Entsyymien toiminta. Entsyymien rooli elimistössä

Entsyymit ovat pallomaisia proteiineja, jotka auttavat kaikkia soluprosesseja virtaamaan. Kuten kaikki katalysaattorit, ne eivät voi kääntää reaktiota vaan nopeuttaa sitä.

Entsyymien lokalisointi solussa

Solun sisäpuolella yksittäiset entsyymit ovat tavallisesti mukana ja toimivat tarkasti määritellyissä organeleissa. Entsyymien lokalisointi liittyy suoraan toimintoon, jota solun tämä osa yleensä suorittaa.

Lähes kaikki glykolyysientsyymit sijaitsevat sytoplasmissa. Trikarboksyylihapposyklien entsyymit ovat mitokondriatrisessa matriisissa. Hydrolyysin vaikuttavat aineet sisältyvät lysosomeihin.

Eläinten ja kasvien yksittäiset kudokset ja elimet eroavat toisistaan entsyymien joukossa, mutta myös niiden toiminnassa. Kudosten tätä ominaisuutta käytetään klinikalla tiettyjen sairauksien diagnosoimiseksi.

Aktiivisuudessa ja entsyymien joukossa on myös ikäominaisuuksia kudoksissa. Ne näkyvät parhaiten alkionkehityksen aikana kudosten erilaistumisessa.

Entsyymien nimikkeistö

On olemassa useita nimitysjärjestelmiä, joista kukin ottaa huomioon entsyymien ominaisuudet eriasteisesti.

• Trivial. Aineiden nimet on annettu satunnaisilla merkkeillä. Esimerkiksi pepsiini (pepsi - "ruoansulatus", kreikka.) Ja trypsiini (tripsis - "laimea", kreikka).
• Rational. Entsyymien nimi koostuu substraatista ja "-as": n päästä. Esimerkiksi amylaasi kiihdyttää tärkkelyksen (amylo - "tärkkelys", kreikka) hydrolyysi .
• Moskova. Se hyväksyi vuonna 1961 kansainvälisen kemikaalilajittelun komitean 5. kansainvälisessä biokemiallisessa kongressissa. Aineen nimi muodostuu substraatista ja reaktiosta, jota entsyymi katalysoi (nopeuttaa). Jos entsyymien tehtävä on siirtää atomiryhmä yhdestä molekyylistä (substraatti) toiselle (akseptori), katalyytin nimi sisältää akseptorin kemiallisen nimen. Esimerkiksi aminoryhmän siirtymisestä alaniinista 2-oksiglutaarihapoksi, alaniini-entsyymi: 2-oksoglutaattiaminotransferaasi osallistuu. Otsikko heijastaa:
• Substraatti - alaniini;
• Acceptor-2-oksoglutaarihappo;
• Reaktiolla on aminoryhmä.

Kansainvälinen komissio laati luettelon kaikista tunnetuista entsyymeistä, joita täydennetään jatkuvasti. Tämä johtuu uusien aineiden löytämisestä.

Entsyymien luokittelu

Voit jakaa entsyymejä ryhmiin kahdella tavalla. Ensimmäinen tarjoaa näille kahdelle luokalle:

• Yksinkertainen - koostuu vain proteiinista;
• Kompleksi - sisältää proteiiniosaa (apoentsyymi) ja ei-proteiinia, jota kutsutaan koentsyymiksi.

Monimutkaisen entsyymin ei-proteiinipitoisuus voi sisältää vitamiineja. Vuorovaikutus muiden aineiden kanssa tapahtuu aktiivisen keskuksen kautta. Entsyymien koko molekyyli ei osallistu prosessiin.

Entsyymien ominaisuudet, kuten muut proteiinit, määräytyvät niiden rakenteen mukaan. Riippuen siitä, katalyytit nopeuttavat vain niiden reaktioita.

Toinen luokitusmenetelmä jakaa aineet sen funktion mukaan, jonka entsyymit toimivat. Tuloksena on kuusi luokkaa:

• oksidoreduktaasi;
• transferaasi;
• hydrolaasi;
• isomeraasi;
• lyaasi;
• ligaasilla.

Nämä ovat yleisesti hyväksyttyjä ryhmiä, ne eroavat paitsi tyypin reaktioista, jotka säätelevät niiden entsyymejä. Eri ryhmien aineet eroavat toisistaan rakenteeltaan. Ja entsyymien toiminnot solussa eivät siksi voi olla samat.

