Funcția enzimelor. Rolul enzimelor în organism

Enzimele sunt proteine ​​globulare care ajută la curgerea tuturor proceselor celulare. Ca toți catalizatorii, nu pot inversa reacția, ci servesc la accelerarea acesteia.

Localizarea enzimei în celulă

În interiorul celulei, enzimele individuale sunt de obicei conținute și acționează în organele strict definite. Localizarea enzimelor este direct legată de funcția pe care această secțiune a celulei o realizează de obicei.

Aproape toate enzimele de glicoliză sunt localizate în citoplasmă. Enzimele ciclului acidului tricarboxilic sunt în matricea mitocondrială. Substanțele active de hidroliză sunt conținute în lizozomi.

Țesuturile și organele individuale de animale și plante diferă nu numai în setul de enzime, ci și în activitatea lor. Această caracteristică a țesuturilor este utilizată în clinică pentru diagnosticarea anumitor boli.

Există, de asemenea, caracteristici de vârstă în activitatea și setul de enzime din țesuturi. Acestea sunt cele mai vizibile în timpul dezvoltării embrionare în diferențierea țesuturilor.

Nomenclatorul enzimelor

Există mai multe sisteme de nume, fiecare dintre ele ținând cont de proprietățile enzimelor în grade diferite.

• Trivial. Numele substanțelor sunt date prin semne aleatorii. De exemplu, pepsin (pepsis - "digestie", greacă.) Și tripsină (tripsis - "diluat", greacă.)
• Rațional. Numele enzimei este compus din substrat și sfârșitul "-as". De exemplu, amilaza accelerează hidroliza amidonului (amilo - "amidon", greacă).
• Moscova. A fost adoptată în 1961 de către Comisia Internațională privind nomenclatura enzimelor la Congresul Internațional V biochimice. Numele substanței este alcătuit dintr-un substrat și o reacție care este catalizată (accelerată) de enzimă. Dacă funcția de enzime este de a transfera un grup de atomi dintr-o moleculă (substrat) la altul (acceptor), catalizatorul include numele și denumirea chimică acceptor. De exemplu, în reacția de transfer al grupei amino de la alanină la acid 2-oksiglutarovuyu participă alanină enzimă: 2-oksoglutarataminotransferaza. Titlul reflectă:
• substrat - alanină;
• acceptor - acid 2-oxoglutaric;
• reacția poartă un grup amino.

Comisia Internațională a elaborat o listă a tuturor enzimelor cunoscute, care este în mod constant suplimentată. Acest lucru se datorează descoperirii de noi substanțe.

Clasificarea enzimelor

Puteți împărți enzimele în grupuri în două moduri. Prima oferă două clase de substanțe:

• simple - constau doar din proteine;
• complex - conține o parte proteică (apoenzima) și nonproteină, numită coenzima.

Partea non-proteică a enzimei complexe poate include vitamine. Interacțiunea cu alte substanțe are loc printr-un centru activ. Întreaga moleculă a enzimei nu participă la proces.

Proprietățile enzimelor, ca și alte proteine, sunt determinate de structura lor. În funcție de aceasta, catalizatorii accelerează doar reacțiile lor.

A doua metodă de clasificare împarte substanțele în funcție de funcția pe care o exercită enzimele. Rezultatul este de șase clase:

• oxidoreductaza;
• transferaza;
• hidrolază;
• izomeraza;
• liază;
• ligază.

Acestea sunt grupuri general acceptate, ele diferă nu numai în ceea ce privește tipurile de reacții care reglează enzimele lor. Substanțele diferitelor grupuri diferă în structură. Funcțiile enzimelor din celulă, prin urmare, nu pot fi aceleași.

Oxidoreductazele - reducerea oxidării

Funcția principală a enzimelor din primul grup este accelerarea reacțiilor de reducere a oxidării. O caracteristică caracteristică: capacitatea de a forma lanțuri de enzime oxidative în care electronii sau atomii de hidrogen sunt transportați de la primul substrat la acceptorul final. Aceste substanțe sunt împărțite în funcție de principiul muncii sau de locul de muncă în reacție.

1. Dehidrogenazele aerobe (oxidaze) accelerează transferul electronilor sau protonilor direct la atomii de oxigen. Celulele anaerobe fac același lucru, dar în reacții care au loc fără transferul electronilor sau a atomilor de hidrogen la atomii de oxigen.
2. Dehidrogenazele primare catalizează eliminarea atomilor de hidrogen din substanța oxidabilă (substrat primar). Secundar - accelerarea îndepărtării atomilor de hidrogen din substratul secundar, acestea au fost obținute cu ajutorul dehidrogenazei primare.

O altă caracteristică: fiind un catalizator din două componente cu un set foarte limitat de coenzimă (grup activ), ei pot accelera set de o varietate de reacții de oxidoreducere. Acest lucru se realizează printr-un număr mare de opțiuni: aceeași coenzimă se poate alătura diferitelor apoenzime. În fiecare caz, se obține o oxidoreductază specială cu proprietățile sale.

Există o altă funcție a enzimelor acestui grup, care nu pot fi ignorate - accelerează fluxul de procese chimice asociate cu eliberarea de energie. Astfel de reacții sunt numite exoterme.

Transferuri - transportatori

Aceste enzime îndeplinesc funcția de accelerare a reacțiilor de transfer de reziduuri moleculare și de grupări funcționale. De exemplu, fosfofructokinaza.

Există opt grupe de catalizatori, pe baza grupului tolerat. Să ne gândim doar la unii dintre ei.

