Enzyme hóa sinh. Cấu trúc, tính chất và chức năng

Các tế bào của tất cả các sinh vật sống, hàng triệu phản ứng hóa học diễn ra. Mỗi trong số họ là rất quan trọng, vì vậy điều quan trọng là duy trì tốc độ của quá trình sinh học ở mức cao. Hầu hết các phản ứng được xúc tác bởi enzyme của nó. enzyme là gì? vai trò của họ trong một cái lồng là gì?

Enzym. định nghĩa

Thuật ngữ "enzyme" bắt nguồn từ tiếng Latin fermentum - men. Họ cũng có thể được gọi là enzyme từ tiếng Hy Lạp en zyme - "trong nhảy vọt."

Enzyme - chất hoạt tính sinh học, vì vậy bất kỳ phản ứng xảy ra trong tế bào, không thể làm mà không có họ. Những hợp chất này đóng vai trò như chất xúc tác. Theo đó, bất kỳ enzyme có hai đặc tính chính:

1) Enzyme tăng tốc độ phản ứng sinh hóa, nhưng nó không được tiêu thụ.

2) Giá trị của hằng số cân bằng không thay đổi, nhưng chỉ tăng tốc độ đạt được các giá trị này.

Enzyme tăng tốc độ phản ứng sinh hóa trong hàng ngàn, và trong một số trường hợp, một triệu lần. Điều này có nghĩa rằng trong sự vắng mặt của hệ thống enzyme tất cả các quá trình nội bào đã hầu như dừng lại, và các tế bào tự chết. Do đó, vai trò của các enzym như thành phần hoạt tính cao.

Một loạt các enzyme làm cho nó có thể đa dạng hóa điều chỉnh sự trao đổi chất của tế bào. Trong bất kỳ loạt các phản ứng tham gia nhiều lớp khác nhau của các enzym. chất xúc tác sinh học có tính chọn lọc cao thông qua một cấu tạo đặc biệt của phân tử. T. Để. Trong hầu hết các trường hợp enzyme là protein trong tự nhiên, họ đang có trong cấu trúc đại học hoặc bậc bốn. Lý do nữa là đặc hiệu của phân tử.

Chức năng của các enzyme trong tế bào

Nhiệm vụ chính của các enzyme - tăng tốc phản ứng tương ứng. Bất kỳ quy trình thác, kể từ khi phân hủy của hydrogen peroxide và kết thúc glycolysis, đòi hỏi phải có sự hiện diện của một chất xúc tác sinh học.

hoạt động đúng đắn của các enzym đạt được độ đặc hiệu cao với một bề mặt cụ thể. Điều này có nghĩa rằng chất xúc tác chỉ có thể tăng tốc độ phản ứng nhất định và không có nhiều, thậm chí rất giống nhau. Bởi mức độ đặc hiệu của enzyme, các nhóm sau:

1) các enzym đặc hiệu với tuyệt đối khi được xúc tác bởi chỉ có một phản ứng duy nhất. Ví dụ, collagenase tiêu hóa collagen, và sẽ tách maltase maltose.

2) các enzym đặc hiệu với người thân. Điều này bao gồm các chất mà có thể xúc tác một lớp nhất định phản ứng, ví dụ, sự phân tách thủy phân.

việc -chất xúc tác sinh bắt đầu với sự kết nối của vị trí hoạt động của nó đến nền. Cùng lúc đó nói về sự tương tác bổ sung tương tự như một khóa và chìa khóa. Điều này nói đến một trận đấu đầy đủ với các chất nền tạo thành trung tâm hoạt động, mà làm cho nó có thể để đẩy nhanh tiến độ phản ứng.

Bước tiếp theo bao gồm trong quá trình phản ứng. tốc độ của nó tăng lên do tác động của các enzyme phức tạp. Cuối cùng, chúng tôi nhận được enzyme, đó là liên kết với các sản phẩm phản ứng.

Giai đoạn cuối cùng - để loại bỏ các sản phẩm phản ứng từ các enzyme, sau đó vị trí hoạt động một lần nữa trở thành miễn phí cho các hoạt động khác.

