jmenujme některé významné tuky, např. vepřové sádlo (Adeps suillus), pevný tuk

(Adeps solidus) a lůj (Sebum).

Nahoru

VOSKY

Vosky jsou estery vyšších alifatických kyselin a primárních, případně sekundárních

alifatických alkoholů. Nejčastěji obsahují kyselinu laurovou, myristovou, palmitovou, z

alkoholů pak karnaubylalkohol (24 uhlíků), cerylalkohol (26 uhlíků) a myricylalkohol (30

uhlíků). Chemicky jsou vosky stálé, obtížně hydrolyzovatelné, působením lipas nezmýdelňují.

Při normální teplotě jsou pevné, při vyšších teplotách měknou a tají.

V přírodě vyskytující vosky jsou chemicky nejednotné. Kromě esterů obsahují volné

kyseliny, alkoholy, aldehydy, alkoholy, steroly, nasycené uhlovodíky a další látky. Vyskytují

se jak u rostlin, tak u živočichů. V případě rostlin vytvářejí na povrchu listů a jiných orgánů

tenkou ochrannou vrstvu, zvanou kutikula. Ve farmacii se častěji využívají živočišné

vosky, např. vosk z ovčí vlny (Cera lanae), včelí vosk žlutý (Cera flava) a bílý (Cera alba),

vorvaňovina (Cetaceum) a další. Vosky tvoří základ mastí, kde plní ochrannou a emulgační

funkci.

Nahoru

FOSFOLIPIDY

Fosfolipidy neboli fosfatidy jsou vlastně deriváty kyseliny fosforečné. Kyselina je

esterifikována jednak derivátem sfingosinu či glycerolu (většinou acylované), na druhé straně

je esterifikována též cholinem, ethanolaminem, serinem, inositolem či opět glycerolem.

Druhá esterifikace je důležitá, neboť cholin, ethanolamin a serin obsahují bazický dusíkový

atom, proto jsou pak výsledné sloučeniny přítomny ve formě obojetných iontů. Kromě

tohoto polárního centra jsou však přítomny také dlouhé nepolární řetězce mastných kyselin.

Proto obsahují fosfolipidy polární a nepolární konec. Jsou-li přítomny ve vodném roztoku,

shlukují se tak, že nepolární řetězce jsou uzavřeny dovnitř a polární části ční do vodného

prostředí. Za určitých podmínek může vzniknout útvar, zvaný micela, což je dutý útvar, v

němž jsou fosfolipidy přítomny v charakteristické dvouvrstvě, kdy nepolární řetězce směřují

dovnitř vrstvy a polární části zůstávají na povrchu. Tato struktura je principem plasmatické

membrány, která je polopropustná – propouští malé nepolární molekuly, ale velké či polární

molekuly zadržuje.

Nahoru

GLYKOLIPIDY

Glykolipidy obsahují místo fosfátu glykosidicky navázaný monosacharidový či

oligosacharidový zbytek, vázaný nejčastěji na sfingosin nebo na glycerol. Rozlišujeme

glycerolglykolipidy a glykosfingolipidy. Cukerná složka tvoří hydrofilní část molekuly.

Glycerolglykolipidy mají celkem jednoduchou strukturu. Základem je 1,2-diacylglycerol,

který má na zbývající poloze glykosidicky navázaný monosacharid či oligosacharid. Tyto

sloučeniny se často objevují u bakterií, byly však nalezeny i u savců.

Glykosfingolipidy mají větší význam. Základním stavebním kamenem těchto sloučenin je

ceramid, což je sfingosin, na jehož aminoskupině je navázán zbytek karboxylové kyseliny.

Podle druhu cukru se glykosfingolipidy dělí na neutrální glykosfingolipidy, sulfatidy a

gangliosidy.

Nejjednoduššími neutrálními glykosfingolipidy jsou cerebrosidy. Cukernou složkou je

monosacharid, nejčastěji galaktosa nebo glukosa. Vyskytují se v mozku a v některých

dalších orgánech (játra, slezina a jiné).

