Enżimi bijokimika. Istruttura, proprjetajiet u funzjonijiet

Iċ-ċellula ta 'kull organiżmu ħaj, miljuni ta' reazzjonijiet kimiċi sseħħ. Kull wieħed minnhom huwa importanti, għalhekk huwa importanti li tinżamm il-veloċità tal-proċessi bijoloġiċi fuq livell għoli. Kważi kull reazzjoni hu katalizzat minn enzima tagħha. Liema huma enzimi? X'inhu r-rwol tagħhom fil-gaġġa?

Enżimi. definizzjoni

It-terminu "enzima" huwa derivat minn fermentum Latina - ħmira. Jistgħu jissejħu wkoll enzimi mill-Grieg en zyme - "fil leaps u limiti."

Enżimi - sustanzi bijoloġikament attivi, hekk xi reazzjoni sseħħ fil-ċellola, ma jistax jgħaddi mingħajrhom. Dawn il-komposti jaġixxu bħala katalisti. Għalhekk, kull enzima għandha żewġ proprjetajiet ewlenin:

1) Enzyme jaċċelera r-reazzjoni bijokimika, iżda ma tiġix ikkonsmata.

2) Il-valur tal-kostanti ekwilibriju ma jinbidilx, iżda jaċċelera biss il-kisba ta 'dan il-valur.

Enżimi tħaffef reazzjonijiet bijokimiċi fil-eluf, u f'xi każijiet, miljun darba. Dan ifisser li fl-assenza tas-sistema ta 'enżimi proċessi intraċellulari kollha prattikament inqata, u ċ-ċellula innifsu imut. Għalhekk, ir-rwol ta 'enżimi bħala ingredjenti attivi hija għolja.

Varjetà ta 'enzimi jagħmilha possibbli li jiddiversifikaw jirregolaw metaboliżmu taċ-ċelluli. Fi kwalunkwe kaskata ta 'reazzjonijiet jieħdu parti klassijiet differenti ħafna ta' enżimi. katalisti bijoloġiċi jkollhom selettività għolja permezz ta 'konformazzjoni speċifiku tal-molekula. T. Biex. F'ħafna każijiet enzimi huma proteini fin-natura, li huma fl-istruttura terzjarja jew kwaternarju. Ir-raġuni hija għal darb'oħra l-ispeċifiċità tal-molekula.

Il-funzjoni ta 'enżimi fil-ċellula

Il-kompitu prinċipali ta 'l-enzima - aċċelerazzjoni reazzjoni korrispondenti. Kwalunkwe proċessi kaskata, peress dekompożizzjoni ta 'perossidu idroġenu u jispiċċa glycolysis, jeħtieġ il-preżenza ta' katalizzatur bijoloġika.

tħaddim tajjeb ta 'l-enzimi miksuba speċifiċità għolja li sottostrat speċifiku. Dan ifisser li l-katalista jista 'biss taċċellera ċerti reazzjoni u mhux aktar, anke simili ħafna. Mill-livell ta 'speċifiċità tal-enzima, il-gruppi li ġejjin:

1) Enżimi bi speċifiċità assoluta meta katalizzati minn reazzjoni wieħed biss. Per eżempju, collagenase diġestiti l-kollaġen, u cleaves maltase maltosju.

2) Enżimi bi speċifiċità relattiva. Dan jinkludi sustanzi li jistgħu nikkatalizzaw ċerta klassi ta 'reazzjonijiet, per eżempju, qsim idrolitiku.

xogħol biocatalyst jibda bil-konnessjoni ta 'sit attiv tiegħu għas-sottostrat. Fl-istess ħin jitkellmu dwar l-interazzjoni kumplimentari simili għal lock u ewlenin. Dan jirreferi għal taqbila sħiħa mal-sottostrat jifforma l-ċentru attiva, li jagħmilha possibbli biex iħaffu r-reazzjoni.

