Biogemy enzymen. Struktuer, eigenskippen en funksjes

De sel fan alle libbene organisme, miljoenen gemyske reaksjes plakfine. Elts fan harren is wichtich, dus is it wichtich om te behâlden de snelheid fan de biologyske prosessen op in heech nivo. Hast elke reaksje wurdt catalyzed troch syn enzyme. Wat binne enzymen? Wat is harren rol yn in koai?

Enzymen. definysje

De term "enzyme" is ôflaat fan it Latynske fermentum - soerdaai. Se kinne ek neamd wurde enzymen út it Gryksk en zyme - "in sprongen en produsearje."

Enzymen - Biologisch aktive stoffen, dus gjin reaksje orkanen yn 'e sel, kin net sûnder har. Dy stoffen as katalysator fungearje. Accordingly, eltse enzyme hat twa wichtichste eigenskippen:

1) Enzyme versnelt de biochemical reaksje, mar it is net fortard.

2) De wearde fan it lykwicht konstante net feroarje, mar allinne versnelt it berikken fan dizze wearde.

Enzymen fluggens biochemical reaksjes yn 'e tûzenen, en yn guon gefallen, in miljoen kear. Dat betsjut dat yn it ûntbrekken fan 'e enzyme systeem alle intracellular prosessen hat hast opholden, en de sel sels stjert. Dêrom, de rol fan de enzymen lykas aktive yngrediïnten is heech.

In ferskaat oan enzymen makket it mooglik om te diversifiëren regulearjen sel stofwikseling. Yn eltse cascade fan reaksjes nimmen diel soad ferskillende klassen fan de enzymen. Biologyske katalysator fungearje hawwe in hege ûnderskied troch in spesifike lichemsbou fan de molekúl. T. To. Yn de measte gefallen enzymen binne aaiwyt yn de natoer, se binne yn tertiary of quaternary struktuer. De reden is wer de spesifisiteit fan it molekúl.

De funksje fan enzymen yn de sel

De wichtichste taak fan it enzyme - fersnelling corresponding reaksje. Any cascade prosessen, sûnt ûntleden fan wetterstof peroxide en einiget glycolysis, freget de oanwêzichheid fan in biologysk catalyst.

Goede wurking fan de enzymen realisearre hege spesifisiteit oan in spesifike substraat. Dat betsjut dat de katalysator kinne allinnich verhaasten bepaalde reaksje en net mear, noch hiel ferlykbere. Troch de mjitte fan spesifisiteit fan de enzyme, de folgjende groepen:

1) enzymen mei absolute spesifisiteit doe't catalyzed troch mar ien inkele reaksje. Bygelyks, collagenase fertart de collagen, en maltase cleaves maltose.

2) enzymen mei relative spesifisiteit. Dat jildt ek foar stoffen dy't kin catalyze in bepaalde klasse fan de reaksjes, bygelyks, hydrolytic Cleavage.

biocatalyst wurk begjint mei de ferbining fan syn aktive site om de ûndergrûn. Tagelyk praten oer de komplemintêre ynteraksje fergelykber mei in slot en kaai. Dit ferwiist nei in folsleine wedstriid mei de ûndergrûn foarmet it aktive sintrum, dat makket it mooglik om te versnellen 'e reaksje.

De folgjende stap bestiet yn 'e rin fan' e reaksje. Syn snelheid tanimt troch de aksje fan de enzyme kompleks. Yn 'e ein, wy krije it enzyme, dat wurdt yn ferbân brocht mei de reaksje produkten.

Lêste rit - en meitsje de reaksje produkten út de enzyme, wêrnei't de aktive side ien kear op 'e nij wurdt fergees foar in oare bewurking.

Schematically, it wurk fan 'e enzyme by elke faze kin skreaun wurde as:

1) S + E -> SE

2) SE -> SP

3) SP -> S + P, dêr't S - is de ûndergrûn, E - de enzyme, en P - produkt.

klassifikaasje fan enzymen

Yn it minsklik lichem, kinne jo fine in grut oantal enzymen. Alle kennis oer harren funksjes en wurk waarden systematisearre, en as gefolch wie der in mienskiplike klassifikaasje, troch dêrst maklik bepale wat in bepaalde catalyst. Hjir binne seis basis klassen fan de enzymen, krektas guon foarbylden fan groepen.

