Biochemie ensieme. Struktuur, eienskappe en funksies

Die sel van elke lewende organisme, miljoene chemiese reaksies plaasvind. Elkeen van hulle is belangrik, daarom is dit belangrik om die spoed van biologiese prosesse in stand te hou op 'n hoë vlak. Byna elke reaksie word gekataliseer deur sy ensiem. Wat is ensieme? Wat is hul rol in 'n hok?

Ensieme. definisie

Die term "ensiem" is afgelei van Latyns fermentum - suurdeeg. Hulle kan ook ensieme van die Griekse genoem word en zyme - "met rasse skrede."

Ensieme - biologies-aktiewe stowwe, so enige reaksie wat in die sel, kan dit nie doen sonder hulle. Hierdie verbindings optree as katalisators. Gevolglik is enige ensiem het twee hoof eienskappe:

1) Ensiem versnel die biochemiese reaksie, maar dit is nie verteer nie.

2) Die waarde van die ewewigskonstante verander nie, maar net versnel die bereiking van hierdie waarde.

Ensieme bespoedig biochemiese reaksies in die duisende, en in sommige gevalle, 'n miljoen keer. Dit beteken dat in die afwesigheid van die ensiemsisteem al intrasellulêre prosesse het feitlik opgehou, en die sel self sterf. Daarom is die rol van ensieme as aktiewe bestanddele is hoog.

'N Verskeidenheid van ensieme maak dit moontlik om te diversifiseer reguleer selmetabolisme. In enige waterval van reaksies deel te neem baie verskillende klasse van ensieme. Biologiese katalisators het 'n hoë selektiwiteit deur 'n spesifieke bouvorm van die molekule. T. Om. In die meeste gevalle ensieme proteïen in die natuur, hulle is in tersiêre of kwaternêre struktuur. Die rede hiervoor is weer die spesifisiteit van die molekule.

Die funksie van ensieme in die sel

Die belangrikste taak van die ensiem - versnelling ooreenstemmende reaksie. Enige waterval prosesse, aangesien ontbinding van waterstofperoksied en eindig glikolise, vereis die teenwoordigheid van 'n biologiese katalisator.

Behoorlike werking van ensieme bereik hoë spesifisiteit om 'n spesifieke substraat. Dit beteken dat die katalisator net sekere reaksie en nie meer nie, selfs baie soortgelyk kan versnel. Deur die graad van spesifisiteit van die ensiem, die volgende groepe:

1) Ensieme met absolute spesifisiteit wanneer gekataliseer deur net 'n enkele reaksie. Byvoorbeeld, collagenase verteer die kollageen, en maltase kleef maltose.

2) Ensieme met relatiewe spesifisiteit. Dit sluit in stowwe wat 'n sekere klas van reaksies kan stimuleer, byvoorbeeld, hidrolitiese splyting.

biocatalyst werk begin met die verband van sy aktiewe setel aan die substraat. Terselfdertyd praat oor die aanvullende interaksie soortgelyk aan 'n slot en grendel. Dit verwys na 'n volle wedstryd met die substraat vorm die aktiewe sentrum, wat dit moontlik maak om die reaksie te versnel.

Die volgende stap bestaan in die loop van die reaksie. Sy spoed toeneem deur die werking van die ensiem kompleks. Op die ou end, kry ons die ensiem, wat verband hou met die reaksie produkte.

Finale stadium - die reaksieprodukte van die ensiem, waarna die aktiewe setel gratis vir 'n ander operasie word weereens te verwyder.

Skematies kan die werk van die ensiem by elke stadium geskryf word as:

1) S + E -> SE

2) SE -> SP

3) SP -> S + P, waar S - is die substraat, E - die ensiem, en P - produk.

klassifikasie van ensieme

In die menslike liggaam, kan jy 'n groot aantal van ensieme vind. Alle kennis oor hul funksies en werk is gesistematiseerde, en as gevolg daarvan was daar 'n algemene klassifikasie, waardeur jy maklik kan bepaal wat is 'n spesifieke katalisator. Hier is ses basiese klasse van ensieme, asook 'n paar voorbeelde van subgroepe.

