Apakah fungsi protein enzim? Fungsi enzim protein: contoh

Kerja-kerja badan kita - satu proses yang sangat kompleks di mana berjuta-juta sel yang terlibat, beribu-ribu bahan-bahan yang berbeza. Tetapi ada satu kawasan yang sepenuhnya bergantung kepada protein tertentu, tanpa yang kehidupan manusia atau haiwan akan menjadi benar-benar mustahil. Seperti yang anda mungkin meneka, kita bercakap sekarang tentang enzim.

Hari ini kita akan mempertimbangkan enzim fungsi protein. Ini adalah kawasan utama biokimia.

Kerana asas bahan-bahan ini kebanyakannya protein, maka mereka boleh dianggap oleh mereka. Anda perlu tahu bahawa untuk enzim kali pertama terdapat di 30-an abad ke-19, hanya para saintis mengambil masa lebih daripada satu abad, untuk tiba di definisi lebih kurang seragam untuk mereka. Jadi apa fungsi dilakukan oleh enzim protein? Pada ini, serta struktur dan tindak balas satu contoh yang sebenar, anda akan belajar dari artikel ini.

Anda perlu memahami bahawa tidak setiap protein boleh menjadi enzim, walaupun dalam teori. protein globular hanya membentuk mampu mempamerkan aktiviti pemangkin berkenaan dengan sebatian organik yang lain. Seperti semua sebatian semula jadi di dalam kelas ini, enzim terdiri daripada sisa-sisa asid amino. Ambil perhatian bahawa fungsi enzim protein (contoh-contoh yang akan berada di dalam artikel) boleh dilakukan hanya oleh seorang yang jisim molar adalah lebih kecil daripada 5000.

Apakah yang dimaksudkan dengan enzim, definisi moden

Enzim - satu pemangkin biologi asal. Mereka mempunyai keupayaan untuk mempercepatkan tindak balas, disebabkan oleh hubungan rapat antara bahan tindak balas (substrat). Kita boleh mengatakan bahawa fungsi enzim protein - satu proses beberapa pemangkinan tindak balas biokimia yang unik kepada organisma hidup. Hanya sebahagian kecil daripada mereka boleh diterbitkan semula di dalam makmal.

Perlu diingatkan bahawa di kawasan ini terdapat beberapa kejayaan pada tahun-tahun kebelakangan ini. Para saintis telah secara beransur-ansur datang dekat dengan mewujudkan enzim tiruan yang boleh digunakan bukan hanya untuk tujuan ekonomi, tetapi juga perubatan. Ia dibangunkan enzim yang berkesan boleh memusnahkan walaupun kawasan kecil kanser yg baru jadi.

Bahagian manakah pada enzim yang terlibat secara langsung dalam tindak balas?

Ambil perhatian bahawa, dalam hubungan dengan substrat tidak termasuk seluruh badan enzim, tetapi hanya sebahagian kecil yang dipanggil tapak aktif. Ini adalah harta utama mereka saling melengkapi. Konsep ini membayangkan bahawa enzim sangat sesuai untuk substrat dalam bentuk dan sifat-sifat fizikal dan kimia mereka. Kita boleh mengatakan bahawa fungsi enzim dalam kes ini adalah seperti berikut:

• air mereka turun dari permukaan shell.
• Terdapat ubah bentuk tertentu (polarisasi, sebagai contoh).
• Selepas itu mereka disusun dalam cara yang khusus di dalam ruang, sambil bergerak lebih dekat dengan satu sama lain.

Faktor-faktor ini membawa kepada pecutan tindak balas. Sekarang, mari kita membuat perbandingan antara enzim dan pemangkin bukan organik.

Seperti yang anda lihat, fungsi enzim protein memerlukan kekhususan. Dengan sendirinya juga akan menambah bahawa banyak protein ini mempunyai juga spesies tertentu. Ringkasnya, enzim manusia tidak sesuai untuk babi guinea.

