Encimas bioquímica. Estrutura, propiedades e funcións

A célula de cada organismo vivo, millóns de reaccións químicas ocorren. Cada un deles é importante, por iso é importante para manter a velocidade de procesos biolóxicos en un alto nivel. Case todos reacción catalizada pola súa encima. Cales son as encimas? Cal é o seu papel nunha gaiola?

Encimas. definición

O termo "enzima" deriva do latín fermentum - fermento. Eles poden ser chamados de encimas do grego en zyme - "os trancos e barrancos".

Enzimas - substancias bioloxicamente activas, de xeito que calquera reacción que se produce na cela, non pode facer sen eles. Estes compostos actúan como catalizadores. Por conseguinte, calquera encima ten dúas propiedades principais:

1) Encima acelera a reacción bioquímica, pero que non é consumido.

2) O valor da constante de equilibrio non cambia, pero só acelera a realización deste valor.

Encimas acelerar reaccións bioquímicas na casa dos miles, e nalgúns casos, un millón de veces. Isto quere dicir que, en ausencia do sistema de encima de todos os procesos intracelulares ten practicamente deixou, ea propia célula morre. Polo tanto, o papel dos enzimas como ingredientes activos é alta.

Unha variedade de encimas fai posible diversificar regular o metabolismo da célula. En calquera fervenza de reaccións que participan moitas clases diferentes de enzimas. catalizadores biolóxicos teñen unha alta selectividade mediante unha conformación específica da molécula. T. Para. Na maioría dos casos, as encimas son proteínas na natureza, están na estrutura terciaria ou cuaternaria. A razón é de novo a especificidade da molécula.

A función de encimas na cela

A principal tarefa do enzima - aceleración de reacción correspondente. Calquera procesos en cascada, xa que a descomposición de peróxido de hidróxeno e rematando glicólise, require a presenza dun catalizador biolóxico.

A operación adecuada de encimas conseguida unha elevada especificidade para un substrato específico. Isto quere dicir que o catalizador só pode acelerar determinada reacción e non máis, mesmo moi semellante. Polo grao de especificidade da encima, o grupo que segue:

1) As encimas con especificidade absoluta cando catalizada só por unha única reacción. Por exemplo, a colagenase digere o coláxeno, e cliva maltase maltosa.

2) As encimas con especificidade relativa. Isto inclúe substancias que poden catalizar unha determinada clase de reaccións, por exemplo, escote hidrolica.

traballo biocatalisador comeza coa conexión do seu sitio activo ao substrato. Á vez falar da interacción complementaria semellante a unha chave e peche. Este refírese a un xogo completo co substrato, forma o centro activo, que fai posible acelerar a reacción.

O paso seguinte consiste no decurso da reacción. A súa velocidade aumenta pola acción do complexo de enzimas. Ao final, obtemos a encima, o que está asociado cos produtos de reacción.

Fase final - para eliminar os produtos da reacción do enzima, tras o que o lugar activo unha vez fai-se libre para outra operación.

Esquemáticamente, o traballo da encima en cada etapa pode ser escrito como:

1) S E -> SE

2) Se -> SP

3) SP -> S P, en que S - é o substrato, e - a encima, e P - produto.

clasificación de encimas

En bioloxía, podes atopar unha gran cantidade de encimas. Todo o coñecemento sobre as súas funcións e traballo foron sistematizados e, como resultado, houbo unha clasificación común, a través do cal pode facilmente determinar o que é un catalizador particular. Aquí están seis clases básicas de encimas, así como algúns exemplos de subgrupos.

1. Oxidorredutase.

Encimas desta clase catalizar reaccións redox. Total recuperada 17 sub-grupos. Oxidorredutases son xeralmente non-proteína porción proporcionada vitamina ou hemo.

