Biokemia Enzymes. Muundo, mali na kazi

seli ya kila kiumbe hai, mamilioni ya athari za kemikali itafanyika. Kila mmoja wao ni muhimu, hivyo ni muhimu kudumisha kasi ya mchakato wa kibiolojia kwa kiwango cha juu. Karibu kila mmenyuko kichocheo enzyme yake. Je, ni Enzymes? majukumu yao katika ngome ni nini?

Enzymes. ufafanuzi

Neno "enzyme" linatokana na Kilatini fermentum - chachu. Pia wanaweza kuitwa Enzymes kutoka Kigiriki sw zyme - "katika kiwango kikubwa na mipaka."

Enzymes - dutu ur kazi, hivyo majibu yoyote kutokea katika kiini, hawezi kufanya bila wao. Michanganyiko hii kazi kama vichocheo. Kwa hiyo, enzyme yoyote ina tabia kuu mbili:

1) Kimeng'enya kuchochea kasi ya mmenyuko biochemical, lakini si zinazotumiwa.

2) thamani ya msawazo wa mara kwa mara haibadiliki, lakini tu kuchochea kasi mafanikio ya thamani hii.

Enzymes kasi ya athari biochemical katika maelfu, na katika baadhi ya kesi, mara milioni. Hii ina maana kwamba kutokana na kukosekana kwa mfumo enzyme michakato yote ndani ya seli ina karibu kusimamishwa, na kiini yenyewe kufa. Kwa hiyo, jukumu la Enzymes kama viungo kazi ni ya juu.

aina ya Enzymes inayowezesha na vyanzo mbalimbali kudhibiti metaboli ya seli. Katika kuteleza yoyote ya athari kushiriki madarasa mbalimbali ya Enzymes. vichocheo Biolojia na kuchagua high kupitia conformation maalum ya molekuli. T. Kwa. Mara nyingi Enzymes ni protini katika asili, wako katika elimu ya juu au Quaternary muundo. Sababu ni tena maalum ya molekuli.

kazi ya Enzymes katika kiini

kazi kubwa ya enzyme - kuongeza kasi sambamba majibu. michakato yoyote kuteleza, tangu mtengano wa peroksidi hidrojeni na mwisho glycolysis, inahitaji uwepo wa kichocheo kibiolojia.

utendaji kazi mzuri wa Enzymes mafanikio ya juu maalum kwa substrate maalum. Hii ina maana kwamba kichocheo inaweza tu kuongeza kasi ya baadhi ya majibu na si zaidi, hata sawa sana. By cha umaalum wa enzyme, makundi yafuatayo:

1) Enzymes na maalum kabisa wakati kichocheo moja majibu moja tu. Kwa mfano, collagenase digests collagen, na maltase ataambatana maltose.

2) Enzymes na maalum jamaa. Hii ni pamoja na dutu kwamba inaweza kuchochea darasa, baadhi ya athari, kwa mfano, hydrolytic kifua cha mwanamke.

biocatalyst kazi inaanza na uhusiano wa tovuti yake ya kazi kwa substrate. Wakati huo huo kuzungumzia mahusiano nyongeza sawa na kufuli na ufunguo. Hii inahusu mechi kamili na substrate aina kituo cha kazi, ambayo inafanya kuwa inawezekana kuongeza kasi ya mmenyuko.

hatua ya pili yamo katika mwendo wa majibu. Kasi yake huongezeka kwa hatua ya tata enzyme. Katika mwisho, sisi kupata enzyme, ambayo ni kuhusishwa na bidhaa majibu.

hatua ya mwisho - kwa kuondoa bidhaa majibu kutoka enzyme, kisha tovuti kazi kwa mara nyingine tena kuwa huru kwa ajili ya operesheni nyingine.

Schematically, kazi ya enzyme katika kila hatua inaweza kuandikwa kama:

1) S + E -> SE

2) SE -> SP

3) SP -> S + P, ambapo S - ni substrate, E - enzyme, na P - bidhaa.

uainishaji wa Enzymes

Katika mwili wa binadamu, unaweza kupata idadi kubwa ya Enzymes. maarifa yote kuhusu kazi zao na kazi walikuwa uliratibisha, na matokeo yake kulikuwa na uainishaji wa kawaida, kwa njia ambayo unaweza kwa urahisi kuamua nini ni kichocheo fulani. Hapa ni madarasa sita ya msingi ya Enzymes, na pia baadhi ya mifano ya subgroups.

