Biokemistriya enzyme. Gambalay, kabtangan ug gimbuhaton

Ang cell sa matag buhi nga organismo, minilyon sa kemikal nga mga reaksiyon sa pagkuha sa dapit. Ang matag usa kanila mao ang importante, mao nga kini mao ang importante sa pagpadayon sa gikusgon sa biological nga proseso sa usa ka taas nga ang-ang. Hapit ang tanan nga reaksyon ang catalyzed sa iyang enzyme. Unsa ang mga enzyme? Unsa ang ilang papel sa usa ka halwa?

Enzymes. kahulugan

Ang termino nga "enzyme" gikuha gikan sa Latin fermentum - levadura. mahimo usab sila nga gitawag enzymes gikan sa Grego en zyme - "sa paspas ug mga utlanan."

Enzyme - biologically aktibo nga mga butang, mao nga sa bisan unsa nga reaksyon nahitabo sa cell, dili sa pagbuhat nga walay kanila. Kini nga mga compounds molihok isip catalysts. Busa, sa bisan unsa nga enzyme may duha ka mga nag-unang kabtangan:

1) Enzyme accelerates ang biochemical reaksyon, apan kini dili mangaut-ut.

2) Ang bili sa panimbang kanunay dili mag-usab, apan lamang accelerates sa kalampusan niini nga bili.

Enzyme mapadali biochemical reaksyon sa mga linibo, ug sa pipila ka mga kaso, ang usa ka milyon nga mga panahon. Kini nagpasabot nga sa wala sa sistema sa enzyme sa tanan intracellular proseso nga halos mihunong, ug ang cell sa iyang kaugalingon mamatay. Busa, ang papel sa mga enzymes nga ingon sa aktibo nga sagol mao ang hatag-as nga.

Usa ka matang sa enzymes kini nga posible nga sa pag-diversify pagkontrolar cell metabolismo. Sa bisan unsa nga dagayday sa mga reaksiyon pagkuha sa bahin sa daghang lain-laing mga klase sa mga enzymes. Biological catalysts adunay usa ka hataas nga selectivity pinaagi sa usa ka piho nga conformation sa molekula. T. Sa. Sa kadaghanan sa mga kaso mga enzyme mao ang protina diha sa kinaiyahan, sila anaa sa tertiary o quaternary istruktura. Ang rason mao na usab ang kapihoan sa molekula.

Ang function sa mga enzymes diha sa cell

Ang nag-unang tahas sa enzyme nga - acceleration katugbang nga reaksyon. Ang bisan unsang pagbusay proseso, sukad sa kadugta sa hydrogen peroxide ug katapusan glycolysis, nagkinahanglan sa atubangan sa usa ka biological nga paagi.

Husto nga operasyon sa enzymes nga nakab-ot hatag-as nga kapihoan sa usa ka piho nga substrate. Kini nagpasabot nga ang paagi lamang buylohan sa pipila ka mga reaksyon ug wala na, bisan susama kaayo. Pinaagi sa matang sa kapihoan sa enzyme, sa mosunod nga mga grupo:

1) enzyme uban sa bug-os nga kapihoan sa diha nga catalyzed sa usa lamang ka ka reaksyon. Pananglitan, collagenase digests sa collagen, ug maltase mitapot maltose.

2) enzyme uban sa paryente kapihoan. Kini naglakip sa mga butang nga makatabang sa pagpadali sa usa ka klase sa mga reaksiyon, alang sa panig-ingnan, hydrolytic kanalkanal.

biocatalyst buhat nagsugod uban sa koneksyon sa iyang aktibo nga dapit sa substrate. Sa maong panahon sa paghisgot mahitungod sa mga complementary interaction nga susama sa usa ka pungpong sa buhok ug sa yawe. Kini nagtumong sa usa ka bug-os nga duwa sa substrate nga mga porma sa mga aktibo nga sentro, nga naghimo niini nga posible nga sa buylohan sa reaksiyon.

Ang sunod nga lakang naglangkob sa dagan sa reaksyon. Niini speed pagtaas pinaagi sa buhat sa mga enzyme complex. Sa katapusan, kita sa enzyme, nga nakig-uban sa mga produkto reaksiyon.