Il-pass li jmiss tikkonsisti fil-kors tar-reazzjoni. żidiet veloċità tagħha mill-azzjoni tal-kumpless enzima. Fl-aħħar, irridu jiksbu l-enzima, li huwa assoċjat mal-prodotti ta 'reazzjoni.

istadju finali - li jitneħħew l-prodotti ta 'reazzjoni mill-enzima, wara li s-sit attiv terġa' ssir bla ħlas għall-operazzjoni ieħor.

Skematikament, il-ħidma tal-enzima f'kull stadju jista 'jinkiteb bħala:

1) S + E -> SE

2) SE -> SP

3) SP -> S + P, fejn S - huwa l-sottostrat, E - l-enżima, u P - prodott.

klassifikazzjoni tal-enzimi

Fil-ġisem uman, tista 'ssib numru kbir ta' enzimi. għarfien Kollha dwar il-funzjonijiet tagħhom u x-xogħol kienu systematized, u bħala riżultat kien hemm klassifikazzjoni komuni, li permezz tiegħu tista 'faċilment jiddeterminaw liema huwa katalist partikolari. Hawnhekk huma sitt klassijiet bażiċi ta 'enżimi, kif ukoll xi eżempji ta sottogruppi.

1. Oxidoreductase.

Enżimi ta 'din il-klassi tikkatalizza reazzjonijiet redox. Total rkuprat 17 sottogruppi. Oxidoreductases huma normalment mhux proteina porzjon provdut vitamina jew heme.

Fost il-oxidoreductases huma spiss jinstabu l-subgruppi li ġejjin:

a) dehydrogenase. enzima-bijokimika dehydrogenase huwa cleaving atomi tal-idroġenu u t-trasferiment lill sottostrat ieħor. Dan is-sottogrupp huwa l-aktar komuni fl-reazzjonijiet ta 'respirazzjoni, fotosintesi. Bħala parti mill-dehydrogenase hija neċessarjament preżenti fil-forma ta 'NAD coenzyme / NADH jew flavoproteins FAD / FMN. Sikwit ikun hemm jonji tal-metall. Eżempji jinkludu enzimi bħal tsitohromreduktazy, dehydrogenase pyruvate, dehydrogenase isocitrate, u wkoll enzimi tal-fwied ħafna (lactate dehydrogenase, dehydrogenase glutamate, u l-bqija. D.).

b) oxidases. Numru ta 'enzimi tikkatalizza-żieda ta' ossiġnu għall-idroġenu, fejn il-prodotti ta 'reazzjoni tista' tkun l-ilma jew perossidu idroġenu (H ₂ 0, H ₂ 0 _2). Eżempji ta 'l-enzimi cytochrome oxidase, tyrosinase.

c) peroxidase u katalase - enzimi li jikkatalizzaw-dekompożizzjoni H ₂ O ₂ għall-ilma u l-ossiġnu.

g) oxygenase. Dawn bijokatalisti taċċellera sekwestru ossiġnu għall-sottostrat. Dofamingidroksilaza - wieħed mill-eżempji ta 'tali enzimi.

2. Transferasi.

enżimi speċifiċi ta 'dan il-grupp huwa trasferiment ta' radikali mis-sustanza tas-sustanza donatur sar-riċevitur.

a) methyltransferase. methyltransferase DNA - enzimi ewlenin li jikkontrollaw il-proċess ta ' replikazzjoni ta' DNA. nukleotidi metilazzjoni għandu rwol ewlieni fir-regolament ta 'xogħol aċidu nuklejku.

b) acyltransferase. Enżimi ta 'dan is-sottogrupp huma trasportati minn molekula waħda għal grupp ta' acyl-ieħor. Eżempji acyltransferases: acyltransferase leċitina-kolesterol (iġorr grupp funzjonali ma 'aċidu xaħmi fuq il-kolesterol), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (grupp ta' acyl huwa trasferit għall lysophosphatidylcholine).