Sulfatidy jsou estery neutrálních glykosfingolipidů a kyseliny sírové. Obzvláště rozšířená je

sloučenina, odvozená od galaktocerebrosidu, přičemž na třetím uhlíku galaktosy je navázán

zbytek kyseliny sírové. Množství tohoto sulfatidu je zvýšeno při jistých metabolických

poškozeních mozku.

Gangliosidy obsahují ve své struktuře glykosidicky navázanou jednu nebo více molekul

sialových kyselin. Jinými slovy – na ceramid je navázán oligosacharidický řetězec, který je

zakončen jednou či více modifikovanými sacharidovými jednotkami, tzv. neuraminovými

kyselinami, které obsahují aminoskupiny a karboxylové skupiny. Neuraminové kyseliny

vznikají kondenzací sacharidu s kyselinou pyrohroznovou. Gangliosidy jsou přítomny ve

zvláště vysoké koncentraci v šedé kůře mozkové, jsou však obsaženy i v jiných orgánech,

zejména na buněčném povrchu. Hrají roli při zachycování virových částic a jejich pronikání

do buňky.

Základní informace

Živé organismy získávají energii ze základních živin, které přijímají z okolního

prostředí. Biochemickou přeměnou látek obsažených v živinách se současně s

uvolňováním energie syntetizují sloučeniny potřebné k výstavbě buněčných struktur.

Některé potřebné sloučeniny však buňky nejsou schopny vytvářet při metabolických

přeměnách a proto musí být obsaženy v potravě; nazývají se esenciálními

látkami. V nárocích na tyto sloučeniny jsou mezi jednotlivými vývojovými typy

organismů rozdíly. Například mikroorganismy mohou syntetizovat všechny potřebné

aminokyseliny, vyšší organismy si je všechny nevytvářejí a nezbytní je musí přijímat

v potravě (esenciální aminokyseliny). Totéž platí o karboxylových kyselinách s větším

počtem dvojných vazeb (kyselina linolenová). Souhrnně všechny tyto látky nazýváme

esenciální faktory. Při jejich nedostatku nemůže organismus zajistit normální

průběh intermediálního metabolismu, dochází k poruchám v činnosti organismu, k

jeho onemocnění. Mezi esenciální látky patří kromě uvedených příkladů i vitamíny.

Vitamíny

Jsou nízkomolekulární organické sloučeniny, jejichž množství v organismu je

poměrně malé, ale mají významné biologické faktory. Například některé koenzymy

jsou regulačními faktory. Vitamíny jsou však esenciální látky jen pro určité

heterotrofní organismy. Nižší autotrofní organismy (mikroorganismy a rostliny) si

vitamíny samy sami syntetizují z jednoduchých sloučenin. Vyšší organismy tuto

schopnost nemají, musí vitamíny přijímat v potravě. Vytváření některých vitamínů

zajišťuje nechoroboplodné mikroorganismy, které žijí ve střevech zvířat i člověka.

Snížený příjem vitamínů vyvolává funkční poruchy organismu (hypovitaminóza).

Rovněž nadměrný příjem některých vitamínů může vyvolat funkční změny organismu

(hypervitaminózu). Jednotlivé vitamíny se označují velkými písmeny abecedy,

přednost mají však názvy odvozené z jejich chemické struktury. Základním kritériem

pro rozdělení vitamínů je jejich rozpustnost v lipidech a ve vodě. Toto rozdělení

nesouvisí s jejich biologickým účinkem.

Vitamíny

rozpustné ve vodě a rozpustné v tucích (nerozpustné ve vodě)

Rozpustné ve vodě

(zde kliknout pro jejich vlastnosti)

vázán v FMN a FAD

vázán v CoA

nahoru ,přírodní látky , biochemie a go home

Nerozpustné ve vodě a rozpustné v tucích

(zde kliknout pro jejich vlastnosti)

Vitamíny rozpustné ve vodě

(kliknutím k chemickým vzorcům vitamínů)

Název a chemické

složení Fyziologický význam

Vitamín B1 –

thiamin Součást karboxyláz

Vitamín B2 –

riboflavin

ketokyselin

Součást

žlutých enzymů

flavinadenindinukleoidů

(přenos vodíků)