Sơ đồ, công việc của các enzyme ở mỗi giai đoạn có thể được viết như sau:

1) S + E -> SE

2) SE -> SP

3) SP -> S + P, trong đó S - là chất nền, E - enzyme, và P - sản phẩm.

phân loại enzyme

Trong cơ thể con người, bạn có thể tìm thấy một số lượng lớn các enzyme. Tất cả các kiến thức về chức năng và công việc của họ đã được hệ thống hóa, và kết quả là đã có một phân loại phổ biến, thông qua đó bạn có thể dễ dàng xác định một chất xúc tác đặc biệt là những gì. Dưới đây là sáu lớp học cơ bản của các enzym, cũng như một số ví dụ về các phân nhóm.

1. Oxidoreductase.

Enzyme của lớp này kích thích phản ứng oxi hóa khử. Tổng số hồi phục 17 tiểu nhóm. Oxidoreductases thường phi protein phần cung cấp vitamin hoặc heme.

Trong số các oxidoreductases thường tìm thấy các phân nhóm sau:

a) dehydrogenase. enzyme Hóa sinh-dehydrogenase được bóc nguyên tử hydro và chuyển nó vào bề mặt khác. Phân nhóm này là phổ biến nhất trong các phản ứng hô hấp, quang hợp. Là một phần của dehydrogenase nhất thiết phải hiện diện trong các hình thức của coenzyme NAD / NADH hoặc flavoproteins FAD / FMN. Thông thường có các ion kim loại. Ví dụ như các enzym như tsitohromreduktazy, dehydrogenase pyruvate, dehydrogenase isocitrate, và cũng có nhiều men gan (lactate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, và vân vân. D.).

b) oxidase. Một số enzyme xúc tác bổ sung oxy để hydro, theo đó các sản phẩm phản ứng có thể là nước hoặc hydro peroxide (H ₂ 0, H ₂ 0 _2). Ví dụ về các enzym cytochrome oxidase, tyrosinase.

c) peroxidase và catalase - enzyme xúc tác quá trình phân hủy H ₂ O ₂ với nước và oxy.

g) oxygenase. Những biocatalysts tăng tốc tập tin đính kèm oxy để bề mặt. Dofamingidroksilaza - một trong những ví dụ về các enzyme như vậy.

2. Transferases.

Target enzyme của nhóm này là chuyển giao của các gốc từ bản chất của chất các nhà tài trợ cho người nhận.

a) methyltransferase. methyltransferase DNA - enzym then chốt để kiểm soát quá trình sao chép DNA. nucleotide methyl hóa đóng một vai trò quan trọng trong việc điều tiết hoạt động axit nucleic.

b) acyltransferase. Enzyme của nhóm này được vận chuyển từ một phân tử vào một nhóm acyl. Ví dụ acyltransferases: acyltransferase lecithin-cholesterol (mang nhóm chức với một axit béo trên cholesterol), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (nhóm acyl được chuyển giao cho lysophosphatidylcholine).

c) aminotransferase - enzyme có liên quan đến việc chuyển đổi các axit amin. Ví dụ về các enzyme alanine aminotransferase đó xúc tác quá trình tổng hợp của alanin từ pyruvat và glutamate bằng cách chuyển một nhóm amin.

g) phosphotransferase. Enzyme xúc tác bổ sung các tiểu nhóm này của nhóm phosphate. Một kinase tên phosphotransferase, là phổ biến hơn. Ví dụ như các enzym như hexokinase và aspartate, được gắn liền với dư lượng hexose phosphate (chủ yếu là glucose) và axit aspartic , tương ứng.

3. Hydrolases - một lớp các enzyme xúc tác sự phân cắt của trái phiếu trong phân tử, sau đó thêm nước. Các chất thuộc nhóm này - các enzyme tiêu hóa chính.

a) esteraza - phá vỡ các liên kết ester. Ví dụ - lipase phân hủy chất béo.

b) glycosidases. enzyme hóa sinh của loạt bài này nằm trong sự hủy diệt của trái phiếu glycoside polyme (oligosaccharides và polysaccharides). Ví dụ: amylase, sucrose, maltase.

c) peptidase - enzyme xúc tác sự phân hủy của protein các acid amino. enzyme peptidase-liên quan như pepsin, trypsin, chymotrypsin, karboiksipeptidaza.

g) Amidases - trái phiếu cleave amide. Ví dụ: .. Arginase, urease, glutaminase vv Nhiều amidase enzyme được tìm thấy trong chu kỳ ornithine.