Katapusan nga yugto - sa pagtangtang sa mga produkto reaksyon gikan sa enzyme, sa tapus nga ang aktibo nga site sa makausa pag-usab mahimong libre alang sa laing operasyon.

Schematically, ang buhat sa enzyme nga sa matag yugto mahimong gisulat ingon nga:

1) S + E -> HS

2) sa HS -> SP

3) SP -> S + P, diin S - mao ang substrate, E - ang enzyme, ug P - produkto.

klasipikasyon sa mga enzymes

Sa sa lawas sa tawo, makakaplag ba kamo ug usa ka dako nga gidaghanon sa mga enzymes. Ang tanan nga kahibalo mahitungod sa ilang mga gimbuhaton ug buhat ang sistematiko, ug ingon sa usa ka resulta may usa ka komon nga klasipikasyon, nga pinaagi niini kamo sa dali rang sa pagtino kon unsa ang usa ka partikular nga paagi. Ania ang unom ka mga nag-unang mga klase sa mga enzymes, ingon man sa pipila ka mga ehemplo sa mga grupo.

1. Oxidoreductase.

Enzyme sa klase niini nga pagpadali sa redox mga reaksiyon. Total nakuha 17 sub-grupo. Oxidoreductases kasagaran non-protina nga bahin nga gihatag bitamina o heme.

Lakip sa mga oxidoreductases mga sagad makita sa mosunod nga mga grupo:

sa usa ka) Dehydrogenase. Biokemistriya-dehydrogenase enzyme mao ang pagtaput hydrogen atomo ug mobalhin kini sa laing substrate. grupong sakop Kini mao ang labing komon nga diha sa mga reaksyon sa respiration, photosynthesis. Ingon nga bahin sa dehydrogenase mao ang kinahanglan nga karon sa porma sa coenzyme nad / NADH o flavoproteins FAD / FMN. Kasagaran adunay mga metal ions. naglakip sa mga panig-ingnan enzyme sama tsitohromreduktazy, pyruvate dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase, ug usab sa daghan nga mga atay enzymes (lactate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, ug sa ingon sa. D.).

b) oxidases. Usa ka gidaghanon sa mga enzymes sa pagpadali sa mga Dugang pa sa oxygen ngadto sa hydrogen, diin ang mga produkto reaksiyon mahimong tubig o hydrogen peroxide (H ₂ 0, H ₂ 0 _2). Mga panig-ingnan sa mga enzyme cytochrome oxidase, tyrosinase.

c) peroxidase ug catalase - enzymes nga sa pagpadali sa sa kadugta H ₂ O ₂ ngadto sa tubig ug oxygen.

g) oxygenase. Kini nga mga biocatalysts buylohan oxygen pagbati sa substrate. Dofamingidroksilaza - usa sa mga panig-ingnan sa maong mga enzymes.

2. Transferases.

Target enzyme sa niini nga grupo mao ang pagbalhin sa radicals gikan sa bahandi sa mga donor kabtangan ngadto sa mga dumadawat.

sa usa ka) methyltransferase. DNA methyltransferase - yawe enzymes nga sa pagpugong sa mga proseso sa DNA sa pagkopya. Methylation nucleotides pasundayag sa usa ka mayor nga papel sa regulasyon sa mga nucleic acid nga buhat.

b) acyltransferase. Enzyme sa grupong sakop niini nga gidala gikan sa usa ka molekula sa laing acyl nga grupo. Mga panig-ingnan acyltransferases: lecithin-cholesterol acyltransferase (nagadala sa functional grupo uban sa usa ka tambok nga asido sa kolesterol), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (acyl grupo ang gibalhin ngadto sa lysophosphatidylcholine).

c) aminotransferases - enzymes nga nalambigit sa pagkakabig sa amino mga asido. Mga panig-ingnan sa mga enzymes alanine aminotransferase nga catalyzes ang kalangkuban sa alanine gikan sa pyruvate ug glutamate pinaagi sa pagbalhin sa usa ka amino grupo.

g) phosphotransferase. Enzyme sa pagpadali sa mga Dugang pa sa niini nga sub-grupo sa mga phosphate grupo. Laing ngalan phosphotransferase kinase, mao ang mas komon. naglakip sa mga panig-ingnan enzyme sama sa hexokinase ug aspartate, nga gilakip sa mga residues hexose phosphate (kasagaran glucose), ug aspartic acid , sa tinagsa.

