Công việc của cơ thể chúng ta – một quá trình rất phức tạp, trong đó hàng triệu tế bào tham gia, hàng ngàn chất khác nhau. Nhưng có một khu vực mà là hoàn toàn phụ thuộc vào các protein cụ thể, mà không có đời sống con người hoặc động vật sẽ hoàn toàn không thể. Như bạn có thể đoán, chúng ta đang nói bây giờ về các enzym.
Hôm nay chúng ta sẽ xem xét các enzyme chức năng của protein. Đây là một khu vực chủ yếu của hóa sinh.
Kể từ khi nền tảng của các chất này chủ yếu là protein, sau đó họ có thể được xem xét bởi chúng. Bạn nên biết rằng đối với các enzym lần đầu tiên được phát hiện vào những năm 30 của thế kỷ 19, chỉ có các nhà khoa học mất hơn một thế kỷ, để đi đến một định nghĩa nhiều hay ít thống nhất cho họ. Vì vậy, những gì chức năng được thực hiện bởi các enzyme protein? Về vấn đề này, cũng như cấu trúc và các phản ứng trong những ví dụ của họ, bạn sẽ học hỏi từ bài viết này.
Bạn cần phải hiểu rằng không phải tất cả các protein có thể là một enzyme, ngay cả về mặt lý thuyết. protein hình cầu chỉ tạo khả năng trưng bày hoạt động xúc tác đối với các hợp chất hữu cơ khác với. Như với tất cả các hợp chất tự nhiên trong lớp này, các enzym được cấu tạo của amino acid. Lưu ý rằng chức năng enzyme protein (ví dụ trong số đó sẽ được trong bài viết) có thể được thực hiện chỉ bởi một người có khối lượng phân tử nhỏ hơn 5000.
một loại enzyme, là gì định nghĩa hiện đại
Enzym – một chất xúc tác sinh học của xứ. Họ có khả năng tăng tốc phản ứng, do sự tiếp xúc gần gũi giữa các chất phản ứng (chất nền). Chúng tôi có thể nói rằng chức năng enzyme protein – một quá trình một số xúc tác các phản ứng sinh hóa mà là duy nhất cho một cơ thể sống. Chỉ một phần nhỏ trong số họ có thể được sao chép trong phòng thí nghiệm.
Cần lưu ý rằng trong lĩnh vực này đã có một số bước đột phá trong những năm gần đây. Các nhà khoa học đã dần dần đến gần để tạo ra các enzym nhân tạo có thể được sử dụng không chỉ cho các mục đích kinh tế, mà còn thuốc. Nó được phát triển enzym có hiệu quả có thể tiêu diệt thậm chí khu vực nhỏ của ung thư phôi thai.
Phần nào của các enzym tham gia trực tiếp trong phản ứng?
Lưu ý rằng, tiếp xúc với bề mặt không bao gồm toàn bộ cơ thể của enzyme, nhưng chỉ một phần nhỏ trong số đó được gọi là vị trí hoạt động. Đây là tài sản chính của họ về bổ sung. Khái niệm này ngụ ý rằng các enzyme là lý tưởng để các chất nền trong các hình thức và tính chất vật lý và hóa học của chúng. Chúng tôi có thể nói rằng chức năng của enzyme trong trường hợp này là như sau:
nước của họ đi xuống từ bề mặt vỏ.
Có một biến dạng nhất định (phân cực, ví dụ).
Sau đó họ được sắp xếp theo một cách đặc biệt trong không gian, trong khi di chuyển gần hơn với nhau.
Những yếu tố dẫn đến sự tăng tốc của phản ứng. Bây giờ, chúng ta hãy làm một so sánh giữa các enzym và các chất xúc tác vô cơ.
Như bạn có thể thấy, các chức năng của enzyme protein đòi hỏi đặc hiệu. Bởi chính nó cũng sẽ bổ sung thêm rằng nhiều người trong các protein này cũng có loài cụ thể. Đơn giản chỉ cần đặt, các enzym con người hầu như không thích hợp cho một con lợn guinea.