Oksidoreduktaasit - hapetus-pelkistys

Ensimmäisen ryhmän entsyymien tärkein tehtävä on hapettumisen vähentämisen reaktioiden nopeutuminen. Ominaispiirre: kyky muodostaa oksidatiivisia entsyymejä, joissa elektroneja tai vetyatomeja kuljetetaan ensimmäisestä substraatista lopulliseen akseptoriin. Nämä aineet jaetaan työn periaatteen tai työskentelypaikan mukaisesti reaktioon.

1. Aerobiset dehydrogenaasit (oksidaasit) nopeuttavat elektronien tai protonien siirtymistä suoraan happiatomiin. Anaerobiset tekevät samoja toimia, mutta reaktioissa tapahtuu ilman elektronien tai vetyatomeiden siirtymistä happiatomiin.
2. Ensisijaiset dehydrogenaasit katalysoivat vetyatomien poiston hapettavasta aineesta (primäärinen substraatti). Toissijainen - nopeuttamaan vetyatomien poistoa toissijaisesta substraatista, ne saatiin primäärisen dehydrogenaasin avulla.

Toinen piirre: koska ne ovat kaksikomponenttisia katalysaattoreita, joilla on hyvin rajoitettu joukko koentsyymejä (aktiiviset ryhmät), ne voivat nopeuttaa monia monipuolisimpia hapetus-pelkistysreaktioita. Tämä saavutetaan suurella määrällä vaihtoehtoja: sama koentsyymi voi liittyä erilaisiin apoentsyymeihin. Kussakin tapauksessa saadaan erityinen oksidoreduktaasi, jolla on sen ominaisuuksia.

Tämän ryhmän entsyymeillä on toinen tehtävä, jota ei voida sivuuttaa - ne nopeuttavat energian vapautumiseen liittyvien kemiallisten prosessien virtausta. Tällaisia reaktioita kutsutaan eksotermiksi.

Siirrot - liikenteenharjoittajat

Nämä entsyymit suorittavat molekyylijäännössiirron ja funktionaalisten ryhmien reaktioiden nopeuttamisen. Esimerkiksi fosfofruktokinaasi.

Kaksikerroksisia katalysaattoreita on ryhmä, joka perustuu siedettävään ryhmään. Katsotaanpa vain joitain niistä.

1. Fosfotransferaasit - auttavat kuljettamaan fosforihapon jäämiä . Ne on jaettu alaluokkiin määräyksen (alkoholi, karboksyyli ja muut) mukaan.
2. Aminotransferaasi - nopeuttaa aminohappojen renaminaation reaktioita.
3. Glykosyylitransferaasit - siirtävät glykosyylitähteet fosforiestereiden molekyyleistä mono- ja polysakkaridien molekyyleihin. Tarjoa oligo- tai polysakkaridien hajoaminen ja synteesi kasveissa ja eläimissä. Esimerkiksi he osallistuvat sakkaroosin hajoamiseen.
4. Asyylitransferaasit siirtävät karboksyylihappojen jäännökset amiineihin, alkoholeihin ja aminohappoihin. Asyylikoentsyymi-A on asyyliryhmien yleinen lähde. Sitä voidaan pitää aktiivisena ryhmänä asyylitransferaaseja. Useimmiten asyylietikkahappo siirretään.

Hydrolaasit - pilkottu vedellä

Tässä ryhmässä entsyymit toimivat katalyytteinä orgaanisten yhdisteiden pilkkomisreaktioille (vähemmän synteesi), joissa vesi osallistuu. Tämän ryhmän aineet sisältyvät soluihin ja ruoansulatusmehuun. Katalyyttien molekyylit maha-suolikanavassa koostuvat yhdestä komponentista.

Näiden entsyymien lokalisointipaikka on lysosomeja. He suorittavat entsyymien suojaavat toiminnot solussa: he hajottavat vieraiden aineiden, jotka ovat kulkenneet membraanin läpi. Ne tuhoavat myös ne aineet, joita ei enää tarvita häkissä, joille lysosomit on nimetty lääketieteellisiksi lääkkeiksi.

Toinen "lempinimi" on solun itsemurha, koska ne ovat tärkein työkalu solujen autolyysiin. Jos infektio ilmestyi, tulehdusprosessit alkoivat, lysosomikalvo läpäisee ja hydrolaasit lähtevät sytoplasmaan, tuhoavat kaiken niiden polulla ja tuhoavat solut.

