Ensymau biocemeg. Strwythur, priodweddau a swyddogaethau

Y gell pob organeb byw, mae miliynau o adweithiau cemegol yn digwydd. Mae pob un ohonynt yn bwysig, felly mae'n bwysig i gynnal y cyflymder o brosesau biolegol ar lefel uchel. Mae bron pob adwaith catalyzed gan ei ensym. Beth yw ensymau? Beth yw eu rôl mewn cawell?

Ensymau. diffiniad

Mae'r term "ensym" yn deillio o fermentum Lladin - lefain. Gallant hefyd gael ei alw ensymau o'r Groeg en zyme - "yn wych."

Ensymau - ni all sylweddau yn fiolegol gweithredol, felly mae unrhyw adwaith sy'n digwydd yn y gell, yn ei wneud hebddynt. Mae'r cyfansoddion yn gweithredu fel catalyddion. Yn unol â hynny, mae gan unrhyw ensym ddau brif eiddo:

1) Ensym cyflymu adwaith biocemegol, ond nid yw'n cael ei fwyta.

2) Nid yw gwerth y cysonyn ecwilibriwm yn newid, ond dim ond cyflymu cyflawni gwerth hwn.

Ensymau cyflymu adweithiau biocemegol yn y miloedd, ac mewn rhai achosion, mae miliwn o weithiau. Mae hyn yn golygu, yn absenoldeb y system ensym holl brosesau mewngellol wedi dod i ben fwy neu lai, a'r gell ei hun yn marw. Felly, mae rôl ensymau fel cynhwysion actif yn uchel.

Mae amrywiaeth o ensymau yn ei gwneud yn bosibl i arallgyfeirio rheoleiddio metaboledd gell. Mewn unrhyw rhaeadru o adweithiau sy'n cymryd rhan llawer o wahanol ddosbarthiadau o ensymau. catalyddion biolegol yn cael detholedd uchel trwy cydffurfiad penodol o'r moleciwl. T. I. Yn y rhan fwyaf o achosion yn cael eu ensymau protein o ran eu natur, maent mewn adeiledd trydyddol neu cwaternaidd. Y rheswm yw y penodoldeb y moleciwl eto.

Mae swyddogaeth ensymau yn y gell

Y prif dasg y ensym - cyflymu adwaith cyfatebol. Unrhyw brosesau rhaeadru, gan fod dadelfeniad hydrogen perocsid ac yn gorffen glycolysis, ei gwneud yn ofynnol presenoldeb catalydd biolegol.

gweithredu'n briodol o ensymau a gyflawnwyd penodoldeb uchel i swbstrad penodol. Mae hyn yn golygu y gall y catalydd yn unig cyflymu adwaith penodol a dim mwy, hyd yn oed yn debyg iawn. Gan y radd o penodoldeb yr ensym, y grwpiau canlynol:

1) ensymau gyda phenodoldeb llwyr pan catalyzed gan mai dim ond un adwaith sengl. Er enghraifft, collagenase treulio'r colagen, a Cleaves maltase maltos.

2) ensymau gyda phenodoldeb cymharol. Mae hyn yn cynnwys sylweddau sy'n gallu ysgogi dosbarth penodol o adweithiau, er enghraifft, cleavage hydrolytic.

gwaith Mae Biocatalyst dechrau gyda chysylltiad ei safle actif i'r is-haen. Ar yr un pryd yn siarad am y rhyngweithio cyflenwol yn debyg i glo. Mae hyn yn cyfeirio at gêm lawn â'r is-haen yn ffurfio y ganolfan weithredol, sy'n ei gwneud yn bosibl i gyflymu'r broses o adwaith.

Y cam nesaf yn cynnwys yn ystod yr adwaith. Mae ei yn cynyddu cyflymder gan y camau gweithredu y cymhleth ensym. Yn y diwedd, rydym yn cael yr ensym, sy'n gysylltiedig â'r cynnyrch adwaith.

cam olaf - i gael gwared ar y cynhyrchion ymateb gan yr ensym, ar ôl y safle actif unwaith eto yn dod yn rhad ac am ddim ar gyfer llawdriniaeth arall.

Schematically, gall gwaith y ensym ar bob cam yn cael ei ysgrifennu fel:

1) S + E -> SE

2) SE -> SP

3) SP -> S + P, lle mae S - yw'r swbstrad, E - yr ensym, a P - gynnyrch.

