Keš pro všechny milovníky chemie, otazník je umístěn nedaleko ústavu, kde jsem měla tu čest dozvědět se o této krásné vědě spoustu zajímavých informací. Třeba se i vy během jejího luštění něco nového a zajímavého dozvíte, hodně štěstí při luštění i odlovu. Obtížnost keše je velmi variabilní, pro člověka chemií nepolíbeného je těžká, pro biochemika primitivní.

Enzymy

Enzymy jsou látky, které působí jako katalyzátory biochemických reakcí. Většinou se jedná o složité bílkoviny, které navíc ke svému správnému fungování často potřebují kofaktory  či koenzymy. Protože chemická stavba enzymů je komplikovaná, názvosloví enzymů proto vychází z trochu jiných principů, než je chemické složení.

Názvy enzymů se tvoří příponou „asa“ (podle pravidel českého pravopisu je také možná varianta „áza“, což je ale z hlediska chemického názvosloví nepřípustné) ke jménu příslušného substrátu, nebo k označení katalytického působení enzymu. Tak například sacharasa katalyzuje hydrolýzu sacharosy a alkoholdehydrogenasa katalyzuje oxidaci alkoholů na příslušné aldehydy. Dříve se používali také různé podivné názvy jako například „starý žlutý enzym“ a stávalo se, že jeden enzym označovalo hned několik různých názvů. Aby se tomuto zmatku předešlo, a také s ohledem na narůstající počet objevených enzymů, přijala Mezinárodní biochemická unie pravidla pro systematickou funkční klasifikaci a nomenklaturu enzymů.

Enzymy jsou klasifikovány a pojmenovávány podle povahy chemické reakce, kterou katalyzují. Je šest hlavních tříd reakcí, které enzymy katalyzují.

Podle charakteru katalyzované reakce (podle specifity účinku) se enzymy dělí do šesti tříd na:

1. oxidoreduktasy (katalysují intermolekulární oxidačně-redukční reakce, např. ethanol + NAD⁺ → acetaldehyd + NADH + H⁺);
2. transferasy (přenos chemických skupin z molekuly donoru na akceptor, např. ATP + glukosa → glukosa-6-fosfát + ADP);
3. hydrolasy (štěpení vazeb vodou, např. sacharosa + H₂O → glukosa + fruktosa);
4. lyasy (nejčastěji adice na dvojnou vazbu nebo eliminace za vzniku dvojné vazby, např. hydratace fumarátu v citrátovém cyklu ^-OOC-CH=CH-COO^- + H₂O → ^-OOC-CH(OH)-CH₂-COO^-);
5. isomerasy (isomerace, např. D-glukosa → D-fruktosa nebo L-alanin → D-alanin);
6. ligasy (spojení dvou molekul, k němuž se dodává energii štěpením ATP nebo GTP, např. karboxylace pyruvátu na oxalacetát CH₃-CO-COO^- + CO₂ + ATP + H₂O → ^-OOC-CH₂-CO-COO^- + ADP + P_i).

Tyto třídy se dále dělí na podtřídy a nižší kategorie. Každý enzym je označený dvěma názvy a čtyřmi čísly. Jeho doporučený název je výhodný pro běžné použití a je to obvykle jeho dříve používané jméno triviální. Jeho systematický název je užíván pro přesné označení, je to název jeho substrátu s příponou „asa“ označující typ reakce katalyzované enzymem podle hlavní klasifikační skupiny. Například enzym, jehož doporučený název je karboxypeptidasa A se označuje systematickým názvem peptydyl-L-aminoacidhydrolasa a klasifikačním číslem EC 3.4.17.1. Zde EC znamená Enzyme Commission, první číslo (v našem případě 3) značí hlavní třídu enzymu (viz tabulka), druhé číslo (v našem případě 4) označuje podtřídu (peptidové vazby), třetí číslo (v našem případě 17) je číslo jeho další podskupiny (metalokarboxypeptidasy; karboxypeptidasa A má vázaný Zn²⁺ ion, nezbytný pro jeho katalytickou aktivitu) a čtvrté číslo (v našem případě 1) je pořadové číslo enzymu v jeho příslušné podskupině.

Vaším úkolem je najít, jaké enzymy katalyzují reakce uvedené níže, zjistit jejich klasifikační čísla, malou nápovědou nechť je informace, že z každé třídy jsem vybrala právě jeden enzym. Na vyhledávání klasifikačních čísel můžete použít například tento odkaz na databázi enzymů: https://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/enzymes/

Začněme něčím lehkým, každý z nás, kdo už okusil alkohol, si na vlastní kůži vyzkoušel, jak enzym č. 1 funguje. Katalyzuje totiž reakci, při které naše tělo odbourává ethanol za vzniku acetaldehydu.