Entre os Oxidorreductasas son frecuentemente atopados nos seguintes subgrupos:

a) Deshidrogenasa. Bioquímica encima-Deshidrogenasa é clivar os átomos de hidróxeno e do transferir a outro substrato. Este subgrupo é máis común nas reaccións de respiración, fotosíntese. Como parte da Deshidrogenasa é necesariamente presentes en forma de coenzima de NAD / NADH ou flavoproteínas FAD / FMN. Moitas veces hai ións metálicos. Exemplos: enzimas, como tsitohromreduktazy, Piruvato Desidrogenase, isocitrato deshidroxenase, e tamén moitas enzimas hepáticas (lactato deshidroxenase, glutamato deshidroxenase, e así por diante. D.).

b) as oxidases. Un número de encimas cataliza a adición de osíxeno para hidróxeno, por medio de que os produtos de reacción pode ser a auga ou peróxido de hidróxeno (H ₂ 0, H ₂ 0 _2). Exemplos de encimas citocromo-oxidase, tirosinase.

c) peroxidase e catalase - encimas que catalizan a descomposición _de H ₂ O ₂ a auga e osíxeno.

g) oxigenase. Estes biocatalisadores acelerar a fixación de osíxeno para o substrato. Dofamingidroksilaza - un dos exemplos de tales encimas.

2. Transferasas.

encimas obxectivo deste grupo é a transferencia de radicais desde a substancia da substancia doante para o receptor.

a) metiltransferase. ADN metiltransferase - encimas chave que controlan o proceso de replicación do ADN. nucleótidos metilação desempeñar un papel importante na regulación do traballo de ácido nucleico.

b) aciltransferase. As encimas deste subgrupo son transportados desde unha molécula a outro grupo acilo. Exemplos aciltransferases: lecitina colesterol aciltransferase (carga grupo funcional cun ácido gordo en colesterol), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (grupo acilo é trasladado lisofosfatidileolino).

c) aminotransferases - encimas que están implicados na conversión de aminoácidos. Exemplos de encimas alanina aminotransferase que cataliza a síntese de alanina dende piruvato e glutamato por transferencia dun grupo amino.

g) fosfotrasferasa. Os enzimas catalizan a adición deste sub-grupo do grupo fosfato. Outro nome fosfotrasferasa quinase, é máis común. Exemplos: enzimas como a hexoquinase eo aspartato, que están conectados aos residuos de fosfato hexose (principalmente glicosa), e ácido aspártico , respectivamente.

3. Hidrolases - unha clase de encimas que catalizan a Eumetazoa de conexións na molécula, seguido por adición de auga. Substancias que pertencen a este grupo - a principal encima dixestiva.

a) esterases - romper as Ester Bonds. Exemplo - lipases que quebran as graxas.

b) glicosidases. encimas bioquímica desta serie atópase na destrución das conexións glicosídicas poliméricas (oligosacáridos e polisacáridos). Exemplos: amilase, sucrase, maltase.

c) peptidase - encimas que catalizan a degradación de proteínas en aminoácidos. encimas relacionados coa peptidase, como a pepsina, tripsina, quimotripsina, karboiksipeptidaza.

g) amidases - ligaes amida clivam. Exemplos: .. arginase, urease, glutaminase, etc. Moitas encimas amidase se atopan no ciclo da ornitina.

4. Liases - encimas para funcións similares ás Hidrolases, con todo na Eumetazoa de conexións en moléculas non consumidos auga. Encimas desta clase teñen sempre unha parte da porción non-proteína, por exemplo, en forma de vitaminas B1 e B6.

a) descarboxilase. Estas encimas actúan sobre a conexión C-C. Exemplos son ácido glutámico descarboxilase ou piruvato descarboxilase.

b) hidratase ea desidratase - encimas que catalizan a Eumetazoa de conexións C-O.

c) Os amidina-liases - destruíndo conexión C-N. Exemplo: argininsuktsinatliaza.

g) R-O liase. Tales encimas son normalmente clivada un grupo fosfato a partir dun material de substrato. EXEMPLO: adenililciclase.

Bioquímica de encimas con base na súa estrutura

A capacidade de cada un dos encimas é determinada polo individuo, só a súa estrutura inherente. Calquera encima - é principalmente proteínas, ea súa estrutura eo grao de dobraxe ten un papel crucial na determinación da súa función.

Cada biocatalisador caracterízase pola presenza do centro activo, que, á súa vez, divídese en varias zonas funcionais distintas:

1) catalítico Centro - unha rexión especial de Protea, en que a adherencia da encima ao substrato. Dependendo da conformación da molécula de centro catalítico da proteína pode tomar unha variedade de formas, que debe corresponder ao substrato, así como unha clave e peche. Unha estrutura complexa explica por que a proteína enzimática está no estado terciario ou cuaternario.