3. Hydrolases - sa usa ka klase sa mga enzymes nga sa pagpadali sa mga kanalkanal sa mga gapus sa molekula, gisundan sa Dugang pa sa tubig. Mga butang nga iya sa niini nga grupo - ang nag-unang digestive enzyme.

sa usa ka) esterases - sa pagguba sa Ester talikala. Panig-ingnan - lipases nga obon tambok.

b) glycosidases. Biokemistriya enzyme nga serye niini nga mga bakak sa sa kalaglagan sa mga glycoside gapos sa polymers (oligosaccharides ug polysaccharides). Mga panig-ingnan: amylase, sucrase, maltase.

c) peptidase - enzymes nga sa pagpadali sa sa pagkahugno sa mga protina sa amino mga asido. Peptidase-related nga mga enzyme sama sa pepsin, trypsin, chymotrypsin, karboiksipeptidaza.

g) Amidases - pakigtipon amide talikala. Mga panig-ingnan: .. Arginase, urease, glutaminase uban pa Daghan amidase enzyme makaplagan sa ornithine siklo.

4. Lyases - enzymes alang sa gimbuhaton nga susama sa hydrolases, Apan sa kanalkanal sa mga gapus sa mga molekula nga dili-ut-ut sa tubig. Enzyme sa niini nga klase sa kanunay adunay usa ka bahin sa mga dili-protina nga bahin, alang sa panig-ingnan, sa dagway sa mga bitamina B1 ug B6.

sa usa ka) decarboxylase. Kini nga mga enzyme molihok sa C-C bugkos. Mga panig-ingnan mao ang glutamic acid decarboxylase o pyruvate decarboxylase.

b) hydratase ug dehydratase - enzymes nga sa pagpadali sa mga kanalkanal sa C-O talikala.

c) Ang amidine-lyases - sa paglaglag C-N bugkos. Panig-ingnan: argininsuktsinatliaza.

g) R-O lyase. Ang maong mga enzyme kasagaran nagpabilin sa usa ka phosphate grupo gikan sa usa ka substrate nga materyal. PANIG-INGNAN: adenylyl cyclase.

Biokemistriya sa mga enzymes base sa ilang gambalay

Ang abilidad sa matag enzyme determinado sa tagsa-tagsa, lamang sa iyang tiunay nga gambalay. Sa bisan unsa nga enzyme - sa panguna protina, ug gambalay niini, ug ang matang sa pagkiyugpos pagdula sa usa ka importante nga papel sa pagtino sa iyang function.

Ang matag biocatalyst gihulagway pinaagi sa atubangan sa mga aktibo nga sentro, nga, sa baylo, gibahin ngadto sa pipila ka lahi nga operatiba nga mga dapit:

1) catalytic Center - sa usa ka espesyal nga rehiyon sa protina, sa diin ang mga enzyme pagsunod sa substrate. Depende sa conformation sa protina molekulang catalytic center mahimo sa usa ka matang sa mga porma, nga motakdo sa substrate ingon man sa usa ka pungpong sa buhok ug sa yawe. Ang maong usa ka komplikado nga gambalay nagpatin-aw ngano nga ang enzyme protina anaa sa tertiary o quaternary nga kahimtang.

2) Adsorption Center - nag-alagad ingon nga usa ka "tighupot". Dinhi, una sa tanan komunikasyon mahitabo sa taliwala sa mga enzyme molekula ug ang substrate molekula. Apan, ang koneksyon nga mga porma sa adsorption center, kaayo maluya, ug sa ingon ang catalytic reaksiyon mao ang mausab sa niini nga yugto.