1. Oxidoreductase.

Enzymes ya darasa hili kuchochea athari redox. Jumla zinalipwa 17 ndogo ya makundi. Oxidoreductases ni kawaida isiyo protini sehemu zinazotolewa vitamini au heme.

Miongoni mwa oxidoreductases ni mara nyingi hupatikana subgroups yafuatayo:

a) dehydrogenase. Biokemia-dehydrogenase enzyme ni cleaving atomi ya hidrojeni na kuhamisha kwa substrate nyingine. kikundi haya ya kawaida katika athari ya kupumua, photosynthesis. Kama sehemu ya dehydrogenase ni lazima sasa katika mfumo wa kimeng'enya pacha NAD / NADH au flavoproteins FAD / FMN. Mara nyingi kuna chuma ions. Mifano ni pamoja na Enzymes kama vile tsitohromreduktazy, piruvati dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase, na pia wengi ini Enzymes (lactate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, na kadhalika. D.).

b) oxidases. idadi ya Enzymes chachu nyongeza ya oksijeni kwenye hidrojeni, ambapo bidhaa majibu inaweza kuwa maji au peroksidi hidrojeni (H ₂ 0, H ₂ 0 _2). Mifano ya Enzymes saitokromu oksidesi, tyrosinase.

c) peroxidase na katalesi - Enzymes kwamba kuchochea kuoza H ₂ O ₂ za maji na oksijeni.

g) oxygenase. biocatalysts hizi kuharakisha oksijeni attachment na substrate. Dofamingidroksilaza - moja ya mifano ya Enzymes vile.

2. Transferases.

Target Enzymes wa kundi hili ni uhamisho wa itikadi kali kutoka kileo wa dutu wafadhili kwa mpokeaji.

a) methyltransferase. DNA methyltransferase - Enzymes muhimu ambayo kudhibiti mchakato wa urudufishaji wa DNA. Methylation nyukleotidi ina jukumu kubwa katika udhibiti wa kazi nucleic asidi.

b) acyltransferase. Enzymes ya kikundi hiki ni kusafirishwa kutoka molekuli moja hadi kikundi kingine acyl. Mifano acyltransferases: lecithin-cholesterol acyltransferase (hubeba kazi ya pamoja na mafuta ya asidi ya cholesterol), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (acyl kundi kuhamishiwa lysophosphatidylcholine).

c) aminotransferases - Enzymes kwamba ni kushiriki katika kubadilishwa kwa amino asidi. Mifano ya Enzymes alanini kisagaamino ambayo huchochea awali ya alanini kutoka piruvati na glutamate kwa kuhamisha amino kundi.

g) phosphotransferase. Enzymes chachu nyongeza ya hii kundi ndogo ya kundi phosphate. Mwingine jina phosphotransferase kinase, ni zaidi ya kawaida. Mifano ni pamoja na Enzymes kama vile hexokinase na asparteti, ambayo ni masharti ya mabaki hexose phosphate (hasa sukari), na asidi aspartiki , mtawalia.

3. Hydrolases - darasa la Enzymes kwamba kuchochea mpasuko ya vifungo katika molekuli, ikifuatiwa na kuongeza ya maji. Dutu kwamba ni mali ya kundi hili - kuu digestive enzyme.

a) esterases - kuvunja vifungo esta. Mfano - lipases kwamba kuvunja mafuta.

b) glycosidases. Biokemia Enzymes ya mfululizo huu upo katika uharibifu wa dhamana glycoside ya polima (oligosaccharides na polysaccharides). Mifano: Amylase, sucrase, maltase.

c) peptidase - Enzymes kwamba kuchochea kuvunjika kwa protini amino asidi. Enzymes peptidesi-kuhusiana kama vile pepsini, traipsini, kaimotripsini, karboiksipeptidaza.

g) Amidases - ataungana amide vifungo. Mifano: .. Arginase, urisi, glutaminase nk Wengi amidase Enzymes hupatikana katika mzunguko Ornithine.