2) Adsorción Center - serve como un "titular". Aquí, antes de todo, a comunicación ten lugar entre a molécula de enzima ea molécula de substrato. Con todo, a conexión que forma o centro da Adsorción, moi feble, e, así, a reacción catalítica é reversible nesta fase.

3) centros alostéricas pode ser situada no centro activo, e por toda a superficie da encima. A súa función - regulación da encima. Regulación ten lugar a través de inhibidores de moléculas e de moléculas activadores.

As proteínas activadoras de conexión á molécula de enzima, acelerar o seu funcionamento. Inhibidores, pola contra, inhiben a actividade catalítica, e isto pode ocorrer en dúas formas: ben a molécula se une a zona do centro alostérico do centro activo da encima (inibio competitiva), ou está conectado a outra rexión da proteína (inhibición non competitiva). A inhibición competitiva é considerado máis eficaz. Despois do espazo pechado así para conexión do substrato ao enzima, e este proceso só é posible no caso de coincidencia practicamente completa da molécula de inhibidores e formar un centro activo.

Encima miúdo non consiste de aminoácidos, pero tamén doutras sustancias orgánicas e inorgánicas. Por conseguinte, apoenzima illado - proteico porción coenzima - fracción orgánica e co-factor - parte inorgánica. Coenzima pode ser representado ulgevodami, graxas, ácidos nucleicos, vitaminas. Pola súa banda, o co-factor de - é moitas veces un ión de metal de soporte. A actividade da encima é determinada pola súa estrutura: substancias adicionais incluídos na composición, cambiar propiedades catalíticas. Varios tipos de enzimas - é o resultado dunha combinación de todos estes factores de formar un complexo.

Regulamento do traballo de encimas

Encimas como a substancia bioloxicamente activa non é necesario para o corpo. Bioquímica de encimas que poden, en caso de células vivas excesiva catálise de danos. Para evitar efectos nocivos sobre as encimas necesarias do corpo de regular dalgún xeito o seu traballo.

T. Para. As encimas son proteínas na natureza, son facilmente destruídas en altas temperaturas. proceso de desnaturalización é reversible, pero pode afectar de xeito significativo a substancia.

pH tamén xoga un papel importante na regulación. a actividade máxima da encima é xeralmente observada cun pH neutro (7,0-7,2). Tamén ten encimas que funcionan só baixo condicións acedas ou só en alcalina. Así, nos lisossomas móbiles mantivo un pH abaixo, en que a actividade máxima de encimas hidrolíticas. En caso de contacto accidental co citoplasma, onde o ambiente está máis preto de neutro, a súa actividade pode diminuír. Tal protección "samopoedaniya" está baseado nas características da hidrólasa.

Paga a pena mencionar a importancia da coenzima e cofactor na composición de enzimas. A presenza de vitaminas ou de ións metálicos afecta de forma significativa o funcionamento dalgúns encimas específicas.

Nomenclatura de encimas

Todas as encimas do corpo son chamados segundo a súa pertenza a calquera das clases, así como o substrato co que reaccionan. Ás veces, a nomenclatura sistemática empregada non un, senón dous do substrato no título.

Como exemplos de nomes dalgúns enzimas:

1. As encimas do fígado: lactato degidrogen aza-glutamato-aza-degidrogen.
2. O nome sistemático da encima: lactato + NAD -oksidoredukt-aza.

Preservados e triviais nomes, que non se adhiren ás normas de nomenclatura. Os exemplos son encimas dixestivas: tripsina, quimotripsina, pepsina.

O proceso de síntese de enzimas

As funcións de encimas son determinados, mesmo ao Nel génico. Xa que a molécula é dun modo xeral -. A proteína, ea súa síntese é exactamente o mesmo que os procesos de transcrición e tradución.

encimas de síntese ocorre como segue. Inicialmente, o ADN ler información sobre o enzima desexado para formar ARNm. O ARN mensaxeiro codifica todos os aminoácidos que son parte da encima. Regulación de encimas poden ocorrer ao Nel do ADN, se o produto da reacción catalizada paradas de transcrición de xenes suficientes e, pola contra, se hai unha necesidade no produto, el activa o proceso de transcrición.

Unha vez que o mRNA foi lanzado o citoplasma, o seguinte paso - radiodifusión. En ribosomas retículo endoplasmático sintetizado cadea primaria que consistía de aminoácidos unidos por ligazóns peptídicas. Con todo, a molécula de proteína na estrutura primaria non poden aínda desempeñar a súa función enzimática.