Dosbarthiad o ensymau

Yn y corff dynol, gallwch ddod o hyd i nifer fawr o ensymau. Mae'r holl wybodaeth am eu swyddogaethau a'u gwaith eu systematized, ac o ganlyniad roedd dosbarthiad cyffredin, lle gallwch yn hawdd penderfynu beth yn gatalydd penodol. Dyma chwe dosbarth sylfaenol o ensymau, yn ogystal â rhai enghreifftiau o is-grwpiau.

1. Oxidoreductase.

Ensymau o'r dosbarth hwn gataleiddio adweithiau rhydocs. Cyfanswm adenillwyd 17 is-grwpiau. Oxidoreductases fel arfer yn ddi-protein gyfran a ddarperir fitaminau neu heme.

Ymhlith y oxidoreductases yn aml yn dod o hyd i'r is-grwpiau canlynol:

a) dehydrogenase. ensym biocemeg-dehydrogenase yn glynu atomau hydrogen a throsglwyddo i is-haen arall. Mae'r is-grŵp yn fwyaf cyffredin yn yr adweithiau resbiradaeth, ffotosynthesis. Fel rhan o'r dehydrogenase o anghenraid yn bresennol ar ffurf NAD coenzyme / NADH neu flavoproteins FAD / FMN. Yn aml, mae ïonau metel. Mae enghreifftiau yn cynnwys ensymau megis tsitohromreduktazy, dehydrogenase pyrwfad, dehydrogenase isocitrate, a hefyd llawer o ensymau afu (dehydrogenase lactad, dehydrogenase glwtamad, ac yn y blaen. D.).

b) oxidases. Mae nifer o ensymau catalyddu ychwanegu ocsigen i'r hydrogen, lle gallai'r cynnyrch adwaith fod dŵr neu hydrogen perocsid (H ₂ 0, H ₂ 0 _2). Mae enghreifftiau o'r ensymau cytochrome ocsidas, tyrosinase.

c) peroxidase a catalase - ensymau sy'n catalyddu dadelfeniad H ₂ O ₂ i ddŵr ac ocsigen.

g) oxygenase. Mae'r Biocatalysts cyflymu atodiad ocsigen i'r is-haen. Dofamingidroksilaza - un o'r enghreifftiau o ensymau o'r fath.

2. Transferases.

Targed ensymau y grŵp hwn yw trosglwyddo radicaliaid o sylwedd y sylwedd rhoddwr i'r derbynnydd.

a) methyltransferase. DNA methyltransferase - ensymau allweddol sy'n rheoli'r broses o ddyblygu DNA. niwcleotidau methylation yn chwarae rôl bwysig wrth reoleiddio gwaith asid niwclëig.

b) acyltransferase. Ensymau o'r is-grŵp hwn yn cael eu cludo o un moleciwl i grŵp acyl arall. Enghreifftiau acyltransferases: acyltransferase lecithin-colesterol (cario grŵp swyddogaethol gyda asid brasterog ar golesterol), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (grwp acyl cael ei drosglwyddo i lysophosphatidylcholine).

c) aminotransferases - ensymau sy'n cael eu cynnwys yn trosi o asidau amino. Mae enghreifftiau o'r ensymau aminotransferase alanine sy'n catalyzes y synthesis o alanin o pyrwfad a glwtamad drwy drosglwyddo grŵp amino.

g) phosphotransferase. Ensymau catalyddu ychwanegu is-grŵp hwn o grŵp ffosffad. Arall kinase enw phosphotransferase, yn fwy cyffredin. Mae enghreifftiau yn cynnwys ensymau megis hexokinase a aspartate, sydd ynghlwm wrth y gweddillion ffosffad hecsos (glwcos yn bennaf), ac asid aspartic , yn y drefn honno.

3. Hydrolases - dosbarth o ensymau sy'n catalyddu holltiad bondiau yn y moleciwl, ac yna ychwanegu dŵr. Sylweddau sy'n perthyn i'r grŵp hwn - y prif ensymau dreulio.

a) esterases - torri'r bondiau ester. Enghraifft - lipasau sy'n torri i lawr braster.

b) glycosidases. ensymau biocemeg o'r gyfres hon yn gorwedd yn y dinistr y bondiau glycoside polymerau (oligosacaridau a polysacaridau). Enghreifftiau: amylase, sucrase, maltase.

c) peptidase - ensymau sy'n catalyddu ymddatodiad proteinau i asidau amino. ensymau sy'n gysylltiedig â peptidase fel pepsin, trypsin, chymotrypsin, karboiksipeptidaza.

g) Amidases - bondiau amide glynu. Enghreifftiau: .. Arginase, urease, glutaminase ayb Mae llawer amidase ensymau yn cael eu gweld yn gylch ornithine.