c) aminotransferases - enzimi li huma involuti fil-konverżjoni ta 'aċidi amino. Eżempji tal-enzimi alanine aminotransferase li jikkatalizza s-sintesi ta 'aminotransferase minn pyruvate u glutamat minn trasferiment ta' grupp ta 'ammini.

g) phosphotransferase. Enżimi tikkatalizza-żieda ta 'dan is-grupp tal-grupp fosfat. Ieħor kinase isem phosphotransferase, huwa aktar komuni. Eżempji jinkludu enzimi bħal hexokinase u aspartate, li huma mehmuża mal-residwi fosfat hexose (l-aktar glukożju), u l-aċidu aspartiku , rispettivament.

3. hydrolases - klassi ta 'enzimi li jikkatalizzaw il-qsim ta' bonds fil-molekula, segwit minn żieda ta 'ilma. Sustanzi li jappartjenu għal dan il-grupp - l-enzima diġestiva prinċipali.

a) esterases - jiksru l-bonds ester. Eżempju - lipases li jkissru xaħmijiet.

b) glycosidases. enzimi bijokimika ta din is-serje tinsab fil-qerda tal-bonds glycoside ta polimeri (oligosakkaridi u polisakkaridi). Eżempji: amylase, sucrase, maltase.

c) peptidase - enzimi li jikkatalizzaw il tkissir tal-proteini għall-amino aċidi. enzimi relatati mal-peptidase bħal pepsin, trypsin, chymotrypsin, karboiksipeptidaza.

g) Amidases - bonds ta 'amidju tal Jaqbdu. Eżempji: .. Arginase,-urease, eċċ glutaminase Ħafna amidase enzimi jinstabu fl ċiklu ornithine.

4. Lyases - enzimi għal funzjonijiet simili għal hydrolases, madankollu, fil-qsim ta 'bonds fil molekuli mhux ikkunsmati ilma. Enżimi ta 'din il-klassi dejjem ikollhom parti ta porzjon mhux proteina, per eżempju, fil-forma ta' vitamini B1 u B6.

a) decarboxylase. Dawn l-enzimi jaġixxi fuq il-bond C-C. Eżempji huma glutamiku decarboxylase aċidu jew decarboxylase pyruvate.

b) hydratase u dehydratase - enzimi li jikkatalizzaw l qsim ta 'bonds C-O.

c) Il-amidine-lyases - qerda bond C-N. Eżempju: argininsuktsinatliaza.

g) lyase R-O. enzimi bħal dawn huma normalment mifruq grupp fosfat minn materjal sottostrat. EŻEMPJU: guanylate adenylyl.

Bijokimika ta 'enżimi bbażata fuq l-istruttura tagħhom

Il-kapaċità ta 'kull enzima huwa determinat mill-individwu, biss l-istruttura inerenti tiegħu. Kull enzima - huwa primarjament proteina, u l-istruttura tiegħu u l-grad ta tiwi għandhom rwol kruċjali fid-determinazzjoni funzjoni tiegħu.

Kull biocatalyst huwa kkaratterizzat mill-preżenza taċ-ċentru attiva, li, imbagħad, huwa maqsum f'diversi żoni funzjonali distinti:

1) Katalitiku Ċentru - reġjun speċjali tal-proteina, li fiha l-aderenza enzima għas-sottostrat. Jiddependi fuq il-konformazzjoni tal-proteina ċentru katalitiku molekula jistgħu jieħdu diversi forom, li għandu jikkorrispondi għall-sottostrat kif ukoll lock u ewlenin. Tali struttura kumplessa jispjega għaliex il-proteina enzima huwa fl-istat terzjarja jew kwaternarju.

2) adsorbiment Center - iservi bħala "detentur". Hawnhekk, l-ewwel komunikazzjoni kollha sseħħ bejn il-molekula enżima u l-molekula sottostrat. Madankollu, il-konnessjoni li tifforma ċ-ċentru adsorbiment, dgħajfa ħafna, u b'hekk ir-reazzjoni katalitiku hija riversibbli f'dan l-istadju.