1. Oxidoreductase.

Ensieme van hierdie klas te stimuleer redoksreaksies. Totale verhaal 17 sub-groepe. Oxidoreductases is gewoonlik nie-proteïen gedeelte verskaf vitamien of heem.

Onder die oxidoreductases is dikwels die volgende subgroepe:

a) dehidrogenase. Biochemie-dehidrogenase ensieme kleef waterstofatome en die oordrag van dit na 'n ander substraat. Hierdie subgroep is die mees algemeen in die reaksies van asemhaling, fotosintese. As deel van die dehidrogenase is noodwendig teenwoordig is in die vorm van koënsiem NAD / NADH of flavoproteïene FAD / FMN. Dikwels is daar metaalione. Voorbeelde sluit ensieme soos tsitohromreduktazy, piruvaat dehidrogenase, isositraat dehidrogenase, en ook baie lewerensieme (laktaat dehidrogenase, glutamaat dehidrogenase, en so aan. D.).

b) oxidases. 'N Aantal van ensieme kataliseer die byvoeging van suurstof na waterstof, waardeur die reaksieprodukte water of waterstofperoksied kan wees (H ₂ 0, H ₂ 0 _2). Voorbeelde van die ensieme sitochroomoksidasie, tyrosinase.

c) peroksidase en katalase - ensieme wat die ontbinding H ₂ O ₂ kataliseer om water en suurstof.

g) oksigenase. Hierdie biokataliste versnel suurstof gehegtheid aan die substraat. Dofamingidroksilaza - een van die voorbeelde van sulke ensieme.

2. transferases.

Teiken ensieme van hierdie groep is die oordrag van radikale uit die stof van die skenker stof om die ontvanger.

a) mercaptopurine. DNA methieltransferase - sleutel ensieme wat die proses van beheer DNA-replikasie. Metilering nukleotiede speel 'n belangrike rol in die regulering van nukleïensuur werk.

b) acyltransferase. Ensieme van hierdie subgroep vervoer van een molekule na 'n ander asielgroep. Voorbeelde acyltransferases: lesitien-cholesterol acyltransferase (dra funksionele groep met 'n vetsuur op cholesterol), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (asielgroep is oorgeplaas na lysophosphatidylcholine).

c) aminotransferases - ensieme wat betrokke is in die omskakeling van aminosure. Voorbeelde van die ensieme glutamaatpyruvaattransaminase wat die sintese van alanien van piruvaat en glutamaat kataliseer deur die oordrag van 'n aminogroep.

g) Fosfotransferase. Ensieme kataliseer die toevoeging van hierdie sub-groep van die fosfaat groep. Nog 'n naam Fosfotransferase kinase, is meer algemeen. Voorbeelde sluit ensieme soos heksokinase en aspartaat, wat verbonde is aan die heksose fosfaat reste (meestal glukose), en aspartiensuur , onderskeidelik.

3. hydrolasen - 'n klas van ensieme wat die cleavage van verbande te stimuleer in die molekule, gevolg deur byvoeging van water. Stowwe wat behoort aan hierdie groep - die belangrikste spysverteringstelsel ensiem.

a) esterases - breek die ester effekte. Byvoorbeeld - lipases wat af vette breek.

b) glycosidases. Biochemie ensieme van hierdie reeks lê in die vernietiging van die glikosied effekte van polimere (oligosakkariede en polisakkariede). Voorbeelde: amilase, Sukrase, maltase.

c) peptidase - ensieme wat die uiteensetting van proteïene te stimuleer om aminosure. -Peptidase verwante ensieme soos pepsien, tripsien, chimotripsien, karboiksipeptidaza.

g) Amidases - kleef amied effekte. Voorbeelde: .. arginase, urease, glutaminase ens Baie amidase ensieme gevind in ornithinedecarboxylase siklus.

