Beth yw swyddogaeth y protein ensym? Mae swyddogaeth enzymatic o broteinau: Enghreifftiau

Mae gwaith ein corff - yn broses gymhleth iawn lle mae miliynau o gelloedd dan sylw, mae miloedd o wahanol sylweddau. Ond mae un ardal sydd yn gwbl ddibynnol ar y proteinau penodol, heb y byddai bywyd dynol neu anifail fod yn gwbl amhosibl. Fel yr ydych yn ôl pob tebyg dyfalu, rydym yn sôn yn awr am y ensymau.

Heddiw, byddwn yn ystyried y enzymatic swyddogaeth proteinau. Mae hwn yn faes pwysig o biocemeg.

Ers sail y sylweddau hyn yn broteinau yn bennaf, yna gallant gael eu hystyried ganddynt. Dylech wybod bod ar gyfer y ensymau tro cyntaf eu darganfod yn y 30au y 19eg ganrif, dim ond y gwyddonwyr yn cymryd mwy na chanrif, er mwyn cyrraedd diffiniad mwy neu lai unffurf ar eu cyfer. Felly pa swyddogaeth yn cael ei pherfformio gan ensymau protein? Ar hyn, yn ogystal â'u strwythur ac adweithiau o'r enghreifftiau byddwch yn dysgu oddi wrth yr erthygl hon.

Mae'n rhaid i chi ddeall na all pob protein fod ensym, hyd yn oed mewn theori. proteinau crwn yn unig yn ffurfio sy'n gallu arddangos gweithgarwch catalytig mewn perthynas â chyfansoddion organig eraill. Fel yn achos pob gyfansoddion naturiol yn y dosbarth hwn, ensymau yn cael eu cynnwys gweddillion asid amino. Noder y gall y swyddogaeth enzymatic o broteinau (enghreifftiau fydd ohonynt fod yn yr erthygl) yn cael ei berfformio yn unig gan un y mae ei màs molar yn llai na 5000.

Beth yw ensym, y diffiniad modern

Ensymau - mae catalydd o biolegol tarddiad. Mae ganddynt y gallu i gyflymu'r adwaith, oherwydd y cysylltiad agos rhwng yr adweithyddion (swbstradau). Gallwn ddweud bod y swyddogaeth enzymatic o broteinau - proses rhyw catalysis o adweithiau biocemegol sy'n unigryw i'r organeb byw. Dim ond rhan fach ohonynt yn cael eu hatgynhyrchu yn y labordy.

Dylid nodi bod yn yr ardal hon bu rhywfaint llwyddiant yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Mae gwyddonwyr wedi raddol yn dod yn agos at greu ensymau artiffisial y gellir eu defnyddio nid yn unig ar gyfer dibenion economaidd, ond hefyd meddygaeth. Mae'n cael ei ddatblygu ensymau sy'n gallu dinistrio hyd yn oed ardaloedd bychain o ganser incipient yn effeithiol.

Pa rannau o'r ensym sy'n ymwneud yn uniongyrchol yn yr adwaith?

Nodwch fod, nid mewn cysylltiad â'r is-haen yn cynnwys y corff cyfan y ensym, ond dim ond rhan fach a elwir y mae'r safle actif. Mae hyn yn eu prif eiddo cyfatebolrwydd. Mae'r cysyniad hwn yn awgrymu bod yr ensym yn ddelfrydol ar gyfer y swbstrad yn y ffurf a'u priodweddau ffisegol a chemegol. Gallwn ddweud bod y swyddogaeth o ensymau yn yr achos hwn fel a ganlyn:

• Eu dŵr yn dod i lawr o'r arwyneb gragen.
• Mae anffurfio penodol (polareiddio, er enghraifft).
• Ar ôl bod yn cael eu trefnu mewn ffordd arbennig yn y gofod, gan symud yn nes at ei gilydd.