3) Iċ-ċentri Allosteric jistgħu jkunu jinsabu fiċ-ċentru attiva, u matul il-wiċċ kollu tal-enzima. funzjoni tagħhom - Regolament tal-enzima. Regolament iseħħ permezz ta inibituri molekuli u attivaturi molekuli.

Il-proteini attivaturi jorbtu lill-molekula enzima, taċċellera l-operat tagħha. Inibituri, għall-kuntrarju, jinibixxu l-attività katalitika, u dan jista 'jiġri f'żewġ modi: jew l-molekula jeħel għar-reġjun ċentru allosteric taċ-ċentru attiva tal-enżima (inibizzjoni kompetittiva) jew huwa mehmuż ma' reġjun ieħor tal-proteina (inibizzjoni noncompetitive). inibizzjoni kompetittiva hija meqjusa aktar effettiva. Wara ispazju b'hekk magħluq għal sottostrat li jorbtu lill-enzima, u dan il-proċess huwa possibbli biss fil-każ ta 'koinċidenza prattikament sħiħa tal-molekula inibitur u jiffurmaw ċentru attiva.

Enzima ta 'spiss ma tikkonsistix ta' aċidi amino, iżda wkoll ta 'sustanzi organiċi u inorganiċi oħrajn. Għaldaqstant, iżolati apoenzyme - proteini porzjon coenzyme - moiety organiċi u kofattur - parti inorganiċi. Coenzyme jista 'jkun rappreżentat ulgevodami, xaħmijiet, aċidi nukleiċi, vitamini. Min-naħa tagħhom, il-ko-fattur - huwa spiss ta 'jonji tal-metall ta' sostenn. attività enzima huwa determinat mill-istruttura tiegħu: Sostanzi addizzjonali inklużi fil-kompożizzjoni, tibdel proprjetajiet katalitiku. Diversi tipi ta 'enzimi - hija r-riżultat ta' taħlita ta 'dawn il-fatturi kollha jiffurmaw kumplessi.

Regolament tal-ħidma ta 'enżimi

Enzimi bħala s-sustanza attiva bijoloġikament mhux dejjem meħtieġ għall-korp. Bijokimika ta 'enzimi huwa li dawn jistgħu fil-każ ta' ċelloli ħajjin ħsara kataliżi eċċessiv. Biex evitati effetti dannużi fuq enzimi meħtieġ il-korp li b'xi mod jirregola x-xogħol tagħhom.

T. Biex. L-enzimi huma proteini fin-natura, huma meqruda faċilment f'temperaturi għoljin. proċess denaturazzjoni huwa riversibbli, iżda jista 'jaffettwa b'mod sinifikanti s-sustanza.

pH wkoll għandha rwol importanti fir-regolament. attività massima enzima hija ġeneralment osservata f'pH newtrali (7,0-7,2). Wkoll enzimi li jaħdmu biss taħt kondizzjonijiet aċidużi jew biss alkalina. Għalhekk, fil-f'lisożomi ċellulari miżmuma pH baxx, li fiha l-attività massimu ta 'enżimi idrolitiċi. Fil-każ ta 'kuntatt aċċidentali mal-ċitoplasma, fejn l-ambjent hija eqreb lejn newtrali, l-attività tagħhom se jonqos. Din il-protezzjoni minn "samopoedaniya" hija bbażata fuq il-karatteristiċi tal-hydrolase.

Ta 'min isemmi dwar l-importanza ta' coenzyme u kofattur fil-kompożizzjoni ta 'enzimi. Il-preżenza ta 'vitamini jew joni tal-metall jaffettwaw b'mod sinifikanti l-funzjonament ta' xi enzimi speċifiċi.

Nomenklatura ta 'enżimi

enzimi kollha tal-ġisem huma msejħa skond l-appartenenza tagħhom lil kull waħda mill-klassijiet, kif ukoll il-sottostrat li biha jistgħu jirreaġixxu. Xi kultant l-nomenklatura sistematika jintuża mhux wieħed iżda tnejn mill-sottostrat fit-titolu.