4. Lyases - ensieme vir funksies soortgelyk aan hydrolasen egter in die cleavage van verbande in molekules nie verteer water. Ensieme van hierdie klas het altyd 'n deel van nie-proteïen gedeelte, byvoorbeeld, in die vorm van vitamiene B1 en B6.

a) decarboxylase. Hierdie ensieme optree op die C-C band. Voorbeelde hiervan is glutamiensuur decarboxylase of piruvaat decarboxylase.

b) hidratase en dehydratase - ensieme wat die cleavage van C-O effekte kataliseer.

c) Die amidine-lyases - die vernietiging van C-N band. Voorbeeld: argininsuktsinatliaza.

g) R-O lyase. Soos ensieme gewoonlik gekleef n fosfaatgroep van 'n substraat materiaal. VOORBEELD: adenylyl cyclase.

Biochemie van ensieme wat gebaseer is op hul struktuur

Die vermoë van elke ensiem word bepaal deur die individu, net sy inherente struktuur. Enige ensiem - is hoofsaaklik proteïene, en sy struktuur en die graad van vou speel 'n belangrike rol in die bepaling van sy funksie.

Elke biocatalyst word gekenmerk deur die teenwoordigheid van die aktiewe sentrum, wat op sy beurt, is verdeel in verskeie afsonderlike funksionele areas:

1) Katalitiese Center - 'n spesiale gebied van die proteïen, waarin die ensiem nakoming van die substraat. Afhangende van die bouvorm van die proteïenmolekule katalitiese sentrum kan 'n verskeidenheid van vorms, wat moet ooreenstem met die substraat sowel as 'n slot en grendel te neem. So 'n komplekse struktuur verduidelik waarom die ensiem proteïen is in die tersiêre of kwaternêre staat.

2) Adsorpsie Center - dien as 'n "houer". Hier, in die eerste plek kommunikasie plaasvind tussen die ensiem molekule en die substraatmolekule. Maar die verband wat die adsorpsie sentrum, baie swak vorm, en dus die katalitiese reaksie omkeerbaar op hierdie stadium.

3) Allosteriese sentrums kan geleë wees in die aktiewe sentrum, en oor die hele oppervlak van die ensiem. Hul funksie - regulering van die ensiem. Regulering plaasvind via molekules inhibeerders en aktiveerders molekules.

Die aktiveerder proteïene bind aan die ensiem molekule, versnel sy operasie. Inhibeerders, inteendeel, inhibeer katalitiese aktiwiteit, en dit kan voorkom in twee maniere: óf die molekuul bind aan die allosteriese sentrum streek van die aktiewe sentrum van die ensiem (kompeterende inhibisie) of dit is 'n ander streek van die proteïen (nie-kompeterende inhibisie) aangeheg. Kompeterende inhibisie word beskou as meer effektief. Na dus geslote ruimte vir substraat binding aan die ensiem, en hierdie proses is slegs moontlik in die geval van bykans volledige toeval van die inhibeerder molekule en vorm 'n aktiewe sentrum.

Ensiem dikwels nie bestaan uit aminosure, maar ook van ander organiese en anorganiese stowwe. Gevolglik, geïsoleerde apoensiem - proteinaceous gedeelte koënsiem - organiese moiety en kofaktor - anorganiese deel. Koënsiem kan verteenwoordig ulgevodami, vette, nukleïensure, vitamiene. Op sy beurt het die mede-faktor - is dikwels 'n ondersteunende metaalione. Ensiemaktiwiteit bepaal word deur sy struktuur: Bykomende stowwe ingesluit in die samestelling, verander katalitiese eienskappe. Verskillende tipes ensieme - is die gevolg van 'n kombinasie van al hierdie faktore vorm 'n komplekse.