4. Lyases - ensymau ar gyfer swyddogaethau tebyg i hydrolases, fodd bynnag, yn y holltiad bondiau mewn moleciwlau Nid yw yfed dŵr. Ensymau o'r dosbarth hwn bob amser yn cael rhan o gyfran heb fod yn protein, er enghraifft, ar ffurf fitaminau B1 a B6.

a) Decarbocsylas. Mae'r ensymau yn gweithredu ar y bond C-C. Enghreifftiau yw Decarbocsylas asid glutamic neu Decarbocsylas pyrwfad.

b) hydratase a dehydratase - ensymau sy'n catalyddu holltiad bondiau C-O.

c) Mae'r amidine-lyases - dinistrio bond C-N. Enghraifft: argininsuktsinatliaza.

g) R-O lyase. Fel arfer, ensymau fath yn cael eu hollti ar grŵp ffosffad o ddeunydd swbstrad. ENGHRAIFFT: cyclase adenylyl.

Biocemeg o ensymau yn seiliedig ar eu strwythur

Mae gallu pob ensym yn cael ei bennu gan yr unigolyn, dim ond ei strwythur cynhenid. Mae unrhyw ensym - yn bennaf protein, ac mae ei strwythur a faint o plygu yn chwarae rhan hanfodol wrth benderfynu ar ei swyddogaeth.

Mae pob Mae Biocatalyst cael ei nodweddu gan bresenoldeb y ganolfan weithredol, sydd, yn ei dro, yn cael ei rhannu yn nifer o feysydd swyddogaethol penodol:

1) Catalytig Center - rhanbarth arbennig o'r protein, lle mae'r ensym cadw at y swbstrad. Gellir dibynnu ar y cydffurfiad y protein ganolfan catalytig moleciwl gymryd amrywiaeth o ffurfiau, a ddylai gyfateb i'r is-haen yn ogystal â glo. strwythur cymhleth megis yn egluro pam y protein ensym yn y cyflwr trydyddol neu cwaternaidd.

2) arsugniad Center - yn gweithredu fel "deiliad". Yma, yn gyntaf oll gyfathrebu yn digwydd rhwng y moleciwl ensym a'r moleciwl swbstrad. Fodd bynnag, mae'r cysylltiad sy'n ffurfio y ganolfan arsugniad, yn wan iawn, ac felly mae'r adwaith catalytig yn gildroadwy ar hyn o bryd.

3) Gall canolfannau allosteric cael eu lleoli yn y ganolfan gweithredol, ac ar draws y wyneb cyfan y ensym. Mae eu swyddogaeth - rheoleiddio'r ensym. Rheoliad yn digwydd trwy gyfrwng moleciwlau atalyddion a moleciwlau ysgogwyr.

Mae'r proteinau activator rhwymo at y moleciwl ensym, cyflymu ei weithrediad. Atalyddion, ar y groes, yn atal gweithgarwch catalytig, a gall hyn ddigwydd mewn dwy ffordd: naill ai y moleciwl rhwymo i'r rhanbarth canol allosteric y ganolfan gweithredol y ensym (ataliad cystadleuol) neu mae'n cael ei ynghlwm wrth ranbarth arall o'r protein (ataliad noncompetitive). Ystyrir ataliad cystadleuol yn fwy effeithiol. Ar ôl lle a thrwy hynny caeedig ar gyfer swbstrad rhwymo at yr ensym, ac mae'r broses hon yn bosib dim ond yn achos cyd-ddigwyddiad yn ymarferol cyflawn o'r moleciwl atalydd ac yn ffurfio canolfan weithredol.

Ensym yn aml yn cynnwys asidau amino, ond hefyd o sylweddau organig ac anorganig eraill. Yn unol â hynny, ynysig apoenzyme - cyfran proteinaidd coenzyme - moiety organig a cofactor - rhan anorganig. Efallai Coenzyme cael eu cynrychioli ulgevodami, brasterau, asidau niwcleig, fitaminau. Yn ei dro, mae'r cyd-ffactor - yn aml yn cefnogi ïonau metel. gweithgaredd ensym yn cael ei bennu gan ei strwythur: Sylweddau ychwanegol a gynhwysir yn y cyfansoddiad, newid priodweddau catalytig. Gwahanol fathau o ensymau - yn ganlyniad i gyfuniad o holl ffactorau hyn yn ffurfio cymhleth.

Rheoleiddio waith ensymau

Ensymau gan nad oedd y sylwedd fiolegol weithredol yn angenrheidiol ar gyfer y corff bob amser. Biocemeg ensymau yw y gallant yn achos celloedd byw niwed catalysis ormodol. Er mwyn atal effeithiau niweidiol ar y corff ensymau angenrheidiol i rhywsut rheoleiddio eu gwaith.