enzym č. 1: EC A.B.C.D

V další reakci se dotkneme doslova jádra všeho metabolizmu - Citrátového neboli Krebsova cyklu, který odpovídá za oxidaci většiny cukrů, mastných kyselin i aminokyselin. Takže ať už sníte cokoli, velmi pravděpodobně se to přemění právě díky tomuto cyklu. Látka, se kterou reaguje pyruvát, přicházející do citrátového cyklu, se nazývá oxalacetát. Při nedostatku této látky by metabolizmus nemohl správně pracovat. Při poklesu rychlosti cyklu je aktivován enzym č. 2, který přemění pyruvát na oxalacetát, čímž se rychlost cyklu zvýší. Reakce probíhá podle rovnice:

enzym č. 2: EC E.F.G.H

Máte rádi močovinu? Například jako součást ledových čokolád, kde při rozpouštění působí onen chladivý dojem. Pokud se vám to zdá spíše odpudivé, nevadí, budeme se totiž zabývat reakcí, při které se močoviny zbavíme a necháme ji zreagovat na oxid uhličitý a amoniak, tato reakce je katalyzována enzymem č. 3 a probíhá podle rovnice:

enzym č. 3 EC I.J.K.L

Chcete mít hezky vypracované svaly? Tak na to potřebujete, aby vaše tělo vytvořilo spoustu bílkovin. Ty se tvoří z aminokyselin. Co ale tělo dělá, když se jí nějakého kousku do této podivné chemické skládačky nedostává? No přece vyrobí si ho. Glycin je nejjednodušší aminokyselina, která tvoří bílkoviny, vezmeme si ji tedy jako výchozí látku a vytvoříme z ní pomocí 2-oxoglutarátu a enzymu č. 4 aminokyselinu jinou a to L-glutamát. Tato reakce probíhá podle rovnice:

enzym č. 4 EC M.N.O.P

Kyselina oxalová (česky šťavelová) se nachází například v rebarboře nebo šťovíku či různých druzích šťavelů. Máte rádi tyto kyselé rostliny? Tak pozor, požívejte je pouze s mírou. V lidském organismu není oxalát již dále metabolizovatelný a je vylučován ledvinami. Pokud je kyseliny šťavelové moc, tak v lidském organizmu vytvoří nerozpustné vápenaté soli, které se ukládají ve formě ledvinových kamenů.  V přírodě se šťavelany rozkládají samovolnou oxidací, větším dílem pak bakteriemi a plísněmi s oxalolytickými vlastnostmi (ve vodě, hlíně, atp.). Tyto bakterie totiž mají enzym č. 5, který katalyzuje reakci, při které se kyselina šťavelová přeměňuje na kyselinu mravenčí a oxid uhličitý:

enzym č. 5 EC Q.R.S.T

Aminokyseliny (kromě glycinu) obsahují na α-uhlíku navázaný ještě postranní řetězec, který způsobuje, že tyto aminokyseliny obsahují chirální centrum. Proto rozlišujeme aminokyseliny D- a L-řady. Většina v přírodě se vyskytujících aminokyselin patří do řady L-, aminokyseliny s D-konfigurací se vyskytují v přírodě zřídka, a to například v buněčných stěnách bakterií nebo jako součást polypeptidových antibiotik. Celkem rozšířeny jsou D-alanin, D-serin, D-cystein, kyselina D-glutamová a D-ornitin. D-aminokyseliny ve volném stavu tvoří součást tělesných tekutin hmyzu a můžeme je nalézt též v lidské moči. D-aminokyseliny se vytváří zejména racemizací L-aminokyselin, ale též transaminací specifickými D-aminotransferasami. Pro rozklad D-aminokyselin je také třeba specifických enzymů. A to je právě důvod, proč se bakterie rozhodly cennou energii vkládat do procesu, kdy se z normálních aminokyselin tvoří ty zvláštní. Jedním z běžných způsobů, jak pomocí léků usmrcujeme bakterie je rozložit jejich buněčnou stěnu, pokud ale tato stěna obsahuje netypické aminokyseliny, je mnohem složitější najít látku, která ji může zničit. Aby bakterie mohli tvořit z L-glutamátu, který je běžný, D-glutamát, potřebují enzym č. 6. A reakce probíhá podle rovnice zapsané níže, sloučenina se téměř nezmění, jediné, co tyto dvě látky odlišuje je, že skupina NH₂ v jednom případě míří před (plný klínek) a v druhém případě za (čárkovaný klínek) papír. Pokud budete těmito dvěma sloučeninami v prostoru otáčet, zjistíte, že není možné je ztotožnit, jsou si vzájemně zrcadlovými obrazy podobně jako pravá a levá ruka, které ať natáčíte jakkoli nikdy je nemůžete ztotožnit.

enzym č. 6 EC U.V.W.X

Až zjistíte, jaké označení nesou zmiňované enzymy, použijte tento vzorec:

N 50° 0(A+B+C).(I+J-D)(F+G+H)(K+L-E)´ E 014° 2(N-M-O).(P+R-T)(U+V-Q)(S+W+X)´

Výsledek si můžeš ověřit na: GeoChecker.com.

Pokud se vám keš s chemickým tématem líbila, můžete zkusit najít další podobnou. Připravila jsem sérii celkem deseti chemických keší:

Barvy ohňostroje

Vitaminy

Výstražné symboly

Chemie v domácnosti

Chemické rovnice

Smog

Mýdlo

Mendělejevův sen

Chemik dělá pokusy