4. Lyases - enzyme cho các chức năng tương tự như hydrolases, tuy nhiên trong sự phân tách của trái phiếu trong phân tử không tiêu thụ nước. Enzyme của lớp này luôn luôn có một phần của phần phi protein, ví dụ, dưới dạng các vitamin B1 và B6.

a) decarboxylase. Những enzyme hành động dựa trên sự liên kết C-C. Ví dụ như decarboxylase axit glutamic hoặc decarboxylase pyruvate.

b) hydratase và dehydratase - enzyme xúc tác sự phân cắt của trái phiếu C-O.

c) Các amidine-lyases - phá hủy trái phiếu C-N. Ví dụ: argininsuktsinatliaza.

g) R-O lyase. enzyme như vậy thường được chẻ một nhóm phosphate từ một loại vật liệu chất nền. VÍ DỤ: cyclase adenylyl.

Hóa sinh của enzyme dựa trên cấu trúc của chúng

Khả năng của mỗi loại enzyme được xác định bởi các cá nhân, chỉ có cấu trúc vốn có của mình. Bất kỳ enzyme - chủ yếu là protein, và cấu trúc của nó và mức độ gấp đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định chức năng của nó.

Mỗi -chất xúc tác sinh được đặc trưng bởi sự hiện diện của trung tâm hoạt động, trong đó, lần lượt, được chia thành nhiều khu chức năng riêng biệt:

1) xúc tác Center - một khu vực đặc biệt của protein, trong đó enzyme tuân thủ các bề mặt. Tùy thuộc vào cấu tạo của protein trung tâm xúc tác phân tử có thể có một loạt các hình thức, trong đó phải tương ứng với bề mặt cũng như một khóa và chìa khóa. một cấu trúc phức tạp như giải thích tại sao các protein enzyme ở trạng thái đại học hoặc bậc bốn.

2) Trung tâm hấp phụ - đóng vai trò như một "chủ sở hữu". Ở đây, trước hết là giao tiếp diễn ra giữa phân tử enzyme và phân tử bề mặt. Tuy nhiên, kết nối hình thành các trung tâm hấp phụ, rất yếu, và do đó các phản ứng xúc tác có thể đảo ngược ở giai đoạn này.

3) Trung tâm allosteric có thể nằm ở trung tâm hoạt động, và trên toàn bộ bề mặt của enzyme. chức năng của chúng - quy định của enzyme. Quy định diễn ra thông qua các chất ức chế phân tử và phân tử chất hoạt hoá.

Các protein hoạt hóa liên kết với các phân tử enzyme, thúc đẩy hoạt động của nó. Các chất ức chế, ngược lại, ức chế hoạt tính xúc tác, và điều này có thể xảy ra theo hai cách: hoặc phân tử liên kết với các khu vực trung tâm allosteric của trung tâm hoạt động của enzyme (ức chế cạnh tranh) hoặc nó được gắn vào một khu vực của protein (không cạnh tranh ức chế). ức chế cạnh tranh được coi là hiệu quả hơn. Sau khi không gian như vậy, khép kín cho bề mặt liên kết với các enzyme, và quá trình này chỉ có thể trong trường hợp trùng hợp ngẫu nhiên trên thực tế hoàn toàn của các phân tử chất ức chế và hình thành một trung tâm hoạt động.

Enzyme thường không bao gồm các axit amin, mà còn các chất hữu cơ và vô cơ khác. Theo đó, cô lập apoenzyme - proteinaceous phần coenzyme - nưa hữu cơ và cofactor - phần vô cơ. Coenzyme có thể được biểu diễn ulgevodami, chất béo, axit nucleic, vitamin. Đến lượt mình, các co-factor - thường là một ion kim loại hỗ trợ. hoạt động của enzyme được xác định bởi cấu trúc của nó: các chất bổ sung trong thành phần, thay đổi tính chất xúc tác. Các loại enzyme - là kết quả của sự kết hợp của tất cả những yếu tố này tạo thành một phức tạp.

