Funkcija enzima. Uloga enzima u tijelu

Enzimi su globularni proteini koji pomažu svim staničnim procesima da teče. Kao i svi katalizatori, oni ne mogu preokrenuti reakciju, već služe za ubrzavanje.

Lokalizacija enzima u stanici

Unutar ćelije, pojedini enzimi su obično sadržani i djeluju u strogo definiranim organelama. Lokalizacija enzima izravno je povezana s funkcijom koju ovaj dio stanice obično izvodi.

Gotovo svi enzimi glikolize nalaze se u citoplazmi. Enzimi ciklusa trikarboksilne kiseline nalaze se u mitohondrijskoj matrici. Aktivne tvari hidrolize sadržane su u lizosomima.

Pojedinačna tkiva i organi životinja i biljaka razlikuju se ne samo u skupini enzima nego i u njihovoj aktivnosti. Ova osobina tkiva se koristi u klinici za dijagnozu određenih bolesti.

Također postoje dobne značajke u aktivnosti i skup enzima u tkivima. Oni su najjasnije vidljivi tijekom embrionalnog razvoja u diferencijaciji tkiva.

Nomenklatura enzima

Postoji nekoliko sustava naziva, od kojih svaki uzima u obzir svojstva enzima u različitim stupnjevima.

• Trivijalan. Imena tvari daju se slučajnim znakovima. Na primjer, pepsin (pepsis - "probavljanje", grčki). I tripsin (tripsis - "razrijeđen", grčki).
• Racionalna. Ime enzima sastoji se od supstrata i kraja "-as". Na primjer, amilaza ubrzava hidrolizu škroba (amilo - "škrob", grčki).
• Moskva. Međunarodna komisija za nomenklaturu enzima usvojila je 1961. na 5. međunarodnom biokemijskom kongresu. Naziv tvari sastoji se od supstrata i reakcije koju katalizira (ubrzava) enzim. Ako funkcija enzima prenosi skupinu atoma iz jedne molekule (supstrata) u drugu (akceptor), naziv katalizatora uključuje kemijski naziv akceptora. Na primjer, u prijenosu amino skupine iz alanina u 2-oksiglutahu kiselinu sudjeluje enzim alanin: 2-oksoglutarat aminotransferaza. Naslov se odražava na:
• Substrate - alanin;
• Acceptor - 2-oksoglutarna kiselina;
• Reakcija nosi amino skupinu.

Međunarodno povjerenstvo sastavilo je popis svih poznatih enzima, koji se stalno dopunjuje. To je zbog otkrića novih tvari.

Razvrstavanje enzima

Enzimi se mogu grupirati na dva načina. Prva nudi dvije klase ovih tvari:

• Jednostavno - sastoji se samo od bjelančevina;
• Kompleks - sadrži proteinski dio (apoenzime) i ne-bjelančevine, nazvan koenzim.

Ne-proteinski dio složenog enzima može uključivati vitamine. Interakcija s drugim tvarima događa se kroz aktivni centar. Cijela molekula enzima ne sudjeluje u procesu.

Osobine enzima, poput ostalih proteina, određuju se njihovom strukturom. Ovisno o tome, katalizatori ubrzavaju samo njihove reakcije.

Druga metoda razvrstavanja dijeli tvari prema funkciji koju enzimi izvode. Rezultat je šest razreda:

• oksidoreduktaza;
• transferaze;
• hidrolaza;
• izomeraze;
• liaze;
• ligazom.

To su općenito prihvaćene skupine, one se razlikuju ne samo u vrstama reakcija koje reguliraju njihove enzime. Tvari različitih skupina razlikuju se po strukturi. A funkcije enzima u stanici, dakle, ne mogu biti isti.

Oksidoreduktaze - smanjenje oksidacije

Glavna funkcija enzima prve skupine je ubrzanje reakcija redukcije oksidacije. Karakteristična značajka: sposobnost stvaranja lanaca oksidativnih enzima u kojima se elektroni ili atomi vodika prevoze od prvog supstrata do konačnog akceptora. Te tvari su podijeljene prema načelu rada ili mjestu rada u reakciji.

1. Aerobne dehidrogenaze (oksidaze) ubrzavaju prijenos elektrona ili protona izravno na atome kisika. Anaerobni oni rade iste akcije, ali u reakcijama koje se odvijaju bez prijenosa elektrona ili vodikovih atoma u atome kisika.
2. Primarne dehidrogenaze kataliziraju odstranjivanje atoma vodika iz tvari koja se može oksidirati (primarni supstrat). Sekundarni - ubrzati uklanjanje vodikovih atoma iz sekundarnog supstrata, dobiveni su uz pomoć primarne dehidrogenaze.

Druga značajka: da su dvokomponentni katalizatori s vrlo ograničenim skupom koenzima (aktivnih skupina), mogu ubrzati mnoge od najrazličitijih reakcija smanjenja oksidacije. To se postiže velikim brojem mogućnosti: isti koenzim može pridružiti različitim apoenzimima. U svakom slučaju, dobiva se posebna oksidoreduktaza sa svojstvima.

Postoji još jedna funkcija enzima ove skupine, koja se ne može zanemariti - oni ubrzavaju protok kemijskih procesa povezanih s oslobađanjem energije. Takve reakcije nazivaju se egzotermom.

Prijenosnici - prijevoznici

Ovi enzimi imaju funkciju ubrzavanja reakcija prijenosa molekularnih ostataka i funkcionalnih skupina. Na primjer, fosfofruktokinaza.

Postoji osam skupina katalizatora, koje se temelje na podnošljivoj skupini. Razmotrimo samo neke od njih.