Regulering van die werk van ensieme

Ensieme as die biologies-aktiewe stof is nie altyd nodig is vir die liggaam. Biochemie van ensieme is dat hulle daarmee besig kan in die geval van oormatige katalise skade lewende selle. Om nadelige gevolge te voorkom op die liggaam nodig ensieme om een of ander manier hul werk te reguleer.

T. Om. Ensieme is proteïene in die natuur, is hulle maklik vernietig teen hoë temperature. denaturasie proses is omkeerbaar, maar dit kan aansienlik invloed op die stof.

pH speel ook 'n belangrike rol in die regulering. Maksimum ensiemaktiwiteit is oor die algemeen waargeneem by neutrale pH (7,0-7,2). het ook ensieme wat werk slegs onder suur toestande of net in alkaliese. So, in die sellulêre lisosome gehandhaaf lae pH, waarteen die maksimum aktiwiteit van hidrolitiese ensieme. In die geval van toevallige kontak met die sitoplasma, waar die omgewing is nader aan neutrale, sal hul aktiwiteit te verminder. Sulke beskerming van "samopoedaniya" is gebaseer op die eienskappe van die hidrolase.

Dit is noemenswaardig oor die belangrikheid van koënsiem en kofaktor in die samestelling van ensieme. Die teenwoordigheid van vitamiene of metaalione aansienlik invloed op die funksionering van 'n paar spesifieke ensieme.

Naam van ensieme

Alle ensieme van die liggaam geroep is om hul deel uitmaak van enige van die klasse, sowel as die substraat waarmee hulle reageer. Soms die sistematiese nomenklatuur gebruik nie een nie, maar twee van die substraat in die titel.

Voorbeelde van name van sommige ensieme:

1. Lewerensieme: laktaat degidrogen Aza-glutamaat-Aza-degidrogen.
2. Vol sistematiese naam van die ensiem: laktaat + NAD-Aza -oksidoredukt.

Bewaar en triviale name, wat nie voldoen aan die reëls van nomenklatuur. Voorbeelde hiervan is verteringsensieme: tripsien, chimotripsien, pepsien.

Die proses van die sintese van ensieme

Die funksies van ensieme bepaal selfs op die genetiese vlak. Sedert die molekule is deur en groot -. Protein, en sy sintese is presies dieselfde as die prosesse van transkripsie en translasie.

Sintese ensieme plaasvind soos volg. Aanvanklik, DNA lees inligting oor die gewenste ensiem om mRNA te vorm. Boodskapper RNA kodeer al aminosure wat deel is van die ensiem. Regulering van ensieme kan ook voorkom by die DNA vlak, as die produk van die reaksie gekataliseer genoeg geentranskripsie tot stilstand kom en op die teendeel, indien daar 'n behoefte in die produk, dit aktiveer die transkripsie proses.

Sodra die mRNA is vrygestel in die sitoplasma, die volgende fase - uitsaai. Op ribosome endoplasmiese retikulum gesintetiseer primêre ketting bestaan uit aminosure verbind deur peptiedbindings. Maar die proteïenmolekule in die primêre struktuur kan nog sy ensiematiese funksie te verrig.

Die ensiemaktiwiteit is afhanklik van proteïen strukture. Dieselfde EPS proteïen plaasvind draai en sodoende die eerste sekondêre en dan tersiêre struktuur vorm. Die sintese van sommige ensieme word gestop op hierdie stadium, maar om katalisator aktiwiteit te verbeter is dikwels nodig beslaglegging en kofaktor koënsiem.

suiker, nukleïensure, vette en vitamiene: in sekere gebiede van die endoplasmiese retikulum kom organiese komponente van die ensiem aangeheg. Sommige ensieme kan nie werk sonder die teenwoordigheid van die koënsiem.

Kofaktor speel 'n belangrike rol in die vorming van die kwaternêre struktuur van die proteïen. Sommige van die funksies van ensieme is beskikbaar net vir die proteïen domein organisasie. Daarom is dit baie belangrik vir hul teenwoordigheid kwaternêre struktuur waarin 'n verbindende skakel tussen verskeie proteïen druppels is 'n metaalioon.