4. Lyases - Enzymes kwa ajili ya kazi sawa na hydrolases, hata hivyo katika mpasuko ya vifungo katika molekuli si zinazotumiwa maji. Enzymes ya darasa hili siku zote na sehemu ya sehemu isiyo protini, kwa mfano, katika hali ya vitamini B1 na B6.

a) decarboxylase. Enzymes hizi huwa kwenye C-C dhamana. Mifano ni glutamic asidi decarboxylase au piruvati decarboxylase.

b) hydratase na dehydratase - Enzymes kwamba kuchochea mpasuko ya C-O dhamana.

c) amidine-lyases - kuharibu C-N dhamana. Mfano: argininsuktsinatliaza.

g) R-O lyase. Enzymes kama ni kawaida hupasuliwa phosphate kikundi kutoka nyenzo substrate. MFANO: saiklesi saiklesi.

Biokemia wa vimeng'enya kulingana na muundo wao

uwezo wa kila enzyme imedhamiria kwa mtu binafsi, tu muundo wake asili. enzyme yoyote - kimsingi protini, na muundo wake na kiwango cha kukunja jukumu muhimu katika kuamua kazi yake.

Kila biocatalyst ni sifa ya kuwepo kwa kituo cha kazi, ambayo, kwa upande, imegawanywa katika maeneo kadhaa tofauti ya kazi:

1) Catalytic Center - Kanda maalumu ya protini, ambapo enzyme kufuata substrate. Kulingana na conformation ya protini molekuli kituo cha kichocheo inaweza kuchukua aina ya fomu, ambayo inapaswa uhusiano na substrate pamoja na kufuli na ufunguo. Muundo vile tata anaelezea kwa nini enzyme protini ni katika hali elimu ya juu au Quaternary.

2) Adsorption Center - mtumishi kama "mmiliki". Hapa, kwanza ya mawasiliano yote hufanyika kati ya molekuli enzyme na substrate molekuli. Hata hivyo, uhusiano ambao huunda kituo cha adsorption, dhaifu sana, na hivyo majibu kichocheo kurudishwa katika hatua hii.

3) vituo allosteric inaweza uliopo katikati ya kazi, na katika uso wote wa enzyme. Kazi zao - udhibiti wa enzyme. Udhibiti unafanyika kupitia molekuli inhibitors na vitendaji molekuli.

activator protini kisheria kwa molekuli enzyme, kuongeza kasi ya utekelezaji wake. Vizuizi, kinyume chake, kuzuia shughuli kichocheo, na hii inaweza kutokea kwa njia mbili: ama molekuli huungana na mkoa kituo cha allosteric wa kituo hai wa enzyme (ushindani kukandamiza) au ni masharti ya mkoa mwingine wa protini (kisicholeta kukandamiza). Competitive kukandamiza ni kuchukuliwa na ufanisi zaidi. Baada ya nafasi hiyo kufungwa kwa substrate kisheria kwa enzyme, na mchakato huu inawezekana tu katika kesi ya bahati kivitendo kamili ya kiviza molekuli na kuunda kituo cha kazi.

Kimeng'enya mara nyingi hayana amino asidi, lakini pia vitu vingine kikaboni na. Kwa hiyo, wametengwa apoenzyme - protini sehemu coenzyme - hai moiety na cofactor - sehemu isokaboni. Kimeng'enya pacha yanaweza kuwakilishwa ulgevodami, mafuta, asidi nucleic, vitamini. Kwa upande wake, mwenza sababu - ni mara nyingi kusaidia chuma ions. shughuli enzyme imedhamiria kwa muundo wake: dutu ziada ni pamoja na katika muundo, hugeuza kichocheo. aina mbalimbali za Enzymes - ni matokeo ya mchanganyiko wa sababu hizi zote kuunda tata.

Udhibiti wa kazi ya Enzymes

Enzymes kama Dutu ur kazi ni si mara zote muhimu kwa ajili ya mwili. Biokemia wa vimeng'enya ni kwamba inaweza katika kesi ya kupindukia kichocheo madhara seli hai. Kuzuia madhara kwa mwili Enzymes muhimu kwa namna fulani kusimamia kazi zao.

