Enzymer er kuleformede proteiner som hjelper alle cellulære prosesser å fortsette. Som alle katalysatorer kan de ikke reversere reaksjonen, men tjener til å fremskynde den.
Lokalisering av enzymer i cellen
Inne i cellen er individuelle enzymer vanligvis inneholdt og virker i strengt definerte organeller. Lokaliseringen av enzymer er direkte relatert til funksjonen som denne delen av cellen vanligvis utfører.
Nesten alle glykolyseenzymer er lokalisert i cytoplasmaet. Enzymer i trikarboksylsyresyklusen er i mitokondriematrisen. De aktive stoffene i hydrolyse finnes i lysosomer.
Individuelle vev og organer fra dyr og planter er forskjellige ikke bare i sett med enzymer, men også i deres aktivitet. Denne egenskapen til vev brukes i klinikken ved diagnostisering av visse sykdommer.
Det er også aldersrelaterte trekk ved aktiviteten og settet av enzymer i vev. De er tydeligst synlige under embryonal utvikling under vevsdifferensiering.
Enzymnomenklatur
Det finnes flere navnesystemer, som hver tar hensyn til egenskapene til enzymer i ulik grad.
- Trivielt. Navnene på stoffene er gitt tilfeldig. For eksempel pepsin (pepsis - "fordøyelse", gresk) og trypsin (tripsis - "tynn", gresk)
- Rasjonell. Navnet på enzymet består av substratet og endingen "-ase". For eksempel akselererer amylase hydrolysen av stivelse (amylo - "stivelse", gresk).
- Moskva. Den ble vedtatt i 1961 av Den internasjonale kommisjonen for enzymnomenklatur på den 5. internasjonale kongressen for biokjemi. Navnet på stoffet består av substratet og reaksjonen som katalyseres (akselereres) av enzymet. Hvis funksjonen til enzymer er å overføre en gruppe atomer fra ett molekyl (substrat) til et annet (akseptor), inkluderer navnet på katalysatoren det kjemiske navnet på akseptoren. For eksempel, i reaksjonen med å overføre en aminogruppe fra alanin til 2-hydroksiglutarsyre, er enzymet alanin: 2-oksoglutarataminotransferase involvert. Navnet gjenspeiler:
- substrat - alanine;
- akseptor - 2-oksoglutarsyre;
- en aminogruppe overføres i reaksjonen.
Den internasjonale kommisjonen har satt sammen en liste over alle kjente enzymer, som oppdateres kontinuerlig. Dette skyldes oppdagelsen av nye stoffer.
Klassifisering av enzymer
Det er to måter å dele enzymer i grupper. Den første tilbyr to klasser av disse stoffene:
- enkelt - består kun av protein;
- kompleks - inneholder en proteindel (apoenzym) og en ikke-proteindel k alt et koenzym.
Inn i ikke-protein-delenkomplekst enzym kan inkludere vitaminer. Interaksjon med andre stoffer skjer gjennom det aktive senteret. Hele enzymmolekylet deltar ikke i prosessen.
Egenskapene til enzymer, som andre proteiner, bestemmes av deres struktur. Avhengig av det, akselererer katalysatorer bare reaksjonene.
Den andre klassifiseringsmetoden deler stoffer i henhold til funksjonen til enzymer. Resultatet er seks klasser:
- oksidoreduktase;
- transferases;
- hydrolaser;
- isomerase;
- lyases;
- ligases.
Dette er generelt aksepterte grupper, de er ikke bare forskjellige når det gjelder typene reaksjoner som regulerer enzymene i dem. Stoffer fra ulike grupper har ulik struktur. Og funksjonene til enzymer i en celle kan derfor ikke være den samme.
Oxidoreduktaser - redoks
Hovedfunksjonen til enzymene i den første gruppen er akselerasjon av redoksreaksjoner. Et karakteristisk trekk: evnen til å danne kjeder av oksidative enzymer der elektroner eller hydrogenatomer overføres fra det aller første substratet til den endelige akseptoren. Disse stoffene separeres i henhold til arbeidsprinsippet eller arbeidsstedet i reaksjonen.
- Aerobe dehydrogenaser (oksidaser) akselererer overføringen av elektroner eller protoner direkte til oksygenatomer. Anaerobe utfører de samme handlingene, men i reaksjoner som fortsetter uten overføring av elektroner eller hydrogenatomer til oksygenatomer.
- Primærdehydrogenaser katalyserer prosessen med å fjerne hydrogenatomer fra det oksiderte stoffet (primært substrat). Sekundær - akselerere fjerningen av hydrogenatomer fra det sekundære substratet, de ble oppnådd ved bruk av primær dehydrogenase.
En annen funksjon: å være to-komponent katalysatorer med et svært begrenset sett med koenzymer (aktive grupper), kan de akselerere en lang rekke redoksreaksjoner. Dette oppnås ved et stort antall alternativer: det samme koenzymet kan bli med forskjellige apoenzymer. I hvert tilfelle oppnås en spesiell oksidoreduktase med sine egne egenskaper.
Det er en annen funksjon til enzymene i denne gruppen, som ikke kan ignoreres - de akselererer forløpet av kjemiske prosesser knyttet til frigjøring av energi. Slike reaksjoner kalles eksoterme.
Transferases - carriers
Disse enzymene utfører funksjonen til å akselerere overføringsreaksjonene til molekylrester og funksjonelle grupper. For eksempel fosfofruktokinase.
Åtte grupper av katalysatorer skilles ut basert på den overførte gruppen. La oss se på noen få av dem.
- Fosfotransferaser - hjelper til med å overføre fosforsyrerester. De er delt inn i underklasser i henhold til destinasjonen (alkohol, karboksyl og andre).