Thông tin quan trọng về cấu trúc của enzyme
Cấu trúc của các hợp chất này được tách ra ngay lập tức ba cấp độ. Cấu trúc chính có thể được xác định bởi các amino acid là một phần của các enzym. Kể từ khi chức năng enzyme protein, ví dụ về mà chúng tôi đã nhiều lần được trích dẫn trong bài viết này, có thể được thực hiện chỉ bởi một số loại hợp chất, để xác định chúng một cách chính xác trên cơ sở đó là khá thực tế.
Đối với cấp trung học, các phụ kiện sung được xác định bằng phương pháp loại bổ sung của trái phiếu có thể xảy ra giữa các amino acid. hydro này thông tin liên lạc, điện, kỵ nước, và der Waals tương tác Van. Như một kết quả của sự căng thẳng gây ra những kết nối này trong các phần khác nhau của enzyme sản xuất α-xoắn, vòng lặp và β-sợi.
Cấu trúc đại học là kết quả của sự kiện là phần tương đối lớn của chuỗi polypeptide đơn giản là gấp. Những sợi kết quả là được gọi là lĩnh vực. Cuối cùng, sự hình thành cuối cùng của cấu trúc này diễn ra chỉ sau khi một sự tương tác ổn định thành lập giữa các lĩnh vực khác nhau. Nên nhớ rằng sự hình thành của các lĩnh vực mình đi một cách hoàn toàn độc lập với nhau.
Một số đặc điểm miền
Thông thường, các chuỗi polypeptide mà từ đó chúng được hình thành, bao gồm khoảng 150 amino acid. Khi lĩnh vực tương tác với nhau, tạo thành giọt. Kể từ khi chức năng được thực hiện bởi các trang web hoạt động enzyme dựa vào chúng, nên hiểu tầm quan trọng của quá trình này.
Tên miền riêng của mình được đặc trưng bởi thực tế là giữa amino acid trong cấu trúc của nó có rất nhiều tương tác. số của họ là cao hơn rất nhiều đối với những phản ứng giữa bản thân lĩnh vực. Như vậy, khoang giữa chúng tương đối “dễ bị tổn thương” cho hành động của dung môi hữu cơ khác nhau. Khối lượng của trật tự từ 20-30 angstrom khối phù hợp với nhiều phân tử nước. lĩnh vực khác nhau thường có một cấu trúc ba chiều hoàn toàn độc đáo, đó là liên kết với việc thực hiện các chức năng hoàn toàn khác nhau.
các trang web hoạt động
Như một quy luật, các trang web hoạt động đều nằm đúng giữa các lĩnh vực. Theo đó, mỗi trong số đó đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình phản ứng. Do sự sắp xếp này của các lĩnh vực tìm thấy sự linh hoạt đáng kể, sự nhanh nhẹn trong lĩnh vực enzyme. Đây là cực kỳ quan trọng, vì các chức năng enzym được thực hiện chỉ có những hợp chất phù hợp có thể thay đổi vị trí không gian của nó.
Giữa chiều dài trái phiếu polypeptide trong cơ thể của enzyme, và bởi các chức năng như thế nào phức tạp mà họ thực hiện, có một liên kết trực tiếp. vai trò phức tạp cả đạt được bằng cách hình thành các vị trí hoạt động của phản ứng giữa miền xúc tác và do sự hình thành các lĩnh vực hoàn toàn mới.
Một số protein, enzyme (ví dụ – lysozyme và glycogen) có thể khác nhau rất nhiều về kích thước (129 và 842 amino acid, tương ứng), mặc dù phản ứng được xúc tác phân cắt của liên kết hóa học của các loại tương tự. Sự khác biệt là các enzym lớn hơn và lớn có thể kiểm soát tốt hơn vị trí của nó trong không gian, đảm bảo sự ổn định lớn hơn và tốc độ của phản ứng.
Việc phân loại chính của các enzym
1. Oxidoreductases. Chức năng của các enzyme trong trường hợp này – kích thích các phản ứng oxi hóa khử.
2. Transferases. Có thể thực hiện các chất chuyển giữa các nhóm sau:
đơn vị One-carbon.
Còn lại của aldehyt và xeton.
Acyl và glycosyl thành phần.