Experimentální a

klinické příznaky

z nedostatku

Obrny, svalová

křeč, srdeční

nedostatečnost,

poruchy resorpce

(beri – beri)

Zastavení růstu,

oční zánět

rohovky, poruchy

rohovky a sítnice

Výskyt

Doporučená

denní dávka u

člověka

Droždí, obilí, játra (0,4 – 1,8) mg

Droždí, obilí, bílek,

játra, mléko (1,6 – 2,6) mg

Vitamín B5

– kyselina

pantotetonová

Vitamín B6 –

pyridoxin

Vitamín B12 –

kobalamin

Aktivace a

odbourávání mastných

kyselin, oxidativní

dekarboxyláza

ketokyselin, acetylace

Součást transamináz

a dekarboxyláz

aminokyselin

Účast na metylacích,

význam při

metabolismu

nukleových kyselin

Játra, různé

mikroorganismy (0,3 – 3) mg

Kyselina listová

– kyselina

pteroylglutamová

Vitamín H – biotin

Zelené listy,

droždí, játra,

mikroorganismy

(0,05 – 0,5) mg

Vitamín C

– kyselina

askorbová

Játra, žloutek,

mléko, droždí 0,3 mg

Citrusové plody,

paprika, šípky,

petržel, černý rybíz

(50 – 75) mg

Vitamín PP

– kyselina

nikotinová, niacin

Součást enzymů

štěpících některé

aminokyseliny

Součást

dekarboxylujících a

dehydrogenačních

enzymů

Ovlivnění koloidního

stavu kolagenové

mezibuněčné hmoty,

vliv na redoxní systémy

Součást pyridinových

koenzymů

dehydrogenáz

(metabolismus

aminokyselin)

Poruchy nervové

koordinace,

svalová křeč

Zastavení růstu,

zánět kůže,

epileptické křeče,

porucha tvorby

hemoglobinu

Megalocytární

hyperchromní

anémie, zánět

jazyka, achylie,

degenerace

míšních nervů

Poruchy v krevním

obrazu

Dermatitida,

nadměrné

vyměšování

kožního mazu

Časté krvácení

z dásní, kůže,

kloubů sklon k

infekcím (kurděje –

skorbut)

Dermatitida

osvětlených částí

těla, zánět sliznice

dutiny ústní, zánět

žaludku a střev,

ztráta vědomí

(pelagra)

Kvasnice, játra,

srdce (5 – 10) mg

Kvasnice, játra,

srdce (2 – 4) mg

Droždí, obilí,

rajčata, mléko,

játra

(12 – 18) mg

Hormonální systém

Spolu s nervovým systémem a specifickou imunitou patří hormonální systém

ke trojici systémů, které v organismu zajišťují sběr a vyhodnocování informací z

vnitřního i vnějšího prostředí a reakci na ně. Všechny tyto tři systémy jsou navíc

propojeny mnoha způsoby, mimo jiné i na biochemické úrovni.

Hormony jsou vylučovány jednak samostatnými orgány, žlázami s vnitřní sekrecí

(protože nemají vývod a jejich produkty odcházejí ze žlázy přímo do krve), jednak

buňkami v dalších orgánech a tkáních. V současnosti známý počet takovýchto buněk

a jejich působků patrně není dosud konečný.

Specializované žlázy s vnitřní sekrecí jsou podvěsek mozkový (hypofýza), štítná

žláza, příštitná tělíska (2-3 páry v blízkosti zevního okraje štítné žlázy) a nadledviny

