Enzymer er kugleformede proteiner, der hjælper alle cellulære processer med at fortsætte. Som alle andre katalysatorer kan de ikke vende reaktionen, men tjener til at fremskynde den.
Lokalisering af enzymer i cellen
Inde i cellen er individuelle enzymer norm alt indeholdt og virker i strengt definerede organeller. Lokaliseringen af enzymer er direkte relateret til den funktion, som denne del af cellen norm alt udfører.
Næsten alle glykolyseenzymer er placeret i cytoplasmaet. Enzymer af tricarboxylsyrecyklussen er i mitokondriematrixen. De aktive stoffer i hydrolyse er indeholdt i lysosomer.
Individuelle væv og organer fra dyr og planter adskiller sig ikke kun i mængden af enzymer, men også i deres aktivitet. Denne egenskab af væv bruges i klinikken til diagnosticering af visse sygdomme.
Der er også aldersrelaterede funktioner i aktiviteten og sættet af enzymer i væv. De er tydeligst synlige under embryonal udvikling under vævsdifferentiering.
Enzymnomenklatur
Der er flere navngivningssystemer, som hver især tager hensyn til enzymers egenskaber i forskellig udstrækning.
- Trivielt. Navnene på stoffer er givet tilfældigt. For eksempel pepsin (pepsis - "fordøjelse", græsk) og trypsin (tripsis - "tynd", græsk)
- Rational. Enzymets navn består af substratet og slutningen "-ase". For eksempel fremskynder amylase hydrolysen af stivelse (amylo - "stivelse", græsk).
- Moskva. Det blev vedtaget i 1961 af den internationale kommission for enzymnomenklatur på den 5. internationale kongres for biokemi. Navnet på stoffet består af substratet og reaktionen, der katalyseres (accelereres) af enzymet. Hvis enzymernes funktion er at overføre en gruppe atomer fra et molekyle (substrat) til et andet (acceptor), inkluderer navnet på katalysatoren det kemiske navn på acceptoren. For eksempel, i reaktionen med at overføre en aminogruppe fra alanin til 2-hydroxyglutarsyre, er enzymet alanin: 2-oxoglutarataminotransferase involveret. Navnet afspejler:
- substrat - alanin;
- acceptor - 2-oxoglutarsyre;
- en aminogruppe overføres i reaktionen.
Den internationale kommission har udarbejdet en liste over alle kendte enzymer, som løbende opdateres. Dette skyldes opdagelsen af nye stoffer.
Klassificering af enzymer
Der er to måder at opdele enzymer i grupper. Den første tilbyder to klasser af disse stoffer:
- simple - består kun af protein;
- kompleks - indeholder en proteindel (apoenzym) og en ikke-proteindel kaldet et coenzym.
Ind i ikke-proteindelenkomplekst enzym kan omfatte vitaminer. Interaktion med andre stoffer sker gennem det aktive center. Hele enzymmolekylet deltager ikke i processen.
Enzymes egenskaber, ligesom andre proteiner, bestemmes af deres struktur. Afhængigt af det accelererer katalysatorer kun deres reaktioner.
Den anden klassificeringsmetode opdeler stoffer efter enzymernes funktion. Resultatet er seks klasser:
- oxidoreduktase;
- transferases;
- hydrolaser;
- isomerase;
- lyases;
- ligases.
Dette er generelt accepterede grupper, de adskiller sig ikke kun i de typer reaktioner, der regulerer enzymerne i dem. Stoffer fra forskellige grupper har forskellige strukturer. Og funktionerne af enzymer i en celle kan derfor ikke være de samme.
Oxidoreduktaser - redox
Hovedfunktionen af enzymerne i den første gruppe er accelerationen af redoxreaktioner. Et karakteristisk træk: evnen til at danne kæder af oxidative enzymer, hvor elektroner eller hydrogenatomer overføres fra det allerførste substrat til den endelige acceptor. Disse stoffer adskilles efter arbejdsprincippet eller arbejdsstedet i reaktionen.
- Aerobe dehydrogenaser (oxidaser) fremskynder overførslen af elektroner eller protoner direkte til oxygenatomer. Anaerobe udfører de samme handlinger, men i reaktioner, der forløber uden overførsel af elektroner eller brintatomer til oxygenatomer.
- Primærdehydrogenaser katalyserer processen med at fjerne hydrogenatomer fra det oxiderede stof (primært substrat). Sekundær - fremskynd fjernelse af hydrogenatomer fra det sekundære substrat, de blev opnået ved hjælp af primær dehydrogenase.
En anden funktion: at være to-komponent katalysatorer med et meget begrænset sæt af coenzymer (aktive grupper), kan de accelerere en lang række redoxreaktioner. Dette opnås ved et stort antal muligheder: det samme coenzym kan slutte sig til forskellige apoenzymer. I hvert tilfælde opnås en speciel oxidoreduktase med sine egne egenskaber.
Der er en anden funktion af enzymerne i denne gruppe, som ikke kan ignoreres - de fremskynder forløbet af kemiske processer forbundet med frigivelsen af energi. Sådanne reaktioner kaldes eksoterme.
Overførsler - transportører
Disse enzymer udfører funktionen med at accelerere overførselsreaktionerne af molekylære rester og funktionelle grupper. For eksempel phosphofructokinase.
Otte grupper af katalysatorer skelnes baseret på den overførte gruppe. Lad os se på nogle få af dem.
- Phosphotransferaser - hjælper med at overføre fosforsyrerester. De er opdelt i underklasser i henhold til destinationen (alkohol, carboxyl og andre).
- Aminotransferaser – accelerer aminosyretransamineringsreaktioner.