Quy chế hoạt động của các enzym

Enzyme như chất hoạt tính sinh học không phải lúc nào cũng cần thiết cho cơ thể. Hóa sinh của enzyme là họ có thể trong trường hợp của các tế bào sống quá xúc tác hại. Để ngăn chặn tác hại trên cơ thể enzyme cần thiết để bằng cách nào đó điều chỉnh công việc của họ.

T. Để. Enzym là protein trong tự nhiên, họ đang sẵn sàng phá hủy ở nhiệt độ cao. quá trình biến tính có thể đảo ngược, nhưng nó có thể ảnh hưởng đáng kể chất.

pH cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều tiết. hoạt động của enzyme tối đa thường được quan sát thấy ở pH trung tính (7,0-7,2). Cũng có các enzym mà làm việc chỉ trong điều kiện có tính axit hoặc chỉ trong kiềm. Như vậy, trong lysosome của tế bào duy trì độ pH thấp, mà tại đó các hoạt động tối đa của các enzym thủy phân. Trong trường hợp tiếp xúc ngẫu nhiên đối với tế bào chất, nơi mà môi trường là gần gũi hơn với trung lập, hoạt động của họ sẽ giảm. bảo vệ như vậy từ "samopoedaniya" được dựa trên các tính năng của hydrolase.

Điều đáng nói về tầm quan trọng của coenzyme và đồng yếu tố trong thành phần của các enzym. Sự hiện diện của vitamin hoặc các ion kim loại ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của một số enzyme cụ thể.

Danh mục của các enzym

Tất cả các enzyme của cơ thể được gọi theo ý muốn thuộc của họ với bất kỳ của các lớp học, cũng như các bề mặt mà họ phản ứng. Đôi khi các thuật ngữ có hệ thống sử dụng không chỉ một mà hai trong số các chất nền trong tiêu đề.

Ví dụ về tên của một số enzyme:

1. men gan: lactate degidrogen aza-glutamate-aza-degidrogen.
2. tên đầy đủ có hệ thống của enzyme: lactate + -oksidoredukt NAD-aza.

Bảo tồn và tầm thường tên, mà không tuân thủ các quy tắc của thuật ngữ. Ví dụ như các enzym tiêu hóa: trypsin, chymotrypsin, pepsin.

Quá trình tổng hợp của các enzym

Các chức năng của enzyme được xác định ngay cả ở mức độ di truyền. Kể từ khi phân tử là bởi và lớn -. Protein, và tổng hợp của nó là chính xác giống như các quá trình phiên mã và dịch.

enzyme tổng hợp xảy ra như sau. Ban đầu, DNA đọc thông tin về các enzyme mong muốn để tạo mRNA. RNA thông tin mã hóa tất cả các axit amin là một phần của các enzyme. Quy chế của enzyme cũng có thể xảy ra ở cấp độ ADN, nếu sản phẩm của phản ứng xúc tác đủ điểm dừng gen phiên mã và ngược lại, nếu có một nhu cầu trong sản phẩm, nó sẽ kích hoạt quá trình phiên mã.

Một khi các mRNA được phát hành trong tế bào chất, giai đoạn tiếp theo - phát sóng. Trên ribosome lưới nội chất tổng hợp chuỗi tiểu học bao gồm các axit amin nối với nhau bằng liên kết peptide. Tuy nhiên, các phân tử protein trong cơ cấu chính chưa thể thực hiện chức năng enzyme của nó.

Hoạt tính enzyme phụ thuộc vào cấu trúc protein. Cùng EPS protein xảy ra xoắn, do đó hình thành cấu trúc thứ cấp và sau đó đại học đầu tiên. Quá trình tổng hợp một số enzyme được dừng lại ở giai đoạn này, nhưng để tăng cường hoạt động xúc tác thường là tập tin đính kèm cần thiết và cofactor coenzyme.

Tại các khu vực nhất định của lưới nội chất đi kèm kèm theo thành phần hữu cơ của enzyme: đường, axit nucleic, chất béo và các vitamin. Một số enzyme không thể làm việc mà không cần sự hiện diện của coenzym.

Cofactor đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc bậc bốn của protein. Một số chức năng của enzyme có sẵn chỉ khi tổ chức miền protein. Vì vậy nó rất quan trọng đối với cấu trúc hiện diện bậc bốn của họ trong đó một liên kết nối giữa nhiều giọt protein là một ion kim loại.