Eżempji ta 'ismijiet ta' xi enzimi:

1. enzimi tal-fwied: laktat degidrogen AZA-glutamate-AZA-degidrogen.
2. Isem sħiħ sistematika tal-enzima: lactate + -oksidoredukt-NAD AZA.

Ippreservat u trivjali ismijiet, li ma jkunux konformi mar-regoli tan-nomenklatura. Eżempji huma enżimi diġestivi: trypsin, chymotrypsin, pepsina.

Il-proċess tal-sintesi ta 'enżimi

Il-funzjonijiet ta 'enzimi huma determinati anki fil-livell ġenetiku. Peress li l-molekula li b'mod ġenerali -. Proteini, u s-sinteżi tagħha huwa eżattament l-istess bħall-proċessi ta 'transkrizzjoni u t-traduzzjoni.

enżimi sinteżi iseħħ kif ġej. Inizjalment, id-DNA jaqra l-informazzjoni dwar l-enzima mixtieq li jiffurmaw mRNA. Messaġġier RNA tikkodifika aċidi amino kollha li huma parti mill-enzima. Regolament ta 'enzimi jistgħu jseħħu wkoll fil-livell tad-DNA, jekk il-prodott tar-reazzjoni katalizzati biżżejjed waqfiet traskrizzjoni ġeni u għall-kuntrarju, jekk ikun hemm bżonn fil-prodott, jattiva l-proċess traskrizzjoni.

Ladarba l-mRNA kien rilaxxat fil-ċitoplasma, l-istadju li jmiss - xandir. Fuq ribosomi retikulu endoplasmic sintetizzati katina primarja li tikkonsisti minn aċidi amino marbuta mill-bonds peptide. Madankollu, il-molekula proteina fl-istruttura primarja għadha ma tistax twettaq il-funzjoni enżimatika tagħha.

L-attività enzima huwa dipendenti fuq strutturi proteina. Istess EPS proteina iseħħ brim, biex b'hekk jiffurmaw struttura sekondarja u mbagħad terzjarja ewwel. Is-sinteżi ta 'xi enzimi jitwaqqaf f'dan l-istadju, iżda biex itejbu l-attività ta' kataliżi hija spiss sekwestru meħtieġ u coenzyme kofattur.

F'ċerti oqsma tal-retikulu endoplasmic tiġi mehmuża komponenti organiċi ta 'l-enzima: zokkor, aċidi nukleiċi, xaħmijiet u vitamini. Xi enzimi ma tistax taħdem mingħajr il-preżenza tal-coenzyme.

Kofattur għandu rwol kruċjali fil-formazzjoni tal-istruttura kwaternarju tal-proteina. Xi wħud mill-funzjonijiet ta 'l-enzimi huma disponibbli biss meta l-organizzazzjoni dominju proteina. Għalhekk huwa importanti ħafna għall-istruttura preżenza kwaternarju tagħhom fejn rabta ta 'konnessjoni bejn globuli proteina multipli huwa jone tal-metall.

diversi forom ta 'enżimi

Hemm sitwazzjonijiet meta jkun meħtieġ l-preżenza ta 'diversi enzimi li jikkatalizzaw l-istess reazzjoni, iżda huma differenti minn xulxin f'ċerti aspetti. Per eżempju, l-enzima tista 'taħdem fil 20 grad, iżda ta' 0 gradi, hu mhux se tkun tista 'twettaq il-funzjonijiet tagħha. X'għandek tagħmel f'sitwazzjoni bħal din, il-korp għajxien f'temperaturi baxxi?