Alkyl (như là một ngoại lệ không thể chịu đựng CH3) dư lượng.
căn cứ đạm.
Nhóm có chứa phốt pho.
3. Hydrolases. Trong trường hợp này, các chức năng của enzyme là để tách các protein của các loại sau đây của các hợp chất:
Este.
Glycosides.
Este và thioesters.
trái phiếu loại peptide.
loại mối quan hệ CN (trừ các peptide giống nhau).
4. Lyases. Có khả năng tách rời nhóm với hình tiếp theo của một liên kết đôi. Hơn nữa, có thể thực hiện quá trình nghịch đảo: tham gia nhóm được lựa chọn để tăng gấp đôi trái phiếu.
5. isomerase. Trong trường hợp này, các chức năng của enzyme protein phức tạp phản ứng xúc tác đồng phân. Nhóm này bao gồm các enzym sau:
Racemase, epimerase.
Tsistransizomerazy.
oxidoreductases nội phân tử.
transferases nội phân tử.
lyase nội phân tử.
6. ligases (hay còn gọi là synthetase). Chúng được sử dụng để tách của ATP trong khi hình thành một số kết nối.
Nó rất dễ dàng để nhận thấy rằng các chức năng của enzyme protein là vô cùng quan trọng, vì họ là đối với một số kiểm soát mức độ hầu như tất cả các phản ứng diễn ra mỗi giây trong cơ thể bạn.
Những gì còn lại của enzyme sau khi tương tác với các chất nền?
Thông thường, các enzyme là một protein có nguồn gốc hình cầu, trung tâm hoạt động trong số đó được thể hiện bằng cùng một amino acid của nó. Trong mọi trường hợp khác, ở phần trung tâm kết nối vững chắc với nó nhóm giả hoặc coenzyme (ATP, ví dụ), mối quan hệ là yếu hơn nhiều. Một chất xúc tác gọi là holoenzyme, và dư lượng của nó, sau khi loại bỏ các apoenzyme ATP hình thành.
Như vậy, theo tính năng này enzyme phân thành các nhóm sau:
Đơn giản hydrolase, lyase, và isomerase, mà nói chung không chứa cơ sở coenzyme.
protein enzyme (ví dụ – một số transaminase) bao gồm một nhóm giả (axit lipoic, ví dụ). Nhóm này bao gồm nhiều peroxidase.
Enizmy mà cần tái tạo coenzyme. Chúng bao gồm kinase, cũng như hầu hết các oxidoreductases.
chất xúc tác khác, các thành phần trong đó là không hiểu chưa đầy đủ.
Tất cả các chất mà là một phần của nhóm đầu tiên, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm. Tất cả các chất xúc tác khác đòi hỏi điều kiện rất cụ thể để kích hoạt nó, và do đó chỉ có tác dụng trong cơ thể, hoặc trong một số thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Như vậy, chức năng của enzyme – đây là một phản ứng rất cụ thể, trong đó bao gồm trong việc kích thích (xúc tác) phản ứng trong một số loại điều kiện rõ ràng của cơ thể con người hoặc động vật.
Chuyện gì xảy ra tại vị trí hoạt động, hoặc lý do tại sao các enzym làm việc rất hiệu quả?
Chúng tôi đã nhiều lần nói rằng chìa khóa để hiểu biết về xúc tác enzyme là việc tạo ra các trung tâm hoạt động. Chính ở đó mà những ràng buộc cụ thể của bề mặt, mà trong điều kiện như vậy là nhiều tích cực hơn phản ứng. Để cho bạn hiểu sự phức tạp của các phản ứng được thực hiện ở đó, đưa ra một ví dụ đơn giản để xảy ra quá trình lên men glucose, nó là cần thiết một lần 12 enzyme! Tương tự tương tác khó khăn trở thành có thể chỉ do thực tế rằng một loại protein mà thực hiện chức năng của enzyme có mức độ cao nhất của đặc hiệu.