A actividade da encima é dependente de estruturas de proteínas. proteína mesmos EPS ocorre torsión, formando deste xeito en primeiro lugar a estrutura secundaria e terciaria axiña. A síntese dalgunhas encimas é parada nesta fase, pero para mellorar a actividade do catalizador é moitas veces necesaria fixación e coenzima cofactor.

En determinadas áreas do retículo endoplasmático vén adxunto compoñentes orgánicos da encima: azucres, ácidos nucleicos, graxas e vitaminas. Algúns enzimas non pode funcionar sen a presenza da coenzima.

Cofactor ten un papel crucial na formación da estrutura cuaternaria de proteínas. Algunhas das funcións de encimas están dispoñibles só cando a organización dominio da proteína. Por iso, é moi importante para a súa estrutura presenza cuaternario nos que un elo de conexión entre varios glóbulos de proteína é un ión de metal.

Varias formas de encimas

Existen situacións en que é necesaria a presenza de varias encimas que catalizan a mesma reacción, pero difiren un do outro nalgúns aspectos. Por exemplo, a encima pode traballar a 20 graos, pero a 0 grados, non será capaz de desenvolver as súas funcións. Que facer en tal situación, o corpo vivo á xeada?

Este problema está resolto facilmente pola presenza de varias encimas que catalizan a mesma reacción, pero en diferentes condicións de traballo. Existen dous tipos de formas múltiples de encimas:

1. Isoenzimas. Tales proteínas son codificadas por xenes diferentes, son compostos por aminoácidos diferentes, pero catalizar a mesma reacción.
2. múltiples formas verdade. Estas proteínas son transcritos a partir do mesmo xene, pero ocorre en péptidos de modificación de ribosomas. Na saída producido varias formas do mesmo encima.

Como un resultado, varias formas do primeiro tipo é formado ao nivel xenético, cando o segundo - na pos-translacional.

significado encimas

O uso de encimas na medicina se reduce á cuestión de novos medicamentos, como parte das cales as substancias xa están na cantidade correcta. Os científicos aínda non atoparon un xeito para estimular a síntese de enzimas en falta no organismo, pero está amplamente distribuído fármacos que poden facer-se para a duración da súa desvantaxe.

Varios encimas nunha cula para catalizar gran número de reaccións relacionadas co mantemento da vida. Un deses representantes son enizmov nucleases grupo: endonuclease e exonuclease. O seu traballo é o de manter un nivel constante de ácidos nucleicos nunha célula, a eliminación do ADN danado e ARN.

Non esqueza sobre o fenómeno da coagulación do sangue. Como unha medida eficaz de protección, o proceso está controlado por un certo número de encimas. A principal delas é de trombina, que converte o Fibrinógeno en fibrina proteína inactiva activo. A súa rosca crea un tipo de rede que oclui o lugar de lesión do vaso, evitando deste xeito a perda de sangue excesiva.

As encimas son utilizadas na produción de viño, cervexa, a produción de moitos produtos lácteos. Para o alcohol a partir de léveda de glicosa pode ser usado, con todo, para a aparición de éxito deste proceso e extraer suficiente deles.

Feitos interesantes sobre o que non sabía

- Todos os encimas do corpo ten unha enorme masa - 5000 a 1.000.000 Da. Isto é debido á presenza de proteínas na molécula. Para comparación, o peso molecular de glicosa - 180 Si, e dióxido de carbono - un total de 44 Si.

- Ata a data, abriu máis que 2000 encimas que se atopan nas células de varios organismos. Con todo, a maioría destas substancias non son totalmente comprendidos.

- A actividade enzimática é usada para a obtención de post de lavado eficaz. Aquí, encimas cumprir o mesmo papel que o corpo: eles quebran a materia orgánica, e esa propiedade axuda a puntos de combate. Recoméndase a utilización dun tal deterxente, a unha temperatura non superior a 50 graos, doutro xeito pode ir para o proceso de desnaturalización.

- Segundo as estatísticas, o 20% das persoas no mundo sofren coa falta de calquera dos enzimas.

- Sobre as propiedades dos enzimas coñecidas por un longo período de tempo, pero só en 1897, as persoas que non viron as leveduras, e un extracto das súas células poden ser utilizadas para a fermentación de azucre en alcohol.