Maklumat penting tentang struktur enzim

Struktur sebatian ini adalah terpencil serta-merta tiga peringkat. Struktur utama boleh dikenal pasti oleh sisa-sisa asid amino yang merupakan sebahagian daripada enzim. Oleh kerana fungsi enzim protein, contoh-contoh yang kita telah berulang kali disebut dalam artikel ini, boleh dilakukan oleh beberapa kategori sebatian, untuk mengenal pasti mereka dengan tepat atas dasar ini adalah agak nyata.

Untuk peringkat menengah, dengannya aksesori ini telah dipilih melalui jenis tambahan bon yang mungkin berlaku antara sisa-sisa asid amino. Ini hidrogen komunikasi, elektrostatik, hidrofobik, dan Van der Waals interaksi. Hasil daripada ketegangan yang menyebabkan sambungan ini di bahagian yang berlainan enzim yang dihasilkan α-helix, gelung dan β-helai.

Struktur pengajian tinggi adalah hasil daripada fakta bahawa bahagian yang agak besar rantai polipeptida hanya lipat. Lembar yang terhasil adalah dipanggil domain. Akhirnya, pembentukan akhir struktur ini berlaku hanya selepas interaksi stabil diwujudkan antara domain yang berbeza. Perlu diingat bahawa pembentukan domain sendiri pergi dengan cara yang benar-benar bebas daripada satu sama lain.

Beberapa ciri-ciri domain

Biasanya, rantaian polipeptida dari mana ia dibentuk, terdiri daripada kira-kira 150 residu asid amino. Apabila domain berinteraksi antara satu sama lain, membentuk titisan. Oleh kerana fungsi dilakukan oleh enzim dengan laman web yang aktif berdasarkan mereka, perlu memahami kepentingan proses ini.

Domain sendiri dicirikan oleh fakta bahawa antara sisa-sisa asid amino dalam struktur terdapat banyak interaksi. Bilangan mereka adalah lebih tinggi bagi mereka tindak balas antara domain sendiri. Oleh itu, rongga di antara mereka yang agak "terdedah" kepada tindakan pelbagai pelarut organik. Jumlah perintah 20-30 angstrom padu yang sesuai dengan beberapa molekul air. domain yang berbeza sering mempunyai struktur tiga dimensi yang benar-benar unik, yang dikaitkan dengan pelaksanaan fungsinya sama sekali berbeza.

laman web yang aktif

Sebagai peraturan, dengan laman web yang aktif terletak ketat antara domain. Oleh itu, setiap yang memainkan peranan yang sangat penting dalam perjalanan tindak balas. Oleh kerana perjanjian ini daripada domain mendapati fleksibiliti yang besar, mobiliti dalam bidang enzim. Ini adalah amat penting, kerana fungsi enzim dilakukan hanya mereka sebatian yang sesuai boleh mengubah kedudukan spatial itu.

Antara panjang polipeptida bon dalam tubuh enzim, dan dengan fungsi bagaimana kompleks ia dilaksanakan, terdapat hubungan langsung. peranan komplikasi kedua dicapai dengan membentuk tapak aktif tindak balas di antara domain pemangkin dan disebabkan oleh pembentukan domain yang baru.

Sesetengah protein, enzim (contoh - lysozyme dan glikogen) boleh berbeza dari segi saiz (129 dan 842 residu asid amino, masing-masing), walaupun tindak balas adalah pemangkin belahan ikatan kimia daripada jenis yang sama. Perbezaannya ialah enzim lebih besar dan besar mampu untuk lebih mengawal kedudukannya dalam ruang, yang memastikan kestabilan dan lebih besar kelajuan tindak balas.

Pengelasan utama enzim

Pada masa ini diterima dan meluas di dunia adalah klasifikasi standard. Menurut beliau, ia berdiri enam kelas teras, dengan subkelas berkaitan. Kami menganggap hanya asas. Di sini mereka adalah:

1. Oxidoreductases. Fungsi enzim dalam kes ini - rangsangan tindak balas redoks.

2. Transferases. Boleh melaksanakan substrat pemindahan antara kumpulan-kumpulan berikut:

• unit satu karbon.
• Kekal aldehid dan keton.
• Asil dan glycosyl komponen.
• Alkil (sebagai pengecualian tidak boleh menanggung CH3) sisa.
• pangkalan nitrogenous.
• Kumpulan yang mengandungi fosforus.