Các loại enzyme đặc hiệu
Nó là tuyệt đối. Trong trường hợp này, các đặc trưng được hiển thị chỉ có một, được xác định đúng loại enzyme. Như vậy, urease chỉ tương tác với urê. Với sữa lactose như nó đi vào phản ứng dưới bất kỳ điều kiện. Đó là những gì chức năng được thực hiện bởi các protein, enzyme trong cơ thể.
Bên cạnh đó, nhóm không phải là phổ biến đặc hiệu tuyệt đối. Như có thể hiểu từ tên gọi, trong trường hợp này có “tiếp nhận” Nghiêm một lớp học của các hợp chất hữu cơ (este, trong đó có rượu phức tạp hoặc aldehyt). Ví dụ, pepsin, đó là một trong những enzyme quan trọng của dạ dày, chỉ cho thấy đặc hiệu cho quá trình thủy phân của liên kết peptide. Alcohol dehydrogenase tương tác độc quyền với rượu và laktikodegidraza không chia bất cứ điều gì khác hơn là axit alpha-hydroxy.
Nó cũng xảy ra rằng các đặc tính chức năng của enzyme của một nhóm đặc biệt các hợp chất, nhưng trong điều kiện nhất định, các enzym có thể hoạt động trên khá khác biệt so với chính “mục đích” của họ về một chất. Trong trường hợp này, chất xúc tác “xu hướng” tới lớp nhất định các chất, nhưng trong điều kiện nhất định nó có thể tách và các hợp chất khác (không nhất thiết phải tương đương). Tuy nhiên, trong trường hợp này, phản ứng sẽ đi chậm hơn.
Rộng rãi biết đến với khả năng của trypsin để hành động liên kết peptide, nhưng ít người biết rằng protein này mà thực hiện chức năng của enzym trong đường tiêu hóa, cũng có thể phản ứng với các hợp chất este khác nhau.
Cuối cùng, có tính đặc hiệu của quang. Những enzyme có thể tương tác với một loạt các chất liệt kê hoàn toàn, nhưng chỉ với điều kiện họ có một tính chất quang học được xác định rõ. Như vậy, chức năng của enzyme protein trong trường hợp này rất giống với nguyên tắc hành động không phải là enzyme, chất xúc tác và nguồn gốc vô cơ.
Những yếu tố nào xác định hiệu quả của xúc tác?
Ngày nay, người ta tin rằng yếu tố quyết định một mức độ rất cao về hiệu quả của các enzym là:
tập trung có hiệu lực.
không gian hiệu lực định hướng.
Sự linh hoạt của trung tâm phản ứng tích cực.
Nói chung, ảnh hưởng của nồng độ chất không khác với trong các phản ứng xúc tác vô cơ. Trong trường hợp này, nồng độ chất nền như vậy, mà là lớn hơn một giá trị tương tự cho tất cả những thứ khác thể tích dung dịch ở trung tâm hoạt động nhiều lần. Ở trung tâm phản ứng một cách chọn lọc phân loại chất phân tử mà phải phản ứng với nhau. Nó không phải là khó để đoán rằng hiệu ứng này dẫn đến sự gia tăng tốc độ phản ứng hóa học vài bậc.
Khi một quá trình hóa học tiêu chuẩn diễn ra, nó là vô cùng quan trọng, là một phần của các phân tử tương tác sẽ va chạm với nhau. Một cách đơn giản, chất của phân tử tại thời điểm va chạm phải được định hướng đúng tương đối với nhau. Do thực tế là được thực hiện dưới sức ép, sau đó tất cả các thành phần tham gia được sắp xếp theo một đường nhất định, phản ứng xúc tác được tăng tốc lên khoảng ba đơn đặt hàng của một lượt như vậy trong vị trí hoạt động của enzyme.
Dưới multifunctionality trong trường hợp này nó đề cập đến một tài sản của tất cả các thành phần của trang web hoạt động cùng một lúc (hoặc Nghiêm phối hợp) hành động trên phân tử “điều trị” chất. Trong đó một (phân tử) không chỉ cố định phù hợp trong không gian (xem. Trên), nhưng thay đổi cũng rất đặc trưng của nó. Tất cả điều này cùng dẫn đến một thực tế là enzyme đang trở thành dễ dàng hơn để hoạt động trên bề mặt khi cần thiết.