T. I. Ensymau yn brotein mewn natur, maent yn cael eu dinistrio yn hawdd ar dymheredd uchel. proses dadnatureiddiad yn gildroadwy, ond gall effeithio'n sylweddol ar y sylwedd.

pH hefyd yn chwarae rôl bwysig yn y rheoliadau. gweithgaredd ensym Uchafswm yn arsylwi ar y cyfan ar pH niwtral (7,0-7,2). Mae hefyd yn ensymau sy'n gweithio dim ond o dan amodau asidig neu'n alcalïaidd yn unig mewn. Felly, yn y lysosomau cellog cynnal pH isel, lle mae'r gweithgaredd mwyaf posibl gan ensymau hydrolytic. Mewn achos o gysylltiad damweiniol gyda'r cytoplasm, lle mae'r amgylchedd yn nes at niwtral, bydd eu gweithgaredd yn gostwng. diogelwch o'r fath rhag "samopoedaniya" yn seiliedig ar y nodweddion y hydrolase.

Mae'n werth nodi am bwysigrwydd coenzyme a cofactor yng nghyfansoddiad ensymau. Mae presenoldeb fitaminau neu ïonau metel effeithio'n sylweddol ar weithrediad rhai ensymau penodol.

Cyfundrefn Enwau ensymau

Gelwir pob ensymau o'r corff yn ôl eu perthyn i unrhyw un o'r dosbarthiadau, yn ogystal â'r is-haen maent yn adweithio ag ef. Weithiau mae'r gyfundrefn enwau systematig a ddefnyddir nid un ond dau o'r swbstrad yn y teitl.

Dyma enghreifftiau o enwau rhai ensymau:

1. ensymau Afu: lactad degidrogen Aza-glwtamad-Aza-degidrogen.
2. Enw llawn systematig o'r ensym: lactad + -oksidoredukt NAD-Aza.

Enwau Cadwedig ac ddibwys, nad ydynt yn cadw at y rheolau o gyfundrefn enwau. Enghreifftiau yw ensymau treulio: trypsin, chymotrypsin, pepsin.

Mae'r broses o synthesis o ensymau

Mae swyddogaethau ensymau yn cael eu pennu hyd yn oed ar y lefel genetig. Gan fod y moleciwl yn y cyfan -. Protein, ac mae ei synthesis yn union yr un fath â'r prosesau trawsgrifio a chyfieithu.

ensymau synthesis yn digwydd fel a ganlyn. I ddechrau, DNA darllen gwybodaeth am yr ensym a ddymunir i ffurfio mRNA. Messenger RNA amgodio'r holl asidau amino sy'n rhan o'r ensym. Gall Rheoleiddio ensymau yn digwydd hefyd ar y lefel DNA, os yw'r cynnyrch yr adwaith catalyzed digon arosfannau trawsgrifio genynnau ac i'r gwrthwyneb, os oes angen yn y cynnyrch, mae'n activates y broses trawsgrifio.

Unwaith y bydd y mRNA ei ryddhau yn y cytoplasm, y cam nesaf - darlledu. Ar ribosomau reticwlwm endoplasmic syntheseiddio cadwyn sylfaenol sy'n cynnwys asidau amino cysylltu gan fondiau peptid. Fodd bynnag, ni all y moleciwl protein yn y strwythur sylfaenol cyflawni ei swyddogaeth enzymatic eto.

Mae'r gweithgaredd ensym yn dibynnu ar strwythurau protein. Yr un EPS protein digwydd troellog, a thrwy hynny ffurfio strwythur eilaidd a thrydyddol yna yn gyntaf. Mae synthesis o rai ensymau yn cael ei stopio ar hyn o bryd, ond i wella gweithgarwch catalydd yn aml mae angen ymlyniad a coenzyme cofactor.

Mewn rhai ardaloedd o'r reticwlwm endoplasmic dod ynghlwm cydrannau organig o'r ensym: siwgr, asidau niwclëig, brasterau a fitaminau. Ni all rhai ensymau yn gweithio heb bresenoldeb y coenzyme.