1. Oxidoreductase.

Enzymen fan dizze klasse catalyze GarCapello reaksjes. Totaal weromfûn 17 sub-groepen. Oxidoreductases binne meastal net-protein diel jûn vitamine of hiem.

Under de oxidoreductases wurde faak fûn de folgjende groepen:

a) Dehydrogenase. Biogemy fan brea-dehydrogenase enzyme is cleaving hydrogen atomen en it oerdragen fan dat nei in oare substraat. Dit subgroep komt it meast foar yn de reaksjes fan ademhaling, fotosynteze. As ûnderdiel fan it dehydrogenase is needsaaklikerwize oanwêzich yn 'e foarm fan co-enzym NAD / Nadh of flavoproteins Fad / FmN. Faak binne der metalen ioanen. Foarbylden dêrfan binne enzymen lykas tsitohromreduktazy, pyruvate dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase, en ek in protte lever enzymen (lactate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, ensafuorthinne. D.).

b) oxidases. In oantal enzymen catalyze it tafoegjen fan soerstof nei wetterstof, wêrby de reaksje produkten koe wêze wetter of hydrogen peroxide (H ₂ 0, H ₂ 0 _2). Foarbylden fan de enzymen cytochrome oxidase, tyrosinase.

c) peroxidase en catalase - enzymen dy't catalyze it ûntleden H ₂ O ₂ oant wetter en soerstof.

g) oxygenase. Dy biocatalysts versnelt soerstof gehechtheid oan de ûndergrûn. Dofamingidroksilaza - ien fan 'e foarbylden fan sokke enzymen.

2. Transferases.

Target enzymen fan dizze groep is oerdracht fan radikalen út it stof fan de donor ynfolling oan de ûntfanger.

a) methyltransferase. DNA methyltransferase - kaai enzymen dy't bestjoere it proses fan DNA witten. Methylation nucleotides spilet in grutte rol yn it regulearjen fan nucleic acid wurk.

b) acyltransferase. Enzymen fan dit subgroep wurde ferfierd fan de iene molecule nei in oare acyl groep. Foarbylden acyltransferases: lecithine-cholesterol acyltransferase (fiert funksjoneel groep mei in vette acid op cholesterol), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (acyl groep is oerpleatst nei lysophosphatidylcholine).

c) aminotransferases - enzymen dy't belutsen by de bekearing fan de aminosoeren. Foarbylden fan de enzymen alanine aminotransferase dy't catalyzes de synteze fan alanine út pyruvate en glutamate troch oerdracht fan in amino groep.

g) phosphotransferase. Enzymen catalyze de tafoeging fan dizze sub-groep fan de fosfaat groep. In oare namme phosphotransferase kinase, komt faker foar. Foarbylden dêrfan binne enzymen lykas hexokinase en aspartate, dy't ferbûn oan it hexose fosfaat resten (meast glukoaze), en aspartic acid , resp.

3. Hydrolases - in klasse fan de enzymen dy't catalyze it Cleavage fan obligaasjes yn it molekúl, folge troch tafoeging fan wetter. Stoffen dy't hearre by dizze groep - de wichtichste spijsvertering enzyme.

a) esterases - brekke de ester obligaasjes. Foarbyld - lipases dy't brekke del Fats.

b) glycosidases. Biogemy fan brea enzymen fan dizze rige leit yn 'e ferneatiging fan' e glycoside obligaasjes fan polymearen (oligosaccharides en polysacchariden). Foarbylden: amylase, sucrase, maltase.

c) peptidase - enzymen dy't catalyze de ôfbraak fan de aaiwiten te aminosoeren. Peptidase-relatearre enzymen lykas pepsin, trypsin, chymotrypsin, karboiksipeptidaza.

g) Amidases - cleave amide obligaasjes. Foarbylden: .. Arginase, urease, glutaminase ensfh In soad amidase enzymen wurde fûn yn ornithine syklus.