- Glycosyltransferaser - overfør glycosylrester fra phosphorestermolekyler til mono- og polysaccharidmolekyler. Giv reaktionernedbrydning og syntese af oligo- eller polysaccharider i planter og dyr. For eksempel er de involveret i nedbrydningen af saccharose.
- Acyltransferaser overfører carboxylsyrerester til aminer, alkoholer og aminosyrer. Acyl-coenzym-A er en universel kilde til acylgrupper. Det kan betragtes som en aktiv gruppe af acyltransferaser. Eddikesyreacyl tolereres oftest.
Hydrolaser - delt med vand
I denne gruppe fungerer enzymer som katalysatorer for reaktionerne ved sp altning (mindre ofte syntese) af organiske forbindelser, hvori vand er involveret. Stoffer fra denne gruppe er indeholdt i cellerne og i fordøjelsessaften. Molekyler af katalysatorer i mave-tarmkanalen består af én komponent.
Placeringen af disse enzymer er lysosomer. De udfører enzymernes beskyttende funktioner i cellen: de nedbryder fremmede stoffer, der har passeret gennem membranen. De ødelægger også de stoffer, som cellen ikke længere har brug for, for hvilke lysosomerne fik tilnavnet ordensmænd.
Deres andet "kælenavn" er selvmord, da de er det vigtigste værktøj til celleautolyse. Hvis der opstår en infektion, begynder inflammatoriske processer, lysosommembranen bliver permeabel, og hydrolaser kommer ind i cytoplasmaet, ødelægger alt på dens vej og ødelægger cellen.
Adskil flere typer katalysatorer fra denne gruppe:
- esteraser - ansvarlig for hydrolysen af alkoholestere;
- glykosidaser - fremskynd hydrolysen af glykosider, afhængig afhvilken isomer virker de, udskiller α- eller β-glycosidaser;
- peptidhydrolaser er ansvarlige for hydrolysen af peptidbindinger i proteiner og under visse betingelser for deres syntese, men denne metode til proteinsyntese bruges ikke i en levende celle;
- amidaser - ansvarlig for hydrolysen af sure amider, f.eks. katalyserer urease nedbrydningen af urinstof til ammoniak og vand.
Isomeraser - transformation af molekylet
Disse stoffer fremskynder ændringer inden for et enkelt molekyle. De kan være geometriske eller strukturelle. Dette kan ske på mange måder:
- overførsel af hydrogenatomer;
- flytning af fosfatgruppen;
- ændring af arrangementet af atomgrupper i rummet;
- flytter dobbeltbindingen.
Isomerisering kan være organiske syrer, kulhydrater eller aminosyrer. Isomeraser kan omdanne aldehyder til ketoner og omvendt omarrangere cis-formen til trans-formen og omvendt. For bedre at forstå, hvilken funktion enzymerne i denne gruppe udfører, er det nødvendigt at kende forskellene i isomerer.
Liases klippede bånd
Disse enzymer fremskynder den ikke-hydrolytiske nedbrydning af organiske forbindelser ved bindinger:
- carbon-carbon;
- phosphor-ilt;
- kulstof-svovl;
- kulstof-nitrogen;
- kulstof-ilt.
I dette tilfælde frigives sådanne simple produkter som kuldioxid, vand, ammoniak, og dobbeltbindinger lukkes. Få af disse reaktioner kan gå i den modsatte retning, de tilsvarende enzymer i passendeunder disse forhold katalyserer processerne med ikke kun henfald, men også syntese.
Liaser klassificeres efter den type binding, de bryder. De er komplekse enzymer.
Ligase-krydslinks
Hovedfunktionen af enzymerne i denne gruppe er acceleration af syntesereaktioner. Deres egenskab er konjugationen af skabelsen med henfaldet af stoffer, der er i stand til at give energi til implementeringen af den biosyntetiske proces. Der er seks underklasser afhængigt af den dannede forbindelsestype. Fem af dem er identiske med lyase-undergrupperne, og den sjette er ansvarlig for at skabe nitrogen-metal-bindingen.
Nogle ligaser er involveret i særligt vigtige celleprocesser. For eksempel er DNA-ligase involveret i replikationen af deoxyribonukleinsyre. Det tværbinder enkeltstrengede brud, hvilket skaber nye fosfodiesterbindinger. Det er hende, der forbinder Okazaki-fragmenterne.
Det samme enzym bruges aktivt i genteknologi. Det giver videnskabsmænd mulighed for at sy DNA-molekyler sammen fra de stykker, de har brug for, og skabe unikke kæder af deoxyribonukleinsyre. Enhver information kan lægges ind i dem, og dermed skabe en fabrik til produktion af de nødvendige proteiner. For eksempel kan du sy et stykke ind i en bakteries DNA, der er ansvarlig for syntesen af insulin. Og når cellen vil oversætte sine egne proteiner, vil den samtidig lave et nyttigt stof, der er nødvendigt til medicinske formål. Det eneste, der er tilbage, er at rense det op, og det vil hjælpe mange syge mennesker.
Enzymers enorme rolle i kroppen
Det kan deøge reaktionshastigheden med mere end ti gange. Det er simpelthen nødvendigt for cellens normale funktion. Og enzymer er involveret i enhver reaktion. Derfor er funktionerne af enzymer i kroppen forskellige, ligesom alle igangværende processer. Og fejlen af disse katalysatorer fører til alvorlige konsekvenser.
Enzymer er meget udbredt i fødevarer, let industri, medicin: de bruges til at lave oste, pølser, dåsemad og er en del af vaskepulver. De bruges også til fremstilling af fotografiske materialer.