T. Kwa. Enzymes ni protini katika asili, ni kwa urahisi kuharibiwa kwa joto ya juu. denaturation mchakato ni kubadilishwa, lakini inaweza kwa kiasi kikubwa kuathiri dutu.

pH pia ina jukumu muhimu katika kanuni. shughuli zaidi za enzyme ujumla aliona katika pH neutral (7,0-7,2). Pia ina Enzymes kwamba kazi tu katika hali ya tindikali au tu kwa alkali. Kwa hiyo, katika lysosomes za mkononi iimarishwe chini pH, ambapo maximal shughuli ya Enzymes hydrolytic. Katika tukio la mtu ajali na cytoplasm, ambapo mazingira ni karibu na upande wowote, shughuli zao yatapungua. Ulinzi huo kutoka "samopoedaniya" ni misingi ya sifa za hydrolase.

Ni kutaja kuhusu umuhimu wa kimeng'enya pacha na cofactor katika muundo wa Enzymes thamani. uwepo wa vitamini au ions chuma kwa kiasi kikubwa kuathiri utendaji kazi wa baadhi Enzymes maalum.

Utaratibu wa majina ya Enzymes

Enzymes zote za mwili, wale walioitwa kwa mali zao kwa yeyote kati ya madarasa, pamoja na substrate ambayo wao kuguswa. Wakati mwingine utaratibu wa majina ya utaratibu kutumika si moja lakini mbili za substrate katika cheo.

Mifano ya majina ya baadhi Enzymes:

1. Ini Enzymes: lactate degidrogen aza-glutamate-aza-degidrogen.
2. Jina kamili utaratibu wa enzyme: lactate + NAD-aza -oksidoredukt.

Kuhifadhiwa na madogo majina, ambayo wala kuzingatia sheria za utaratibu wa majina. Mifano ni utumbo Enzymes: traipsini, kaimotripsini, pepsini.

mchakato wa awali wa vimeng'enya

kazi za vimeng'enya huamuliwa hata katika ngazi ya maumbile. Kwa kuwa molekuli ni kwa kiasi kikubwa -. Protini, na tathmini yake ni sawa kama mchakato wa transcription na tafsiri.

Awali Enzymes hutokea kama ifuatavyo. Awali, DNA kusoma maelezo kuhusu enzyme taka kuunda mRNA. Mtume RNA husimba asidi zote amino ambazo ni sehemu ya kimeng'enya. Udhibiti wa Enzymes pia huweza kutokea katika ngazi ya DNA, kama matokeo ya majibu catalyzed kutosha vituo gene transcription na kinyume chake, kama kuna haja katika bidhaa, ni activates mchakato transcription.

Mara baada ya mRNA ilitolewa katika saitoplazimu, hatua ya pili - ya utangazaji. On ribosomu retikulamu endoplasmic synthesized mlolongo msingi yenye amino wanaohusishwa na vifungo peptide. Hata hivyo, kwa molekuli ya protini katika muundo msingi wanaweza bado kufanya kazi yake enzymatic.

shughuli enzyme ni tegemezi juu ya miundo protini. Same EPS protini hutokea wakasokota, na hivyo kutengeneza kwanza ya sekondari na elimu ya juu kisha muundo. awali wa baadhi Enzymes ni kusimamishwa katika hatua hii, lakini ili kuongeza shughuli kichocheo ni mara nyingi muhimu za kushikamana na cofactor coenzyme.

Katika baadhi ya maeneo ya retikulamu endoplasmic huja masharti vipengele hai wa enzyme: sukari, asidi nucleic, mafuta na vitamini. Baadhi Enzymes hawezi kufanya kazi bila kuwepo kwa coenzyme.

Cofactor ina jukumu muhimu katika malezi ya muundo Quaternary ya protini. Baadhi ya kazi za vimeng'enya zinapatikana tu wakati protini domain shirika. Kwa hiyo ni muhimu sana kwa ajili ya uwepo wa Quaternary yao muundo ambao kuunganisha uhusiano kati ya globules nyingi protini ni ion chuma.

aina nyingi za Enzymes

Kuna wakati ambapo ni muhimu kuwepo kwa Enzymes kadhaa ambayo kuchochea majibu huo, lakini tofauti na kila mmoja katika mambo fulani. Kwa mfano, enzyme kufanya kazi kwa nyuzi 20, lakini wakati 0 digrii, yeye si kuwa na uwezo wa kufanya kazi zake. Nini cha kufanya katika hali hiyo, mwili hai katika joto la chini?