4. Lyases - enzymen foar funksjes te ferlykjen mei hydrolases, lykwols yn 'e Cleavage fan obligaasjes yn molekulen net fortard wetter. Enzymen fan dizze klasse altyd hawwe in part fan net-aaiwyt diel, bygelyks, yn 'e foarm fan fitamine B1 en B6.

a) decarboxylase. Dy enzymen hannelje op de C-C obligaasje. Foarbylden binne bloedtransfúzje acid decarboxylase of pyruvate decarboxylase.

b) hydratase en dehydratase - enzymen dy't catalyze it Cleavage fan C-O obligaasjes.

c) De amidine-lyases - vernietigen C-N obligaasje. Foarbyld: argininsuktsinatliaza.

g) R-O lyase. Sokke enzymen wurde meastal cleaved in fosfaat groep fan in substraat materiaal. Foarbyld: adenylyl cyclase.

Biogemy fan brea fan enzymen basearre op harren struktuer

It fermogen fan elk enzyme wurdt bepaald troch it yndividu, mar syn eigen struktuer. Any Enzym - is benammen protein, en syn struktuer en de mjitte fan folding spylje in krúsjale rol by it fêststellen fan syn funksje.

Elts biocatalyst wurdt karakterisearre troch de oanwêzigens fan it aktive sintrum, dêr't, yn beurt, is ûnderferdield yn ferskate ûnderskate funksjonele gebieten:

1) Catalytic Center - een bysûndere regio fan it aaiwyt, wêryn de enzyme fêsthâlden oan de ûndergrûn. Ôfhinklik fan de lichemsbou fan de aaiwyt molecule catalytic sintrum kin nimme in ferskaat oan foarmen, dy't moatte oerien mei de ûndergrûn en ek in slûs en toets. Sa'n komplekse struktuer ferklearret wêrom't de enzyme aaiwyt is yn 'e tsjinstesektor of quaternary steat.

2) Adsorption Center - tsjinnet as in "holder". Hjir, earst fan alle kommunikaasje fynt plak tusken de enzyme molecule en de ûndergrûn molecule. Lykwols, de ferbining dy't foarmet it adsorption sintrum, hiel swak, en dus de catalytic reaksje is Omkearregister op dit toaniel.

3) Allosteric sintra kinne leit yn it aktive sintrum, en oer de hiele oerflak fan 'e enzyme. Harren funksje - regeljouwing fan de enzyme. Oardering fynt plak fia molekulen inhibitors en activators molekulen.

De activator aaiwiten bining oan 'e enzyme molecule, verhaasten syn operaasje. Inhibitors, krekt oarsom, inhibit catalytic aktiviteit, en dat kin barre yn twa manieren: of it molekúl bynt oan it allosteric sintrum regio fan it aktive sintrum fan it enzyme (kompetitive remming) of it is ferbûn oan in oare regio fan it aaiwyt (noncompetitive remming). Kompetitive remming wurdt sjoen as effektiver. Nei dus sletten romte foar substraat bining oan 'e enzyme, en dit proses is allinne mooglik is yn it gefal fan praktysk folslein tafal fan it inhibitor molecule en foarmje in aktive sintrum.

Enzyme faak net besteane út aminosoeren, mar ek fan oare biologyske en anorganyske stoffen. Accordingly, isolearre apoenzyme - proteinaceous part co-enzym - biologyske moiety en cofactor - anorganyske diel. Co-enzym kin fertsjintwurdige ulgevodami, fetten, nucleic soeren, fitaminen. Yn beurt, de mei-faktor - is faak in stypjende metalen ioanen. Enzyme aktiviteit wurdt bepaald troch syn struktuer: Oanfoljende stoffen opnommen yn de gearstalling, feroarje catalytic eigenskippen. Ferskate soarten enzymen - is it gefolch fan in kombinaasje fan al dizze faktoaren foarmje in kompleks.

Oardering fan it wurk fan enzymen

Enzymen lykas de Biologisch aktive stof is net altyd nedich foar it lichem. Biogemy fan brea fan enzymen is dat se meie yn it gefal fan bûtenwenstige catalysis skea libbene sellen. Om foar te kommen skealike effekten op it lichem enzymen nedich om ien of oare wize regeljen harren wurk.