(přičemž kůra nadledviny a dřeň nadledviny jsou funkčně zcela samostatné žlázy;

u některých živočichů ani nejsou spojeny tak, jako u savců). Duální funkci mají

pohlavní žlázy, které vedle produkce pohlavních buněk vytvářejí ve specializovaných

buňkách také pohlavní hormony, přičemž obě funkce jsou do značné míry na

sobě závislé (více u žen). Langerhansovy ostrůvky ve slinivce břišní produkují

hormony insulin a glukagon, řídící hospodaření organismu s glukózou. Jedná se

o útvary o velikosti cca 0,1 mm, rozptýlené ve tkáni, která jinak produkuje trávicí

enzymy. Ostrůvky a zevně sekretorická tkáň jsou na sobě funkčně nezávislé (je

však jasné, že např. porucha cévního zásobení slinivky zničí oboje). Další hormony

jsou produkovány tkáněmi, které mají primárně jinou funkci: Štítná žláza produkuje

vedle „svých“ hormonů ještě další, který úzce spolupracuje s hormony příštitných

tělísek. Stěny trávicího ústrojí produkují hormony, které ovlivňují činnost jiných

jeho částí, především žlučníku a slinivky (např. mastná potrava v žaludku vyvolá

hormonální cestou stahy žlučníku a zvýšenou tvorbu lipázy ve slinivce). Ledviny

produkují hormony ovlivňující krevní tlak a produkci červených krvinek. Hormonálně

aktivní je i tkáň předstojné žlázy (prostaglandiny), dokonce i tkáň srdeční. Nadvěsek

mozkový (epifýza, vývojově zbytek třetího oka) produkuje hormon melatonin,

zajišťující u člověka adaptaci na střídání světlé a temné fáze denního cyklu – a do

jisté míry i ročních obdobý se dlouhým a krátkým dnem), brzlík produkuje hormony,

které ovlivňují chování některých specializovaných buněk imunitního systému.

Další látky podobných účinků jsou produkovány ve tkáních s tím, že jejich účinek

je místní, působí především na okolní buňky (parakrinní regulace), popř. na buňku,

která je vyprodukovala (autokrinní regulace). Patří sem především cytokininy

a růstové faktory; speciální skupinou látek tohoto typu jsou i neurotransmitery.

Tento účinek převažuje i u prostaglandinů (jsou ovšem schopny, především v

nefyziologických dávkách vyvolat i účinky dálkové). Zase testosteron (mužský

pohlavní hormon z varlete) má sice především účinky na vzdálené tkáně, ale působí i

přímo ve tkáni varlete.

Speciálním případem je placenta a ji předcházející hormony vytvářené buňkami

zárodku: Vyskytují se v organismu jen po dobu těhotenství a produkující buňky

nejsou součástí organismu ženy, a při tom na ten především působí.

Chemicky patří uvedené látky do tří skupin:

1. Skupina vodorozpustných látek s malou molekulou. Patří sem vedle

neurotransmiterů (adrenalin, noradrenalin, kyselina gamaaminomáselná a další)

také cytokininy (histamin, serotonin). Histamin a serotonin (spolu s dalšími látkami)

se místně ve tkáních účastní zánětlivé reakce, včetně roztažení drobných cév, což

se projevuje zčervenáním a ztepláním. Současně zvyšují propustnost stěn kapilár,

což vede k otoku tkáně. Může dojít i k mírnému dráždění receptorů pro bolest, což

se projeví svěděním. Při celkovém podání (nebo produkci ve velké mase tkáně)

přispívají ke zhroucení krevního oběhu při alergickém nebo toxickém šoku. Adrenalin

a noradrenalin jsou rovněž hormonem dřeně nadledvin. Tyto látky vyvolávají přípravu

organismu na okamžitou a krátkodobou fyzickou zátěž (např. omezují průtok krve

kosterním svalstvem, protože se počítá s výkonem na kyslíkový dluh).

Uvedené látky neprocházejí buněčnou membránou a váží se na povrchové

receptory.

2. Proteiny a peptidy. Mezi ně patří hormony nadvěsku mozkového, hormony

podvěsku mozkového (přitom hormony zadního laloku jsou vytvářeny neurony v

hypothalamu a do hypofýzy se dostávají nervovými vlákny), thyreokalcitonin ze štítné

žlázy a s ním funkčně spolupracující parathormon z příštitných tělísek, hormony

insulin a glukagon, hormony z placenty a obalů zárodku, i některé neurotransmitery.