Tatizo hili ni rahisi kutatuliwa na kuwepo kwa Enzymes kadhaa ambayo kuchochea majibu huo, lakini katika hali tofauti ya kazi. Kuna aina mbili ya aina mbalimbali ya Enzymes:

1. Isoenzymes. protini kama ni encoded na jeni tofauti, ni linajumuisha asidi mbalimbali amino, lakini kuchochea majibu sawa.
2. Kweli aina mbalimbali. protini hizo zinavyonukuliwa kutoka gene huo, lakini hutokea katika peptides ribosomu mabadiliko. Wakati matokeo ya zinazozalishwa aina kadhaa ya enzyme moja.

Matokeo yake, aina nyingi za aina ya kwanza ni sumu katika ngazi ya maumbile, wakati wa pili - katika baada ya kutafsiriwa.

Maana Enzymes

matumizi ya Enzymes katika dawa inakuja chini ya suala la dawa mpya, kama sehemu ya ambayo vileo tayari kwa kiasi sahihi. Wanasayansi bado kupata njia ili kuchochea awali ya kukosa Enzymes katika mwili, lakini sasa ni sana kusambazwa dawa ambayo inaweza kufanya kwa ajili ya muda wa hasara zao.

Enzymes mbalimbali katika kiini katika kuongeza kasi idadi kubwa ya athari zinazohusiana na matengenezo ya maisha. Moja ya wawakilishi hawa enizmov nucleases kikundi: endonuclease na exonuclease. Kazi yao ni kudumisha kiwango mara kwa mara ya asidi nucleic katika seli, kuondolewa kwa DNA kuharibiwa na RNA.

Usisahau kuhusu uzushi wa kugandisha damu. Kama hatua ya ufanisi wa ulinzi, mchakato kudhibitiwa na idadi ya Enzymes. Mkuu kati yao ni thrombin, ambayo waongofu inaktiv protini fibrinogen katika fibrin kazi. thread ya inajenga aina ya mtandao ambayo occludes chombo kuumia tovuti, na hivyo kuzuia damu nyingi hasara.

Enzymes hutumika katika winemaking, pombe, uzalishaji wa mazao mengi ya maziwa. Kwa pombe na sukari chachu inaweza kutumika, hata hivyo, kwa ajili ya tukio mafanikio ya mchakato huu na dondoo kutosha yao.

Kuvutia ukweli juu ya ambayo hakujua

- All wa Enzymes mwili na kubwa wingi - 5,000 kwa 1,000,000 Da. Hii ni kutokana na kuwepo kwa protini katika molekuli. Kwa kulinganisha, uzito Masi ya glucose - 180 Ndio, na kaboni dioksidi - jumla ya 44 Naam.

- Hadi sasa, kufunguliwa zaidi ya 2,000 Enzymes ambayo hupatikana katika seli za viumbe mbalimbali. Hata hivyo, zaidi ya vitu hivi bado si kueleweka kikamilifu.

- Shughuli Kimeng'enya hutumiwa kwa ajili ya kupata nafuu kuosha poda. Hapa, Enzymes kutimiza jukumu sawa kama katika mwili: wao kuvunja viumbe hai, na mali husaidia spots kupambana. Inapendekezwa kutumia sabuni hiyo katika joto ya si zaidi ya digrii 50, vinginevyo inaweza kwenda kwa mchakato denaturation.

- Kwa mujibu wa takwimu, 20% ya watu duniani kote wanakabiliwa na ukosefu wa yoyote ya Enzymes.

- Kuhusu tabia za Enzymes anajulikana kwa muda mrefu, lakini tu katika 1897, watu kukubali kuwa si chachu, na dondoo kutoka seli zao zinaweza kutumika kwa ajili ya Fermentation ya sukari katika pombe.