T. To. Enzymen binne aaiwyt yn de natoer, se binne maklik fernield op hege temperatueren. denaturation proses is Omkearregister, mar it kin essinsjele gefolgen hawwe foar it stof.

pH ek spilet in wichtige rol yn de oardening. Maksimum Enzym aktiviteit wurdt oer it algemien observearre er neutraal pH (7,0-7,2). Ek hat enzymen dy't wurkje allinne ûnder soere betingsten of allinnich yn alkaline. Sa, yn 'e Cellular lysosomes ûnderhâlden lege pH, at dêr't it grutst aktiviteit fan hydrolytic enzymen. Yn it gefal fan tafallich kontakt mei de cytoplasm, dêr't it miljeu is tichter by neutraal, harren aktiviteit sil ôfnimme. Sa'n beskerming fan "samopoedaniya" is basearre op 'e eigenskippen fan' e hydrolase.

It is it neamen wurdich oer it belang fan 'co-enzym en cofactor yn de gearstalling fan de enzymen. De oanwêzigens fan vitaminen of metalen ioanen gâns ynfloed op it funksjonearjen fan inkele spesifike enzymen.

Nomenklatuer fan de enzymen

Alle enzymen fan it lichem wurde neamd neffens harren hearrend ta ien fan 'e klassen, likegoed as de ûndergrûn mei dêr't se reagearje. Soms de systematyske nomenklatuer brûkt net ien, mar twa fan it substraat yn 'e titel.

Foarbylden fan nammen fan guon enzymen:

1. Leverje enzymen: lactate degidrogen člen-glutamate-člen-degidrogen.
2. Folsleine systematyske namme fan de enzyme: lactate + NAD-člen -oksidoredukt.

Bewarre bleaun en trivial nammen, dy't net oan 'e regels fan nomenklatuer. Foarbylden binne spijsvertering enzymen: trypsin, chymotrypsin, pepsin.

It proses fan de synteze fan enzymen

De funksjes fan enzymen wurde fêststeld sels op it erflik nivo. Sûnt it molekúl is troch en grutte -. Protein, en syn synteze is krekt deselde as de prosessen fan transkripsje en oersetting.

Synteze enzymen foarkomt as folget. Ynearsten, DNA lêzen ynformaasje oer de winske enzyme te foarmjen mRNA. Messenger RNA kodearret alle aminosoeren dy't ûnderdiel binne fan it enzyme. Oardering fan de enzymen kinne ek foarkomme op it DNA nivo, as it produkt fan 'e reaksje catalyzed genôch gene transkripsje stoppet en krekt oarsom, as der ferlet is yn it produkt, it aktivearret de transkripsje proses.

Sadree't de mRNA waard útbrocht yn de cytoplasm, it folgjende poadium - omrop. Oan ribosomes endoplasmic Crimineel synthesized primêre keten besteande út aminosoeren ferbûn troch peptide obligaasjes. Lykwols, it aaiwyt molecule yn de primêre struktuer kin net noch útfiere syn enzymatic funksje.

De Enzym aktiviteit is ôfhinklik fan protein struktueren. Deselde EPS protein ûntstiet draaien, dêrmei foarming earst fuortset en dan tertiary struktuer. It synteze fan guon enzymen wurdt stoppe op dit toaniel, mar ta fergrutting catalyst aktiviteit is faak nedich taheaksel en cofactor co-enzym.

Yn bepaalde gebieten fan de endoplasmic Crimineel komt taheakke organyske ûnderdielen fan de enzyme: sûkers, nucleic soeren, fetten en fitaminen. Guon enzymen kinne net wurkje sûnder de oanwêzigens fan de co-enzym.

Cofactor spilet in krúsjale rol yn de foarming fan de quaternary struktuer fan de proteïne. In part fan de funksjes fan de enzymen binne beskikber allinne as it aaiwyt domein organisaasje. Dêrom is it hiel wichtich foar harren oanwêzigens quaternary struktuer dêr't in ferbinende skeakel tusken meardere aaiwyt globules is in metaal ion.