Rovněž účinkují vazbou na povrchové receptory buněk.

Zadní lalok hypofýzy produkuje oxytocin, uplatňující se v průběhu porodu a

stimulující hladké svaly ve stěnách lalůčků mléčné žlázy při kojení, a vasopresin

(=antidiuretický hormon, ADH), ovlivňující mohutnost koncentrace moče v ledvině

(ledvina vytvoří 150 l filtrátu = primitivní moče za den, při normální produkci ADH

jej zakoncentruje 100x a vytvoří zhruba 1,5 l definitivní moče, při totálním výpadku

ADH vytváří cca 15 l moče za den). Ostatní hormony zadního laloku působí jako

tzv. uvolňovací faktory, ovlivňující činnost žlázových buněk předního laloku. Odtud

je produkován somatotorofin, růstový hormon, a dále jsou produkovány tzv. trofní

hormony, ovlivňující růst a hormonální aktivitu štítné žlázy (části produkující

thyroxin)(thyreotrofní hormon, TSH), kůry nadledvin (adrenokortokotrofní hormon

ACTH, který jako vedlejší účinek stimuluje aktivitu melanocytů v pokožce) a soubor

gonadotropních hormonů (u muže vylučovány kontinuálně, u ženy v první polovině

cyklu folikuly stimulující hormon FSH, následně luteinizační hormon LH, stimulující

přeměnu prasklého folikulu na žluté tělísko, a ve druhé polovině cyklu luteotrofní

hormon LTH, stimulující růst a aktivitu žlutého tělíska). Hormon a aktivitou LTH

produkují také buňky trofoblastu zárodku (zajišťující výživu zárodku před vznikem

placenty), placenta produkuje i další typy pohlavních hormonů.

Parathormon a thyreocalcitonin ovlivňují hladinu vápníku. Parathormon ji zvyšuje

zadržováním odchodu vápníku ledvinou (ale také potními a slinnými žlazami), v

případě nedostatku odbouráváním minerální hmoty kostí. Thyreocalcitonin působí

zhruba opačně. Ke své činnosti potřebují ještě vitamíny skupiny D, schopné zajistit

vstřebání vápníku ze střeva (a jinak mající přibližně stejnou hormonální aktivitu jako

parathormon). Protože vápník je v organismu nejčastěji vázán na fosfáty, dochází při

těchto regulacích i k ovlivnění ukládání resp. odchodu z těla fosfátů.

Inzulin a glukagon podobně regulují hladinu glukózy. Inzulin zajišťuje průchod

glukózy do buněk, které ji pak zpracovávají, popř. ukládají do energetických rezerv

jako glykogen, nebo i přeměňují na zásobní tuk. Glukagon působí na jednotlivé typy

buněk vesměs opačně, výsledkem jeho působení je snižování spotřeby glukózy a její

novotvoření. Inzulin tedy koncentraci glukózy znižuje a glukagon zvyšuje.

3. Skupina hydrofobních organických látek – steroidní hormony (kůra nadledviny,

pohlavní žlázy, placenta), hormony štítné žlázy, vitamín D3 a další. Pronikají do

buněk a reagují s receptory uvnitř buněk.

Hormony štítné žlázy ovlivňují vesměs proteosyntézu. Na úrovni orgnismu se jejich

nadbytek projeví zvýšenou produkcí energie, nedostatek naopak poklesem (včetně

odpovídajících změn tělesné teploty). Důležitý je i jejich účinek diferenciační, vedoucí

ke kvalitativním změnám ve vyvíjejícím se organismu. Takže např. pulec bez štítné

žlázy poroste, ale nožičky mu narostou a ocásek zmizí až po aplikaci jejích hormonů.

U člověka vzniká na základě nedostatku těchto hormonů kretinismus, při němž

zůstávají do středního věku zachovány některé rysy dětského organismu (např.

růstové chrupavky), a to i v psychice. Důležité je, že hlavní hormony štítné žlázy

obsahují tři, popř. čtyři atomy jódu v molekule, takže asi 90% všeho jódu, který se do

těla dostane, prochází štítnou žlázou.