Nhiều hình thức enzyme

Có những tình huống khi nó là cần thiết sự có mặt của nhiều enzyme xúc tác phản ứng giống nhau, nhưng khác với nhau trong một số khía cạnh. Ví dụ, các enzyme có thể làm việc ở mức 20 độ, nhưng ở 0 độ, anh ta sẽ không thể thực hiện chức năng của mình. Phải làm gì trong một tình huống như vậy, cơ thể sống ở nhiệt độ thấp?

Vấn đề này có thể dễ dàng giải quyết bằng sự hiện diện của nhiều enzyme xúc tác phản ứng tương tự, nhưng trong điều kiện làm việc khác nhau. Có hai loại nhiều hình thức của các enzym:

1. Enzyme. protein này được mã hóa bởi gen khác nhau, chúng được cấu tạo của các axit amin khác nhau, nhưng xúc tác phản ứng tương tự.
2. Đúng nhiều hình thức. Những protein này được phiên mã từ gen giống nhau, nhưng xảy ra trên peptide sửa đổi ribosome. Tại đầu ra sản xuất nhiều hình thức của các enzyme tương tự.

Kết quả là, nhiều hình thức của các loại đầu tiên được hình thành ở cấp độ gen, khi lần thứ hai - trên hậu dịch mã.

Có nghĩa là các enzym

Việc sử dụng enzyme trong y học đi xuống đến các vấn đề của các loại thuốc mới, như là một phần trong đó các chất đã có trong số lượng đúng. Các nhà khoa học vẫn chưa tìm ra cách để kích thích quá trình tổng hợp của thiếu enzym trong cơ thể, nhưng bây giờ được phân phối rộng rãi các loại thuốc mà có thể bù đắp cho thời gian bất lợi của họ.

enzyme khác nhau trong một tế bào để xúc tác số lượng lớn các phản ứng liên quan đến việc duy trì cuộc sống. Một trong những đại diện được enizmov nucleases nhóm: endonuclease và exonuclease. Công việc của họ là duy trì một mức độ thường xuyên của các axit nucleic trong tế bào, loại bỏ các DNA bị hư hỏng và RNA.

Đừng quên về hiện tượng đông máu. Như một biện pháp hiệu quả bảo vệ, quá trình này được điều khiển bởi một số enzym. Đứng đầu trong số đó là thrombin, chuyển đổi fibrinogen protein không hoạt động thành fibrin hoạt động. chủ đề của nó tạo ra một loại mạng mà occludes trang web tổn hại đến mạch, do đó ngăn cản mất máu quá nhiều.

Enzyme được sử dụng trong sản xuất rượu vang, bia, sản xuất nhiều sản phẩm từ sữa. Đối với rượu từ men glucose có thể được sử dụng, tuy nhiên, cho sự xuất hiện thành công của quá trình này và trích xuất đủ của họ.

Thú vị thật về mà bạn không biết

- Tất cả các enzyme của cơ thể có một khối lượng khổng lồ - 5.000 đến 1.000.000 Đà. Điều này là do sự hiện diện của protein trong phân tử. Để so sánh, trọng lượng phân tử glucose - 180 Vâng, và carbon dioxide - tổng cộng 44 Yes.

- Cho đến nay, đã mở hơn 2000 enzyme được tìm thấy trong các tế bào của các sinh vật khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết các chất vẫn chưa hiểu rõ.

- Hoạt động Enzyme được sử dụng cho việc thu thập bột giặt hiệu quả. Ở đây, các enzym thực hiện đầy đủ vai trò giống như trong cơ thể: họ phá vỡ các chất hữu cơ, và tính chất này giúp đốm chiến đấu. Chúng tôi đề nghị sử dụng một chất tẩy rửa như vậy ở nhiệt độ không cao hơn 50 độ, nếu không nó có thể đi đến quá trình biến tính.

- Theo thống kê, 20% số người trên thế giới bị ảnh hưởng từ việc thiếu của bất kỳ của các enzym.

- Giới thiệu về các thuộc tính của các enzym được biết đến với một thời gian dài, nhưng chỉ trong năm 1897, người ta nhận ra rằng không phải là nấm men, và trích lục từ các tế bào của chúng có thể được sử dụng cho quá trình lên men đường thành rượu.