3. Hydrolases. Dalam kes ini, fungsi enzim adalah untuk bersatu protein daripada jenis-jenis sebatian:

• Ester.
• Glikosida.
• Ester, dan thioesters.
• bon jenis peptida.
• jenis hubungan CN (kecuali semua peptida yang sama).

4. Lyases. Mampu melepaskan diri kumpulan dengan pembentukan seterusnya ikatan kembar. Tambahan pula, terdapat boleh melaksanakan proses songsang: menyertai kumpulan terpilih untuk menggandakan bon.

5. Isomerases. Dalam kes ini, fungsi enzim protein adalah rumit tindak balas pemangkinan isomerik. Kumpulan ini termasuk enzim berikut:

• Racemase, epimerase.
• Tsistransizomerazy.
• oxidoreductases intramolecular.
• transferases intramolecular.
• lyase intramolecular.

6. Ligases (atau dikenali sebagai synthetase). Ia digunakan untuk membelah ATP manakala membentuk beberapa sambungan.

Ia adalah mudah untuk melihat bahawa fungsi enzim protein adalah amat penting, kerana mereka adalah untuk beberapa kawalan ke tahap hampir semua tindak balas yang berlaku setiap saat dalam badan anda.

Apa yang tinggal enzim selepas interaksi dengan substrat?

Selalunya, enzim ialah protein globular asal, pusat aktif yang diwakili oleh sisa-sisa asid amino yang sama. Dalam semua kes lain, di bahagian tengah dengan kukuh yang berkaitan dengannya kumpulan prostetik atau koenzim (ATP, sebagai contoh), hubungan adalah lebih lemah. A pemangkin dipanggil holoenzyme, dan sisa, selepas penyingkiran ATP apoenzyme yang terbentuk.

Oleh itu, menurut ciri ini enzim dikelaskan kepada kumpulan-kumpulan berikut:

• hydrolase mudah, lyase, dan isomerase, yang biasanya tidak mengandungi asas koenzim.
• protein enzim (contoh - beberapa transaminase) yang terdiri daripada kumpulan prostetik (asid lipoic, sebagai contoh). Kumpulan ini termasuk banyak peroxidase.
• Enizmy yang mana yang diperlukan pertumbuhan semula koenzim. Ini termasuk kinases, serta sebahagian besar oxidoreductases.
• pemangkin lain, komposisi yang belum difahami sepenuhnya.

Semua bahan-bahan yang merupakan sebahagian daripada kumpulan pertama, digunakan secara meluas dalam industri makanan. Semua pemangkin lain memerlukan keadaan yang sangat khusus untuk pengaktifan, dan oleh itu hanya bekerja di dalam badan, atau dalam beberapa eksperimen makmal. Oleh itu, fungsi enzim - ini adalah tindak balas yang sangat khusus, yang terdiri dalam merangsang (pemangkinan) tindak balas dalam beberapa jenis keadaan yang jelas tubuh manusia atau haiwan.

Apa yang berlaku di tapak aktif, atau mengapa enzim berfungsi dengan berkesan?

Kami telah berulang kali berkata bahawa kunci kepada pemahaman pemangkinan enzim ialah kejadian pusat aktif. Ia adalah di sana yang mengikat tertentu substrat, yang dalam keadaan sedemikian adalah lebih aktif bertindak balas. Untuk membolehkan anda untuk memahami kerumitan reaksi sedang dijalankan di luar sana, memberi contoh yang mudah berlaku penapaian glukosa, ia adalah perlu apabila 12 enzim! Sama-sama interaksi sukar menjadi mungkin hanya disebabkan oleh hakikat bahawa protein yang menawarkan fungsi enzim mempunyai tahap tertinggi kekhususan.

Jenis enzim kekhususan

Ia adalah mutlak. Dalam kes ini, spesifikasi yang dipaparkan hanya satu, ketat ditakrifkan jenis enzim. Oleh itu, urease berinteraksi hanya dengan urea. Susu laktosa kerana ia memasuki tindak balas di bawah apa-apa syarat. Itulah apa fungsi dilakukan oleh protein, enzim dalam badan.