Din il-problema hija faċilment solvuti mill-preżenza ta 'diversi enzimi li jikkatalizzaw l-istess reazzjoni, iżda fil-kondizzjonijiet tax-xogħol differenti. Hemm żewġ tipi ta 'forom multipli ta' enżimi:

1. Isoenzimi. Tali proteini huma encoded minn ġeni differenti, dawn huma komposti minn aċidi amino differenti, iżda tikkatalizza l-istess reazzjoni.
2. forom multipli True. Dawn il-proteini huma traskritti mill-istess ġene, iżda iseħħ fuq peptidi ribosomi modifika. Fl-output prodotta diversi forom ta 'l-istess enzima.

Bħala riżultat, diversi forom ta 'l-ewwel tip huwa ffurmat fil-livell ġenetiku, meta t-tieni - fuq il-post-translazzjonali.

tifsira enzimi

L-użu ta 'enżimi fil-mediċina jaqa' l-kwistjoni ta 'mediċini ġodda, bħala parti minnhom is-sustanzi huma diġà fil-kwantitajiet dritt. Ix-xjentisti għadhom ma sabu mod biex jistimola l-sinteżi ta 'l-enzimi nieqsa fil-ġisem, iżda issa hu ddistribwit ħafna mediċini li jistgħu jagħmlu tajjeb għan-tul tal iżvantaġġ tagħhom.

Diversi enzimi fl f'ċellola biex tikkatalizza numru kbir ta 'reazzjonijiet relatati maż-żamma tal-ħajja. Waħda minn dawn ir-rappreżentanti huma enizmov nuklejċi grupp: endonuklejażi u exonuclease. Ix-xogħol tagħhom huwa li jinżamm livell kostanti ta 'aċidi nukleiċi f'ċellola, tneħħija ta' DNA ħsara u RNA.

Tinsiex dwar il-fenomenu ta 'tagħqid tad-demm. Bħala miżura effettiva ta 'protezzjoni, il-proċess hija kkontrollata minn numru ta' enzimi. Ewlieni fosthom huwa thrombin, li tikkonverti fibrinoġen proteina inattivi għal fibrin attiva. ħajt tagħha toħloq tip ta 'netwerk li occludes-sit korriment bastiment, b'hekk jipprevjeni telf ta' demm eċċessiv.

Enżimi huma użati fil inbid, birra, il-produzzjoni ta 'prodotti tal-ħalib ħafna. Għal alkoħol minn ħmira glukosju jistgħu jintużaw, madankollu, għall-okkorrenza ta 'suċċess ta' dan il-proċess u estratt biżżejjed minnhom.

fatti interessanti dwar liema inti ma taf

- Kollha ta 'enzimi tal-ġisem ikollhom massa enormi - 5,000 sa 1,000,000 Da. Dan huwa minħabba l-preżenza ta 'proteina fil-molekula. Għal paragun, il-piż molekulari tal-glukożju - 180 Iva, u dijossidu tal-karbonju - total ta '44 Iva.

- Sal-lum, fetaħ aktar minn 2000 enzimi li jinstabu fiċ-ċelloli ta 'organiżmi differenti. Madankollu, ħafna minn dawn is-sustanzi għadhom mhumiex mifhuma kompletament.

- l-attività Enzimi huwa użat sabiex jinkisbu trabijiet tal-ħasil effettivi. Hawnhekk, l-enżimi jissodisfaw l-istess rwol bħal fil-ġisem: huma jkissru materja organika, u din il-proprjetà jgħin għal spots miġġielda. Huwa rakkomandat li juża din deterġent f'temperatura ta 'mhux ogħla minn 50 grad, inkella tista' tmur għall-proċess denaturazzjoni.

- Skond l-istatistiċi, 20% tan-nies madwar id-dinja jsofru min-nuqqas ta 'kwalunkwe mill-enzimi.

- Dwar il-proprjetajiet ta 'enzimi magħrufa għal żmien twil, iżda biss fl-1897, in-nies induna li mhux il-ħmira, u estratt minn ċelluli tagħhom jistgħu jintużaw għall-fermentazzjoni ta' zokkor f'alkoħol.