- Aminotransferaser – akselerer aminosyretransamineringsreaksjoner.
- Glykosyltransferaser - overføre glykosylrester fra fosforestermolekyler til mono- og polysakkaridmolekyler. Gi reaksjonernedbrytning og syntese av oligo- eller polysakkarider i planter og dyr. De er for eksempel involvert i nedbrytningen av sukrose.
- Acyltransferaser overfører karboksylsyrerester til aminer, alkoholer og aminosyrer. Acyl-koenzym-A er en universell kilde til acylgrupper. Det kan betraktes som en aktiv gruppe av acyltransferaser. Eddiksyreacyl tolereres oftest.
Hydrolaser - delt med vann
I denne gruppen fungerer enzymer som katalysatorer for reaksjonene ved sp altning (sjeldnere syntese) av organiske forbindelser, der vann er involvert. Stoffer fra denne gruppen finnes i cellene og i fordøyelsessaften. Molekyler av katalysatorer i mage-tarmkanalen består av én komponent.
Plasseringen av disse enzymene er lysosomer. De utfører de beskyttende funksjonene til enzymer i cellen: de bryter ned fremmede stoffer som har gått gjennom membranen. De ødelegger også de stoffene som ikke lenger trengs av cellen, som lysosomene ble k alt ordensmenn for.
Deres andre "kallenavn" er selvmord, siden de er hovedverktøyet for celleautolyse. Hvis det oppstår en infeksjon, starter inflammatoriske prosesser, lysosommembranen blir permeabel og hydrolaser kommer inn i cytoplasmaet, ødelegger alt i veien og ødelegger cellen.
Skill flere typer katalysatorer fra denne gruppen:
- esteraser - ansvarlig for hydrolysen av alkoholestere;
- glykosidaser - akselerere hydrolysen av glykosider, avhengig avhvilken isomer virker de, skiller ut α- eller β-glykosidaser;
- peptidhydrolaser er ansvarlige for hydrolyse av peptidbindinger i proteiner, og under visse betingelser for deres syntese, men denne metoden for proteinsyntese brukes ikke i en levende celle;
- amidaser - ansvarlig for hydrolysen av sure amider, for eksempel urease katalyserer nedbrytningen av urea til ammoniakk og vann.
Isomeraser - transformasjon av molekylet
Disse stoffene akselererer endringer innenfor et enkelt molekyl. De kan være geometriske eller strukturelle. Dette kan skje på mange måter:
- overføring av hydrogenatomer;
- flytting av fosfatgruppen;
- endre arrangementet av atomgrupper i rommet;
- flytting av dobbeltbindingen.
Isomerisering kan være organiske syrer, karbohydrater eller aminosyrer. Isomeraser kan omdanne aldehyder til ketoner og omvendt omorganisere cis-formen til transformen og omvendt. For bedre å forstå hvilken funksjon enzymene i denne gruppen utfører, er det nødvendig å kjenne til forskjellene i isomerer.
Liases cut ties
Disse enzymene akselererer den ikke-hydrolytiske nedbrytningen av organiske forbindelser ved bindinger:
- karbon-karbon;
- fosfor-oksygen;
- karbon-svovel;
- karbon-nitrogen;
- karbon-oksygen.
I dette tilfellet frigjøres slike enkle produkter som karbondioksid, vann, ammoniakk og dobbeltbindinger lukkes. Få av disse reaksjonene kan gå i motsatt retning, de tilsvarende enzymene i passendeunder disse forholdene katalyserer prosessene med ikke bare forfall, men også syntese.
Liaser er klassifisert etter hvilken type binding de bryter. De er komplekse enzymer.
Ligase crosslinks
Hovedfunksjonen til enzymene i denne gruppen er akselerasjon av syntesereaksjoner. Deres funksjon er konjugeringen av skapelsen med forfallet av stoffer som er i stand til å gi energi til implementeringen av den biosyntetiske prosessen. Det er seks underklasser i henhold til hvilken type forbindelse som er dannet. Fem av dem er identiske med lyaseundergruppene, og den sjette er ansvarlig for å skape nitrogen-metallbindingen.
Noen ligaser er involvert i spesielt viktige celleprosesser. For eksempel er DNA-ligase involvert i replikasjonen av deoksyribonukleinsyre. Den kryssbinder enkelttrådsbrudd, og skaper nye fosfodiesterbindinger. Det er hun som forbinder Okazaki-fragmentene.
Det samme enzymet brukes aktivt i genteknologi. Den lar forskere sy sammen DNA-molekyler fra bitene de trenger, og skaper unike kjeder av deoksyribonukleinsyre. All informasjon kan legges inn i dem, og dermed skape en fabrikk for produksjon av de nødvendige proteinene. For eksempel kan du sy inn i DNA-et til en bakterie en del som er ansvarlig for syntesen av insulin. Og når cellen vil oversette sine egne proteiner, vil den samtidig lage et nyttig stoff som er nødvendig for medisinske formål. Alt som gjenstår er å rydde opp, og det vil hjelpe mange syke mennesker.
Enzymenes enorme rolle i kroppen
De kanøke reaksjonshastigheten med mer enn ti ganger. Det er ganske enkelt nødvendig for normal funksjon av cellen. Og enzymer er involvert i hver reaksjon. Derfor er funksjonene til enzymer i kroppen mangfoldige, som alle pågående prosesser. Og svikt i disse katalysatorene fører til alvorlige konsekvenser.
Enzymer er mye brukt i mat, lett industri, medisin: de brukes til å lage oster, pølser, hermetikk, og er en del av vaskepulver. De brukes også til fremstilling av fotografiske materialer.