Di samping itu, kumpulan itu bukan kekhususan mutlak sesuatu yang luar biasa. Seperti yang dapat difahami dari nama, dalam kes ini terdapat "penerimaan" tegas ke kelas sebatian organik (ester, termasuk alkohol kompleks atau aldehid). Sebagai contoh, pepsin, yang merupakan salah satu daripada enzim utama perut, hanya menunjukkan kekhususan untuk hidrolisis ikatan peptida. Alkohol dehidrogenase berinteraksi secara eksklusif dengan alkohol dan tidak laktikodegidraza dibahagi apa-apa selain daripada asid alpha-hydroxy.

Ia juga berlaku bahawa ciri fungsi enzim kumpulan tertentu sebatian, tetapi di bawah syarat-syarat tertentu, enzim boleh bertindak ke atas agak berbeza daripada utama "tujuan" mereka sesuatu bahan. Dalam kes ini, pemangkin "cenderung" kepada kelas tertentu bahan-bahan, tetapi di bawah syarat-syarat tertentu ia boleh pecah dan sebatian lain (tidak semestinya bersamaan). Walau bagaimanapun, dalam kes ini, tindak balas akan pergi lebih perlahan.

Terkenal dengan keupayaan trypsin untuk bertindak ke atas bon peptida, tetapi tidak ramai yang tahu bahawa protein ini yang melaksanakan fungsi enzim dalam saluran gastrousus, juga boleh bertindak balas dengan sebatian ester yang berbeza.

Akhir sekali, terdapat kekhususan optik. Enzim ini boleh berinteraksi dengan pelbagai bahan-bahan dalam senarai sepenuhnya, tetapi hanya di bawah keadaan bahawa mereka mempunyai ciri-ciri optik yang jelas. Oleh itu, fungsi enzim protein dalam kes ini adalah hampir sama dengan prinsip tindakan tidak enzim, pemangkin dan asal bukan organik.

Apakah faktor yang menentukan kecekapan pemangkinan?

Hari ini, ia dipercayai bahawa faktor yang menentukan ijazah yang sangat tinggi kecekapan enzim ialah:

• menumpukan perhatian kesan.
• kesan orientasi spatial.
• Kepelbagaian fungsi pusat tindak balas aktif.

Secara umum, kesan kepekatan bahan tidak berbeza daripada yang dalam tindak balas pemangkinan bukan organik. Dalam kes ini, kepekatan substrat itu, yang beberapa kali lebih besar daripada nilai yang sama untuk semua perkara-perkara lain jumlah penyelesaian di pusat aktif. Di pusat tindak balas terpilih menyusun bahan molekul yang mesti bertindak balas dengan satu sama lain. Ia tidak sukar untuk meneka bahawa kesan ini membawa kepada peningkatan dalam kadar tindak balas kimia beberapa arahan magnitud.

Apabila proses kimia standard berlaku, ia adalah amat penting, yang merupakan sebahagian daripada molekul berinteraksi akan berlanggar antara satu sama lain. Ringkasnya, bahan molekul pada masa perlanggaran mesti tegas berorientasikan relatif kepada satu sama lain. Kerana kenyataan yang dilakukan di bawah paksaan, maka semua komponen terlibat disusun dalam garis tertentu, tindak balas pemangkinan dipercepatkan oleh kira-kira tiga perintah apa-apa pula di tapak aktif enzim.

Di bawah multifunctionality dalam kes ini ia merujuk kepada harta semua komponen tapak aktif pada masa yang sama (atau ketat diselaraskan) bertindak atas molekul "dirawat" bahan. Mana satu (molekul) tidak hanya sesuai ditetapkan dalam ruang (lihat. Di atas), tetapi juga ada perubahan ciri-cirinya. Semua ini bersama-sama membawa kepada hakikat bahawa enzim menjadi lebih mudah untuk bertindak pada substrat seperti yang diperlukan.