Mae'r ffactorau hyn yn arwain at cyflymiad yr adwaith. Yn awr, gadewch i ni wneud cymhariaeth rhwng y ensymau a chatalyddion anorganig.

cymharu perfformiad	ensymau	catalyddion anorganig
Cyflymu yr adwaith ei flaen a cefn	yr un fath	yr un fath
Penodoldeb (cyfatebolrwydd)	Addas i fath penodol o ddeunydd yn unig, penodoldeb uchel	Gall fod yn gyffredinol, cyflymu nifer o adweithiau tebyg
cyflymder ymateb	Cynyddu dwysedd yr adwaith o ychydig o filiynau o weithiau	Cyflymiad yn y cannoedd a miloedd o weithiau
Ymateb i wres	Mae'r adwaith yn mynd i "na" oherwydd y denaturation llwyr neu'n rhannol o broteinau yn rhan ohono	Pan wresogi, y rhan fwyaf o adweithiau catalytig cyflymu dro ar ôl tro

Fel y gwelwch, y swyddogaeth enzymatic o broteinau yn gofyn penodoldeb. Ei ben ei hun, bydd hefyd yn ychwanegu bod llawer o broteinau hyn hefyd rhywogaethau penodol. Yn syml, ensymau dynol prin yn addas ar gyfer mochyn cwta.

Gwybodaeth bwysig am strwythur ensymau

Mae strwythur y cyfansoddion hyn yn cael ei ynysu ar unwaith tair lefel. Gall y strwythur sylfaenol yn cael ei nodi gan y gweddillion asid amino sy'n rhan o'r ensymau. Ers y swyddogaeth enzymatic o broteinau, enghreifftiau yr ydym wedi dyfynnu dro ar ôl tro yn yr erthygl hon, yn gallu cael ei wneud yn unig gan gategorïau penodol o gyfansoddion, i'w hadnabod yn union ar y sail hon yn eithaf go iawn.

O ran y lefel uwchradd, mae'r hynny Affeithiwr yn cael ei bennu drwy gyfrwng mathau ychwanegol o fondiau a allai godi rhwng y gweddillion asid amino. Mae'r hydrogen cyfathrebu, electrostatig, hydroffobig, a Van der Waals ryngweithiadau. O ganlyniad i'r tensiwn sy'n achosi cysylltiadau hyn mewn gwahanol rannau o'r ensym a gynhyrchwyd α-helics, y ddolen a β-llinynnau.

Mae'r strwythur trydyddol yn sgil y ffaith bod dognau cymharol fawr o'r gadwyn polypeptid yn syml blygu. Mae'r llinynnau sy'n deillio yn cael eu elwir yn barthau. Yn olaf, ffurfio olaf y strwythur hwn yn digwydd dim ond ar ôl rhyngweithio sefydlog a sefydlwyd rhwng gwahanol barthau. Dylid cofio bod y ffurfiwyd y parthau eu hunain yn mynd mewn modd hollol annibynnol oddi wrth ei gilydd.

Mae rhai nodweddion parth

Yn nodweddiadol, mae'r gadwyn polypeptid y maent yn cael eu ffurfio, yn cynnwys tua 150 o gweddillion asid amino. Pan fydd parthau rhyngweithio â'i gilydd, a ffurfiwyd belen. Gan fod y swyddogaeth yn cael ei pherfformio gan y safleoedd gweithredol enzymatic seiliedig arnynt, dylent ddeall pwysigrwydd y broses hon.