Erota useita tämän tyyppisiä katalyyttityyppejä:

• Esteraasit - ovat vastuussa alkoholien esterien hydrolyysistä;
• Glykosidaasi - nopeuttaa glykosidien hydrolyysiä, riippuen siitä, minkä isomeerin he toimivat, erittävät a- tai (3-glykosidaaseja;
• Peptidihydrolaasit - ovat vastuussa peptidisidosten hydrolyysistä proteiineissa ja tietyissä olosuhteissa ja niiden synteesissä, mutta tätä proteiinisynteesimenetelmää ei käytetä elävänä solussa;
• Amidaasit - ovat vastuussa happoamidien hydrolyysistä, esimerkiksi ureaasi katalysoi urean hajoamista ammoniakkiin ja veteen.

Isomeraasi - molekyylimuunnos

Nämä aineet nopeuttavat muutoksia yhden molekyylin sisällä. Ne voivat olla geometrisia tai rakenteellisia. Näin voi tapahtua eri tavoin:

• Vetyatomin siirtäminen;
• Fosfaattiryhmän liike;
• Muutos atomiryhmien järjestämisessä avaruudessa;
• Kaksoissidoksen liike.

Orgaanisia happoja, hiilihydraatteja tai aminohappoja voivat vaikuttaa isomerointiin. Isomeraasit voivat muuntaa aldehydit ketoneiksi, ja päinvastoin, cis-muoto voidaan järjestää trans-muotoon ja päinvastoin. Jotta paremmin ymmärrettäisiin, millä toiminnolla tämän ryhmän entsyymit toimivat, on tarpeen tietää eroja isomeereissä.

Lies katkaisee yhteyden

Nämä entsyymit nopeuttavat orgaanisten yhdisteiden ei-hydrolyyttistä hajoamista pitkin sidoksia:

• hiili-hiili sidoksia;
• fosfori-happi;
• hiili-rikki;
• hiili-typpi;
• hiili-happi.

Tässä tapauksessa yksinkertaiset tuotteet kuten hiilidioksidi, vesi, ammoniakki eristetään ja kaksoissidokset suljetaan. Harvat näistä reaktioista voivat mennä vastakkaiseen suuntaan, vastaavat entsyymit katalysoivat prosesseja paitsi hajoamisen, myös synteesin, sopivissa olosuhteissa.

Luases-luokitus tapahtuu niiden liitoksen tyypin mukaan, jonka ne rikkovat. Ne ovat monimutkaisia entsyymejä.

Ligase silloitettu

Tämän ryhmän entsyymien pääasiallinen tehtävä on synteesireaktioiden kiihdytys. Niiden ominaisuus - luomisen konjugointi sellaisten aineiden hajoamisen kanssa, jotka kykenevät antamaan energiaa biosynteettisen prosessin toteutumiselle. Muodostuneen viestintyypin mukaan on kuusi alaluokkaa. Viisi niistä on identtisiä lyasesin alaryhmien kanssa, ja kuudes vastaa "typpi-metalli" -sidoksen muodostamisesta.

Jotkut ligaseet osallistuvat erityisen tärkeisiin soluprosesseihin. Esimerkiksi DNA-ligaasi on osallisena deoksiribonukleiinihapon replikaatiossa . Se ompelee yksijuosteiset tauot ja luo uusia fosfodiestereitä. Se on se, joka yhdistää Okaukasian fragmentit.

Samaa entsyymiä käytetään aktiivisesti geenitekniikassa. Se sallii tutkijoiden ommella DNA-molekyylit tarvitsemistaan paloista ja luoda ainutlaatuisia deoksiribonukleiinihapon ketjuja. He voivat antaa mitä tahansa tietoa ja luoda näin tehdas tarvittavien proteiinien valmistamiseksi. Voit esimerkiksi ommella DNA-osan DNA: han, joka on vastuussa insuliinin synteesistä. Ja kun solu lähettää omia proteiinejaan, se tekee samaan aikaan käyttökelpoisen aineen, joka on välttämätöntä lääketieteellisiin tarkoituksiin. Se voidaan puhdistaa vain, ja se auttaa paljon sairaita ihmisiä.

Entsyymien valtava rooli kehossa

Ne voivat lisätä reaktionopeutta yli kymmenen kertaa. Tämä on yksinkertaista solun normaalin toiminnan kannalta. Ja entsyymit ovat mukana kaikissa reaktioissa. Siksi entsyymien toiminta kehossa on monipuolista, samoin kuin kaikki prosessit, joita tapahtuu. Näiden katalyyttien toiminnan häiriö aiheuttaa vakavia seurauksia.

Laajammin käytetyt entsyymit elintarvikkeissa, kevyessä teollisuudessa, lääketieteessä: käytetään juustojen, makkaroiden ja säilykkeiden valmistukseen, ovat osa pesuainejauhetta. Niitä käytetään myös valokuvamateriaalien valmistuksessa.