3) Allosteric centers mahimong nahimutang sa aktibo nga center, ug sa tabok sa tibook nga nawong sa enzyme. Ang ilang function - regulasyon sa enzyme. Regulation mahitabo pinaagi sa molekula inhibitor ug pampaabtik molekula.

Ang activator protina pagbugkos sa enzyme nga molekula, buylohan operasyon niini. Inhibitor, sa sukwahi, likway catalytic nga kalihokan, ug kini mahimong mahitabo sa duha ka mga paagi: bisan ang molekula nagbugkos sa allosteric sentro nga rehiyon sa aktibo nga sentro sa enzyme (competitive pagdili) o kini ang gilakip ngadto sa laing rehiyon sa protina (parehong pagdili). Competitive pagdili giisip nga mas epektibo. Human sa ingon niini sirado luna alang sa substrate pagbugkos sa enzyme, ug niini nga proseso mao ang posible nga lamang sa kaso sa halos bug-os nga sulagma sa tigdili, tigpugong molekula ug paghimo sa usa ka aktibo nga sentro.

Enzyme sa kasagaran wala naglangkob sa amino mga asido, apan usab sa ubang mga organic ug dili organiko nga mga butang. Busa, hilit nga apoenzyme - proteinaceous bahin coenzyme - sa organic moiety ug cofactor - organikong bahin. Coenzyme mahimong nagrepresentar ulgevodami, tambok, nucleic acid, bitamina. Sa baylo, ang co-butang - mao ang kanunay nga pagsuporta sa usa ka ion metal. Enzyme nga kalihokan ang gitinguha sa iyang gambalay: Dugang nga mga butang nga gilakip sa komposisyon, pag-usab sa catalytic kabtangan. Nagkalain-laing matang sa enzymes - mao ang resulta sa usa ka kombinasyon sa tanan niini nga mga butang nga sa usa ka komplikado.

Regulation sa buhat sa enzymes

Enzyme ingon nga ang mga biologically aktibo nga bahandi dili sa kanunay nga gikinahanglan alang sa lawas. Biokemistriya sa mga enzymes mao nga aron sila sa kaso sa sobra nga catalysis kadaot buhi nga mga selula. Aron malikayan ang makadaot nga mga epekto sa lawas enzyme gikinahanglan sa daw pagkontrolar sa ilang buhat.

T. Sa. Enzyme mao ang protina diha sa kinaiyahan, sila dali malaglag sa hatag-as nga temperatura. denaturation proseso mao ang mausab, apan kini kamahinungdanon makaapekto sa bahandi.

pH usab sa pasundayag sa usa ka importante nga papel sa sa regulasyon. Maximum enzyme nga kalihokan sagad-obserbahan sa neyutral pH (7,0-7,2). Usab adunay mga enzyme nga pagtrabaho lamang ubos sa acidic mga kahimtang o lamang sa alkaline. Mao kini ang, sa cellular lysosomes magpabilin ubos nga pH, sa diin ang kinatas-an nga kalihokan sa hydrolytic enzymes. Sa panghitabo sa sulagma kontak sa cytoplasm, diin ang palibot mao ang mas duol sa neyutral, ang ilang kalihokan pagkunhod. Ang maong nga panalipod gikan sa "samopoedaniya" gibase sa bahin sa hydrolase.

Kini mao ang bili sa paghisgot mahitungod sa kamahinungdanon sa coenzyme ug cofactor sa komposisyon sa enzymes. Ang presensya sa mga bitamina o metal ions kamahinungdanon makaapekto sa ninglihok sa pipila ka piho nga enzymes.

Tradisyonal nga mga ngalan sa mga enzymes

Ang tanan nga mga enzyme sa lawas gitawag sumala sa ilang mga sakop sa bisan kinsa sa mga klase, ingon man ang mga substrate nga ilang reaksiyon. Usahay ang sistematikong tradisyonal nga mga ngalan gigamit sa dili usa apan duha ka sa mga substrate sa titulo.