Veelvuldige vorme van ensieme

Daar is situasies wanneer dit nodig is die teenwoordigheid van verskeie ensieme wat dieselfde reaksie kataliseer, maar van mekaar verskil in sekere opsigte. Byvoorbeeld, kan die ensiem werk by 20 grade, maar by 0 grade, sal hy nie in staat wees om sy funksies uit te voer. Wat om te doen in so 'n situasie, die lewende liggaam teen 'n lae temperature?

Hierdie probleem is maklik opgelos word deur die teenwoordigheid van verskeie ensieme wat dieselfde reaksie kataliseer, maar in verskillende werksomstandighede. Daar is twee tipes van verskeie vorme van ensieme:

1. Iso-ensieme. Soos proteïene geïnkripteer deur verskillende gene, is hulle uit verskillende aminosure, maar stimuleer dieselfde reaksie.
2. Waar verskeie vorme. Hierdie proteïene is getranskribeer van dieselfde gene, maar kom op ribosome verandering peptiede. By die uitset geproduseer verskeie vorme van dieselfde ensiem.

As gevolg hiervan, is verskeie vorme van die eerste tipe gevorm op die genetiese vlak, wanneer die tweede - op die post-translasionele.

wat beteken dat ensieme

Die gebruik van ensieme in die medisyne kom neer op die uitreiking van nuwe medisyne, as deel van die stowwe is reeds in die regte hoeveelhede. Wetenskaplikes het nog nie 'n manier gevind om die sintese van die vermiste ensieme in die liggaam te stimuleer, maar is nou wyd versprei dwelms wat kan maak vir die duur van hul nadeel.

Verskeie ensieme in 'n sel om groot aantal reaksies wat verband hou met die instandhouding van die lewe te stimuleer. Een van hierdie verteenwoordigers enizmov nucleases groep: endonuclease en eksonuklease. Hulle werk is om 'n konstante vlak van nukleïensure in 'n sel, verwydering van beskadigde DNA en RNA in stand te hou.

Moenie vergeet van die verskynsel van bloedstolling. As 'n effektiewe mate van beskerming, is die proses beheer word deur 'n aantal van ensieme. Hoof onder hulle is trombien, wat onaktiewe proteïen fibrinogeen vat in fibrien aktief. Sy draad skep 'n soort van netwerk wat die vaartuig besering webwerf occludes en sodoende oormatige bloedverlies voorkoming.

Ensieme word gebruik in wynmaak, brou, produksie van baie suiwelprodukte. Vir alkohol uit glukose gis gebruik kan word, maar vir 'n suksesvolle voorkoms van hierdie proses en pak genoeg van hulle.

Interessante feite oor wat jy nie geweet het

- Al ensieme die liggaam se het 'n groot massa - 5000 tot 1000000 Da. Dit is te danke aan die teenwoordigheid van proteïen in die molekule. Ter vergelyking, die molekulêre gewig van glukose - 180 Ja, en koolstofdioksied - 'n totaal van 44 Ja.

- Tot op datum, het meer as 2000 ensieme wat in die selle van verskillende organismes. Maar die meeste van hierdie stowwe is nog nie ten volle verstaan.

- ensiemaktiwiteit word gebruik vir die verkryging van effektiewe waspoeiers. Hier, ensieme vervul dieselfde rol as in die liggaam: hulle afbreek van organiese materiaal, en hierdie eiendom help om 'n geveg kolle. Dit word aanbeveel om so 'n skoonmaakmiddel gebruik by 'n temperatuur van nie hoër as 50 grade, anders kan dit gaan om die denaturering proses.

- Volgens statistieke, 20% van mense wêreldwyd ly aan die gebrek aan enige van die ensieme.

- Oor die eienskappe van ensieme bekend vir 'n lang tyd, maar net in 1897, mense besef dat nie die gis, en 'n uittreksel uit hul selle gebruik kan word vir die fermentasie van suiker in alkohol.