1. Fosfotransferaze - pomažu pri transportu ostataka fosforne kiseline. Podijeljene su u podrazrede prema odredištu (alkohol, karboksil i drugi).
2. Aminotransferaza - ubrzavaju reakcije renaminacije aminokiselina.
3. Glikoziltransferaze - prenose glikozilne ostatke iz molekula fosfornih estera na molekule mono- i polisaharida. Osigurati razgradnju i sintezu oligo- ili polisaharida u biljkama i životinjama. Na primjer, sudjeluju u propadanju saharoze.
4. Aciltransferaze prenose ostatke karboksilnih kiselina u amine, alkohole i aminokiseline. Acil-koenzim-A je univerzalni izvor acilnih skupina. Može se smatrati aktivnom skupinom aciltransferaza. Najčešće se prenosi acil octena kiselina.

Hidrolaze - cijepane vodom

U ovoj skupini enzimi djeluju kao katalizatori za reakcije cijepanja (rjeđe sintezu) organskih spojeva u kojima sudjeluje voda. Tvari ove skupine sadržane su u stanicama iu probavnom soku. Molekule katalizatora u gastrointestinalnom traktu sastoje se od jedne komponente.

Mjesto lokalizacije tih enzima je lizosomi. Oni obavljaju zaštitne funkcije enzima u stanici: razgrađuju strane tvari koje su prolazile kroz membranu. Oni također uništavaju one tvari koje više ne zahtijevaju kavez, za koje su lizosomi nadimeni medicinski uređaji.

Drugi "nadimak" je stanični samoubojstvo, jer su glavni alat za autolizu stanice. Ako se pojavi infekcija, započeli su upalni procesi, lizosomska membrana postaje propusna i hidrolaze izlaze u citoplazmu, uništavajući sve na svom putu i uništavajući stanicu.

Odvojite nekoliko vrsta katalizatora iz ove skupine:

• Esteri - odgovorni su za hidrolizu estera alkohola;
• Glikozidaza - ubrzava hidrolizu glikozida, ovisno o tome koji izomer djeluje, luči a- ili β-glikozidaze;
• Peptidne hidrolaze - odgovorne su za hidrolizu peptidnih veza u proteinima i pod određenim uvjetima i njihovoj sintezi, ali ova metoda sinteze proteina se ne koristi u živoj stanici;
• Amidaze - odgovorne su za hidrolizu kiselih amida, na primjer, ureaza katalizira raspadanje uree u amonijak i vodu.

Transformacija molekulske molekule

Te tvari ubrzavaju promjene unutar jedne molekule. Mogu biti geometrijski ili strukturni. To se može dogoditi na različite načine:

• Prijenos atoma vodika;
• Kretanje fosfatne skupine;
• Promjena u rasporedu atomske grupacije u prostoru;
• Kretanje dvostruke veze.

Na izomerizaciju mogu utjecati organske kiseline, ugljikohidrati ili aminokiseline. Izomeraze mogu pretvoriti aldehide u ketone i, obrnuto, cis-oblik može se preoblikovati u trans-oblik i obrnuto. Kako bismo bolje razumjeli što funkcioniraju enzimi ove skupine, potrebno je znati razliku u izomerima.

Lies suzu vezu

Ovi enzimi ubrzavaju ne-hidrolitičku raspad organskih spojeva duž veza:

• ugljik-ugljik veza;
• fosfor-kisik;
• ugljik-sumpor;
• ugljik-dušik;
• ugljik-kisik.

U tom se slučaju izoliraju takvi jednostavni proizvodi kao što su ugljični dioksid, voda, amonijak i dvostruke veze. Malo od tih reakcija može proći u suprotnom smjeru, odgovarajući enzimi kataliziraju procese ne samo propadanja nego i sinteze, pod prikladnim uvjetima.

Razvrstavanje lyaza događa se ovisno o vrsti spajanja koje razbijaju. Oni su složeni enzimi.

Ligazu umreženi

Glavna funkcija enzima ove skupine je ubrzanje reakcija sinteze. Njihova značajka - konjugacija stvaranja s raspadom tvari koje su sposobne dati energiju za realizaciju biosintetskog procesa. Postoji šest podklasa prema vrsti komunikacije. Pet ih je identično podskupinama lyase, a šesti je odgovoran za stvaranje "dušik-metal" veze.

Neke ligaze sudjeluju u posebno važnim procesima stanica. Na primjer, DNA ligaza uključena je u replikaciju deoksiribonukleinske kiseline. Opašuje jednostruke pojave, stvarajući nove fosfodiesterne veze. Ona je ona koja ujedinjuje fragmente Okaukaze.

Isti enzim se aktivno koristi u genetskom inženjerstvu. To omogućava znanstvenicima da šavaju molekule DNA od dijelova koje su im potrebne, stvarajući jedinstveni lanac deoksiribonukleinske kiseline. Mogu postaviti sve informacije, stvarajući tako tvornicu za proizvodnju potrebnih bjelančevina. Na primjer, možete šivati dio DNA u DNK koji je odgovoran za sintezu inzulina. A kada stanica emitira vlastite proteine, istodobno će učiniti korisnu tvar koja je potrebna za medicinske svrhe. Može se izbrisati samo, i to će pomoći mnogim bolesnicima.

Ogromna uloga enzima u tijelu

Oni mogu povećati brzinu reakcije za više od deset puta. Ovo je jednostavno neophodno za normalno funkcioniranje ćelije. I enzimi su uključeni u svaku reakciju. Zato funkcije enzima u tijelu su različite, kao i svi procesi koji se odvijaju. Poremećaj rada ovih katalizatora dovodi do teških posljedica.

Naširoko korišteni enzimi u hrani, laganoj industriji, medicini: korišteni za pripremanje sireva, kobasica, konzervirane hrane, dio su deterdžentnih prašaka. Također se koriste za izradu fotografskih materijala.