Mga panig-ingnan sa mga ngalan sa pipila ka mga enzymes:

1. Atay enzyme: lactate degidrogen aza-glutamate-aza-degidrogen.
2. Full sistematikong ngalan sa enzyme nga: lactate + nad-aza -oksidoredukt.

Gitipigan ug walay hinungdan nga mga ngalan, nga dili sundon sa mga lagda sa tradisyonal nga mga ngalan. Mga panig-ingnan mao ang digestive enzymes: trypsin, chymotrypsin, pepsin.

Ang proseso sa kalangkuban sa enzymes

Ang gimbuhaton sa enzymes determinado bisan pa sa genetic nga lebel. Tungod kay ang molekula mao ang pinaagi sa ug dako nga -. Protina, ug ang iyang kalangkuban mao gayud sa sama nga ingon sa mga proseso sa transcription ug sa paghubad.

Kalangkuban enzyme mahitabo ingon sa mosunod. Sa sinugdan, ang DNA pagbasa sa impormasyon mahitungod sa mga gitinguha nga enzyme sa pagporma mRNA. Messenger RNA-encode sa tanang amino mga asido nga bahin sa enzyme. Regulasyon sa enzymes mahimo usab nga mahitabo sa ang-ang DNA, kon ang produkto sa reaksiyon catalyzed igo gene transcription pag-undang ug sa sukwahi, kon adunay usa ka panginahanglan sa mga produkto, nga gipaandar niini ang proseso sa transcription.

Sa higayon nga ang mRNA gipagawas sa sa cytoplasm, ang sunod nga yugto - pagsibya. Sa ribosomes endoplasmic reticulum artipisyal nga nag-una nga kadena nga naglangkob sa mga amino mga asido nga nalambigit sa peptide talikala. Apan, ang protina molekulang sa mga nag-unang gambalay dili pa makahimo sa iyang enzymatic function.

Ang enzyme nga kalihokan mao ang nagsalig sa mga gambalay protina. Sama nga EPS protina mahitabo twisting, sa ingon pagtukod sa unang secondary ug unya tertiary nga gambalay. Ang kalangkuban sa pipila enzymes nga mihunong sa niini nga yugto, apan aron sa pagpalambo sa paagi sa kalihokan sa mao ang kanunay nga gikinahanglan nga relasyon ug cofactor coenzyme.

Sa pipila ka mga dapit sa mga endoplasmic reticulum moabut gilakip sa organic nga sangkap sa enzyme nga: asukar, mga nucleic acid, tambok ug mga bitamina. Ang ubang mga enzyme nga dili makahimo sa pagtrabaho nga walay sa atubangan sa coenzyme.

Cofactor pasundayag sa usa ka importante nga papel sa pagtukod sa quaternary gambalay sa protina. Ang pipila sa mga gimbuhaton sa mga enzymes anaa lamang sa diha nga ang protina domain organisasyon. Busa kini mao ang importante kaayo alang sa ilang atubangan quaternary gambalay diin ang usa ka sumpay tali sa daghang gagmitoyng mga grano protina mao ang usa ka metal nga Ion.

Multiple matang sa enzymes

Adunay mga sitwasyon nga sa diha nga kini mao ang gikinahanglan sa atubangan sa pipila enzymes nga sa pagpadali sa sa sama nga reaksyon, apan lahi gikan sa usag usa sa pipila ka bahin. Kay sa panig-ingnan, ang enzyme nga makahimo sa pagtrabaho sa 20 degrees, apan sa 0 degrees, siya dili makahimo sa pagbuhat sa iyang mga gimbuhaton. Unsa ang sa pagbuhat sa maong usa ka sitwasyon, ang mga buhi nga lawas sa ubos nga temperatura?

Kini nga problema mao ang dali nga masulbad pinaagi sa presensya sa pipila ka mga enzymes nga sa pagpadali sa sa sama nga reaksyon, apan sa lain-laing mga kahimtang sa pagtrabaho. Adunay duha ka matang sa daghang mga matang sa enzymes:

1. Isoenzymes. Ang maong mga protina encoded sa lain-laing mga gene, sila naglangkob sa mga lain-laing mga amino mga asido, apan sa pagpadali sa sa sama nga reaksyon.
2. Ang matuod nga mga daghang mga porma. Kini nga mga mga protina transcribed gikan sa sama nga gene, apan mahitabo sa ribosomes kausaban mga peptide. Sa output nga gipatungha sa pipila ka mga matang sa sa mao gihapon nga enzyme.