1. Fosfotransferaze - ajuta la transportul reziduurilor acid fosforic. Ele sunt împărțite în subclase în funcție de destinație (alcool, carboxil și altele).
2. Aminotransferaza - accelerează reacțiile de renaminație a aminoacidului.
3. Glicoziltransferazele - transferă resturile de glicozil din molecule de esteri fosfat în molecule de mono- și polizaharide. Asigurarea reacției de descompunere și sinteză a oligo- sau polizaharidelor în organismele de plante și animale. De exemplu, aceștia sunt implicați în dezintegrarea sucrozei.
4. Aciltransferazele poartă resturile de acizi carboxilici la amine, alcooli și aminoacizi. Acil-coenzima-A este o sursă universală de grupări acil. Acesta poate fi considerat un grup activ de aciltransferaze. Cel mai adesea se transferă acid acil acetic.

Hidrolase - scindate cu apă

În acest grup, enzimele acționează ca catalizatori pentru reacțiile de scindare (mai puțin adesea sinteza) a compușilor organici în care participă apa. Substanțele din acest grup sunt conținute în celule și în sucul digestiv. Moleculele de catalizatori din tractul gastrointestinal constau dintr-o componentă.

Locul localizării acestor enzime este lizozomii. Aceștia îndeplinesc funcțiile protectoare ale enzimelor din celulă: ei rup substanțele străine care au trecut prin membrană. De asemenea, ele distrug acele substanțe care nu mai sunt necesare celulei, pentru care lizozomii au fost poreclit ordonatori medicali.

O altă "poreclă" este sinuciderea celulară, deoarece acestea sunt instrumentul principal pentru autoliza celulei. Dacă a existat o infectie, proces inflamator a început, membrana devine hidrolază permeabilă și lysosomal afară în citoplasmă, distrugând totul în calea sa și distrugerea celulei.

Separați mai multe tipuri de catalizatori din acest grup:

• esterases - sunt responsabili pentru hidroliza esterilor de alcooli;
• glicozidază - accelerează hidroliza glicozidelor, în funcție de izomerul pe care acționează, eliberează alfa - sau beta-glicozidază;
• hidrolază peptid - responsabilă pentru hidroliza legăturilor peptidice în proteine, și în anumite condiții și pentru sinteza lor, dar această metodă nu este folosită în sinteza proteinelor în celulele vii;
• amidazele - sunt responsabile pentru hidroliza amidelor acide, de exemplu ureaza catalizează descompunerea ureei la amoniac și apă.

Izomeraza - transformarea moleculei

Aceste substanțe accelerează modificările într-o singură moleculă. Ele pot fi geometrice sau structurale. Acest lucru se poate întâmpla în moduri diferite:

• transferul de atomi de hidrogen;
• mișcarea grupului fosfat;
• schimbarea aranjamentului grupărilor atomice în spațiu;
• mișcarea unei legături duble.

Izomerizarea poate fi afectată de acizi organici, carbohidrați sau aminoacizi. Izomerazele pot transforma aldehidele în cetone și, invers, forma cis poate fi rearanjată într-o formă trans și invers. Pentru a intelege mai bine ce functie au enzimele acestui grup, este necesar sa cunoasteti diferenta dintre izomeri.

Lyazes leagă legăturile

Aceste enzime accelerează descompunerea ne-hidrolitică a compușilor organici de-a lungul legăturilor:

• legături carbon-carbon;
• fosfor-oxigen;
• carbon-sulf;
• carbon-azot;
• carbon-oxigen.

În acest caz, produse simple, cum ar fi dioxid de carbon, apă, amoniac și legături duble sunt închise. Puține dintre aceste reacții pot merge în direcția opusă, enzimele corespunzătoare catalizează procesele nu numai degradării, ci și sinteza, în condiții adecvate.

Clasificarea lizelor are loc în funcție de tipul conexiunii pe care o rupe. Sunt enzime complexe.

Ligase este cusută împreună

Funcția principală a enzimelor acestui grup este accelerarea reacțiilor de sinteză. Particularitatea lor este conjugarea creației cu dezintegrarea substanțelor care sunt capabile să dea energie pentru realizarea procesului biosintetic. Există șase subclase în funcție de tipul de comunicare format. Cinci dintre ele sunt identice cu subgrupurile de liză, iar al șaselea este responsabil pentru crearea unei legături "azot-metal".

Unele ligaze sunt implicate în procesele de celule deosebit de importante. De exemplu, ligatura ADN este implicată în replicare deoxiribonucleic. Creează pauze de o singură tijă, creând noi legături fosfodiesterol. Este cea care unește fragmentele din Okaucas.

Aceeași enzimă este utilizată activ în ingineria genetică. El permite oamenilor de știință să coasă Molecule ADN din piesele de care au nevoie, creând lanțuri unice de acid deoxiribonucleic. Ei pot pune orice informație, creând astfel o fabrică pentru producerea proteinelor necesare. De exemplu, puteți coase o bucată de ADN în ADN-ul care este responsabil pentru sinteza insulinei. Și când celula își va difuza propriile proteine, în același timp va face substanța utilă necesară în scopuri medicale. Poate fi eliminat și va ajuta foarte mulți oameni bolnavi.

Rolul enorm al enzimelor în organism

Ele pot crește rata de reacție mai mult de zece ori. Este necesar doar pentru funcționarea normală a celulei. Și enzimele sunt implicate în fiecare reacție. Prin urmare, funcțiile enzimelor din organism sunt diverse, la fel ca toate procesele care au loc. O întrerupere a activității acestor catalizatori duce la consecințe grave.

Enzimele enumerate pe scară largă în industria alimentară, industria ușoară, medicamente: utilizate pentru fabricarea brânzeturilor, cârnaților, conservelor, fac parte din pulberi de spălare. Ele sunt, de asemenea, utilizate în producția de materiale fotografice.