Cofactor yn chwarae rhan hanfodol wrth ffurfio'r strwythur cwaternaidd y protein. Mae rhai o'r swyddogaethau ensymau ar gael dim ond pan fydd y sefydliad parth protein. Felly, mae'n bwysig iawn ar gyfer eu strwythur cwaternaidd presenoldeb y mae cyswllt yn cysylltu rhwng globylau protein lluosog yn ïon metel.

ffurfiau lluosog o ensymau

Mae sefyllfaoedd pan fydd angen presenoldeb nifer o ensymau sy'n catalyddu yr un ymateb, ond yn wahanol i'w gilydd mewn rhai ffyrdd. Er enghraifft, gall yr ensym yn gweithio ar 20 gradd, ond ar 0 gradd, ni fydd yn gallu i gyflawni ei swyddogaethau. Beth i'w wneud mewn sefyllfa o'r fath, y corff sy'n byw ar dymheredd isel?

Mae'r broblem hon yn datrys yn hawdd gan bresenoldeb nifer o ensymau sy'n catalyddu yr un ymateb, ond mewn amodau gwaith gwahanol. Mae dau fath o ffurfiau lluosog o ensymau:

1. Isoenzymes. proteinau o'r fath yn cael eu hamgodio gan wahanol enynnau, maent yn cael eu cyfansoddi o wahanol asidau amino, ond catalyddu'r yr un ymateb.
2. ffurfiau lluosog wir. Mae'r proteinau yn cael eu trawsgrifio o'r un genyn, ond mae'n digwydd ar peptidau addasu ribosomau. Yn yr allbwn cynhyrchu sawl math o'r un ensym.

O ganlyniad, mae ffurfiau lluosog o'r math cyntaf yn cael ei ffurfio ar y lefel genetig, pan fydd yr ail - ar y post-drosiadol.

ystyr ensymau

Mae'r defnydd o ensymau mewn meddygaeth yn dod i lawr at y mater o feddyginiaethau newydd, fel rhan y mae'r sylweddau eisoes yn y meintiau cywir. Nid yw gwyddonwyr wedi darganfod ffordd i ysgogi synthesis ensymau ar goll yn y corff hyd yn hyn, ond mae bellach yn gyffuriau sy'n gallu gwneud iawn am y gydol eu anfantais dosbarthu'n eang.

Mae gwahanol ensymau yn y gell yn cymharu nifer fawr o adweithiau sy'n gysylltiedig â chynnal gweithgarwch hanfodol. Un o'r fath ennomau yw cynrychiolwyr y grŵp nuclease: endonuclease ac exonuclease. Eu gwaith yw cynnal lefel gyson o asidau cnewyllol yn y gell, tynnu DNA a RNA wedi'u difrodi.

Peidiwch ag anghofio am ffenomen clotio gwaed. Mae bod yn fesur effeithiol o amddiffyniad, mae'r broses hon yn cael ei reoli gan nifer o ensymau. Y prif un yw thrombin, sy'n trosglwyddo ffibrinogen protein anweithgar i ffibrin weithgar. Mae ei edau yn creu math o rwydwaith sy'n clogio'r safle o ddifrod i'r llong, gan atal y gormod o golli gwaed.

Defnyddir ensymau mewn gwinoedd, bragu, gan gael llawer o gynhyrchion llaeth wedi'i eplesu. Gellir defnyddio burum i gynhyrchu alcohol o glwcos, ond mae dyfyniad ohonynt yn ddigonol ar gyfer cwrs llwyddiannus y broses hon.

Ffeithiau diddorol nad wyt ti'n gwybod amdanynt

- Mae gan holl ensymau'r corff fras enfawr - o 5000 i 1,000,000 o Da. Mae hyn oherwydd presenoldeb protein yn y moleciwl. I'w gymharu: pwysau moleciwlaidd glwcos yw 180 Da, ac mae'r cynnwys carbon deuocsid yn 44 Da.

- Hyd yn hyn, darganfuwyd mwy na 2,000 o ensymau sydd wedi'u canfod yng nghelloedd amrywiol organebau. Fodd bynnag, nid yw'r rhan fwyaf o'r sylweddau hyn wedi'u deall yn llawn eto.

- Defnyddir gweithgaredd ensymau i gael powdr glanedydd effeithiol. Yma, mae ensymau yn cyflawni'r un rôl â'r corff: maent yn dinistrio sylweddau organig, ac mae'r eiddo hwn yn helpu yn y frwydr yn erbyn staeniau. Argymhellir defnyddio glanedydd tebyg ar dymheredd heb fod yn uwch na 50 gradd, fel arall fe all y broses ddiarwasgiad ddigwydd.

- Yn ôl ystadegau, mae 20% o bobl ar draws y byd yn dioddef o ddiffyg unrhyw ensymau.

- Roeddent yn gwybod am briodweddau ensymau amser hir iawn, ond dim ond yn 1897 sylweddolaodd pobl, am fermenting siwgr mewn alcohol, na allwch ddefnyddio'r burum ei hun, ond detholiad o'u celloedd.