Ingon sa usa ka resulta, daghang mga matang sa mga unang matang mao ang nag-umol sa genetic nga lebel, sa diha nga ang ikaduha - sa post-paghubad.

Kahulogan enzyme

Ang paggamit sa mga enzymes sa medisina moabut ngadto sa sa isyu sa bag-ong mga tambal, ingon nga bahin sa nga mga butang anaa na sa husto nga natapok. Siyentipiko wala pa nakaplagan sa usa ka paagi sa pag-pagana sa kalangkuban sa nawala enzymes sa lawas, apan karon kaylap-apod-apod nga mga drugas nga makahimo alang sa gidugayon sa ilang disbentaha.

Nagkalain-lain nga mga enzyme sa usa ka cell sa pagpadali sa dako nga gidaghanon sa mga mga reaksyon kalabutan sa sa maintenance sa kinabuhi. Usa sa niini nga mga representante sa mga enizmov nucleases grupo: endonuclease ug exonuclease. Ang ilang buhat mao ang sa pagpadayon sa usa ka kanunay nga ang-ang sa mga nucleic acid sa usa ka cell, pagtangtang sa naguba nga DNA ug RNA.

Ayaw kalimti ang mahitungod sa mga panghitabo sa dugo sa clotting. Ingon sa usa ka epektibo nga sukod sa panalipod, sa proseso mao ang kontrolado sa sa usa ka gidaghanon sa mga enzymes. Chief sa taliwala nila mao ang thrombin, nga mga kinabig dili aktibo protina fibrinogen sa fibrin aktibo. Niini hilo nagmugna sa usa ka matang sa network nga occludes ang sudlanan kadaot site, sa ingon pagpugong sobra nga pagkawala sa dugo.

Enzyme nga gigamit sa winemaking, paggamag serbesa, produksyon sa daghang mga produkto gikan sa gatas. Kay alkohol gikan sa glucose igpapatubo mahimong gamiton, Apan, alang sa malampuson nga panghitabo sa niini nga proseso ug kinuha igo sa kanila.

Makapaikag nga mga kamatuoran nga wala pa kamo makaila

- Ang tanan nga sa lawas ni enzyme adunay usa ka dako nga masa - 5,000 ngadto sa 1,000,000 Da. Kini mao ang tungod sa presensya sa protina sa molekula. Alang sa pagtandi, ang mga molecular gibug-aton sa glucose - 180 Oo, ug carbon dioxide - sa usa ka kinatibuk-an nga 44 Oo.

- Sa petsa, giablihan labaw pa kay sa tuig 2000 enzymes nga makaplagan diha sa mga selula sa nagkalain-laing mga organismo. Apan, ang kadaghanan niini nga mga butang nga sa gihapon dili hingpit nga masabtan.

- Enzyme kalihokan gigamit alang sa pag-angkon og epektibo nga paghugas sa mga pulvos nga mahumot. Dinhi, enzyme sa pagtuman sa sama nga papel ingon sa lawas: sila bungkagon organic nga butang, ug kabtangan niini nga makatabang sa mga spots combat. Kini girekomendar sa paggamit sa ingon nga sa usa detergent sa usa ka temperatura sa dili mas taas pa kay sa 50 degrees, kon dili kini moadto sa proseso denaturation.

- Sumala sa statistics, 20% sa mga tawo sa tibuok kalibotan nag-antos gikan sa kakulang sa bisan unsa sa mga enzymes.

- Mahitungod sa mga kabtangan sa enzymes nailhan sa usa ka hataas nga panahon, apan diha lamang sa 1897, ang mga tawo nakaamgo nga dili ang patubo, ug usa ka kinuha gikan sa ilang mga selula sa mahimong gamiton alang sa fermentation sa asukar ngadto sa alkohol.