Meardere foarmen fan enzymen

Der binne situaasjes as it nedich is de oanwêzichheid fan ferskate enzymen dy't catalyze deselde reaksje, mar ferskille fan elkoar yn guon opsichten. Bygelyks, de enzyme kin wurkje by 20 graden, mar op 0 graden, Hy sil net by steat wêze om te fieren syn funksjes. Wat te dwaan yn sa'n situaasje, it libbene liif by lege temperatueren?

Dit probleem is maklik oplost troch de oanwêzigens fan ferskate enzymen dy't catalyze deselde reaksje, mar yn ferskillende arbeidsomstannichheden. Der binne twa typen fan meardere foarmen fan enzymen:

1. Isoenzymes. Sokke aaiwiten wurde kodearre troch ferskillende genen, se binne gearstald út ferskillende aminosoeren, mar catalyze deselde reaksje.
2. True meardere foarmen. Dy aaiwiten binne transkribearre út deselde gene, mar komt op ribosomes modifikaasje peptiden. By de útfier produsearre ferskate foarmen fan itselde enzyme.

As gefolch, meardere foarmen fan it earste type wurdt foarme op it genetysk nivo, doe't de twadde - op 'e post-translational.

Meaning enzymen

It brûken fan enzymen yn de medisinen komt del ta it útjaan fan nije medisinen, as ûnderdiel fan 'dêr't de stoffen binne al yn de rjochterkant hoeveelheden. Wittenskippers hawwe net noch fûn in manier om te stimulearjen de synteze fan mist enzymen yn 'e lea, mar is no in soad ferdield drugs dy't meitsje kinne foar de doer fan harren neidiel.

Ferskate enzymen yn in sel te catalyze grut tal reaksjes dy't ferbân hâlde mei it ûnderhâld fan it libben. Ien fan dy fertsjintwurdigers wurde enizmov nucleases groep: endonuclease en exonuclease. Harren wurk is te behâlden in konstante nivo fan nucleic soeren yn in sel, opheffing fan skansearre DNA en RNA.

Net ferjitte oer it ferskynsel fan bloed clotting. As in effektyf maatregel fan beskerming, it proses wurdt regele troch in oantal enzymen. Chief ûnder harren is thrombin, dat set net aktyf protein fibrinogen yn fibrin aktyf. Har tried ûntstiet in soarte fan netwurk dat occludes it skip letsel site, Dêrby de oermjittige bloed ferlies.

Enzymen wurde brûkt yn winemaking, brouwerij, produksje fan in protte suvelprodukten. Foar alkohol fan glukoaze gist kin brûkt wurde, lykwols, foar suksesfol fynplak fan dit proses en útpakt genôch fen hjarren.

Nijsgjirrige feiten oer dêr't jo net witte

- Alle fan it lichems enzymen hawwe in grutte massa - 5.000 oant 1.000.000 Da. Dat komt troch de oanwêzigens fan aaiwyt yn it molekúl. Foar ferliking, de molekulêre gewicht fan glukoaze - 180 Ja, en koalstofdiokside - yn totaal 44 Ja.

- Oant datum, iepene mear as 2000 enzymen dy't fûn binne yn de sellen fan ferskate organismen. Lykwols, de measte fan dy stoffen binne noch net folslein begrepen.

- Enzyme aktiviteit wurdt brûkt foar it heljen fan effektyf waskjen poeders. Hjir, enzymen foldogge oan de deselde rol as yn it liif: se brekke del organyske stof, en dat besit helpt te bestriden spots. It is oan te rieden om te brûken sa'n reinigingsmiddel by in temperatuer fan net heger as 50 graden, oars kin it gean nei it denaturation proses.

- Neffens statistiken, 20% fan de minsken wrâldwiid lêst fan it ûntbrekken fan ien fan de enzymen.

- Oer de eigenskippen fan de enzymen bekend foar in lange tiid, mar pas yn 1897, minsken realisearre dat net de gist, en in úttreksel út harren sellen kinne brûkt wurde foar it fergêstjen fan sûker yn alkohol.