Mae'r parth ei hun yn cael ei nodweddu gan y ffaith bod rhwng gweddillion asid amino yn ei strwythur mae nifer o ryngweithiadau. Eu rhif yn llawer uwch ar gyfer y rhai adweithiau rhyngddynt eu hunain parthau. Felly, y ceudod rhyngddynt gymharol "agored i niwed" i weithredoedd gwahanol doddyddion organig. Mae nifer y drefn o 20-30 Angstrom ciwbig sy'n cyd-fynd nifer o moleciwlau dŵr. Parthau gwahanol yn aml yn cael strwythur tri-dimensiwn hollol unigryw, sy'n gysylltiedig â pherfformiad cwbl wahanol swyddogaethau.

safleoedd gweithredol

Fel rheol, mae'r safleoedd actif yn cael eu lleoli yn llym rhwng parthau. Yn unol â hynny, pob un ohonynt yn chwarae rhan bwysig iawn yn ystod yr adwaith. Oherwydd trefniant hwn o'r parthau a geir cryn hyblygrwydd, symudedd yn yr ardal yr ensym. Mae hyn yn hynod o bwysig, gan fod y swyddogaeth enzymatic yn cael ei berfformio yn unig cyfansoddion y rhai sy'n gallu newid ei safle addas gofodol.

Rhwng hyd bond polypeptid yng nghorff yr ensym, a chan swyddogaethau pa mor gymhleth y maent yn perfformio, mae cysylltiad uniongyrchol. Rôl gymhlethdod a gyflawnwyd y ddau drwy ffurfio safle actif yr adwaith rhwng y parth catalytig ac oherwydd ffurfio parthau hollol newydd.

Mae rhai proteinau, ensymau (enghreifftiau - lysosym a glycogen) yn gallu amrywio'n fawr o ran maint (129 a 842 gweddillion asid amino, yn y drefn honno), er bod yr adwaith yn cael ei catalyzed holltiad fondiau cemegol o'r un math. Y gwahaniaeth yw bod y ensymau yn fwy enfawr a mawr yn gallu rheoli ei safle yn y gofod, sy'n sicrhau mwy o sefydlogrwydd a gwell chyflymder yr adwaith.

Y prif dosbarthiad ensymau

Derbynnir hyn o bryd ac eang yn y byd yn y dosbarthiad safonol. Yn ôl ei, y mae chwech o ddosbarthiadau craidd, gyda'r subclasses perthnasol. Rydym yn ystyried y sylfaenol. Dyma nhw:

1. Oxidoreductases. Mae swyddogaeth ensymau yn yr achos hwn - symbyliad adweithiau rhydocs.

2. Transferases. Mai perfformio y swbstradau trosglwyddo rhwng y grwpiau canlynol:

• unedau un-garbon.
• Olion aldehydau a chetonau.
• Acyl a glycosyl cydrannau.
• Alkyl (fel eithriad Ni all arth CH3) gweddillion.
• canolfannau nitrogenaidd.
• Grwpiau sy'n cynnwys ffosfforws.

3. Hydrolases. Yn yr achos hwn, y swyddogaeth enzymatic yw lynu proteinau o'r mathau canlynol o gyfansoddion:

• Esterau.
• Glycosides.
• Esterau, a thioesters.
• bondiau peptid fath.
• Math Perthynas CN (ac eithrio o'r un peptid).

4. Lyases. Yn gallu ymddieithrio grwpiau gyda ffurfiant dilynol bond dwbl. Ar ben hynny, efallai y perfformio y broses wrthdro: ymuno â grwpiau dethol i ddyblu bondiau.

5. Isomerases. Yn yr achos hwn, y swyddogaeth enzymatic o broteinau yn gymhleth adweithiau catalysis isomerig. Mae'r grŵp hwn yn cynnwys ensymau a ganlyn:

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

6. Ligases (a elwir hefyd yn synthetase). Maent yn cael eu defnyddio ar gyfer hollti ATP tra'n ffurfio rhai cysylltiadau.

Mae'n hawdd sylwi bod y swyddogaeth enzymatic o broteinau yn hynod o bwysig, gan eu bod i ryw raddau o reolaeth bron pob un o'r adweithiau sy'n digwydd bob eiliad yn eich corff.

Yr hyn sy'n weddill o'r ensym ar ôl y rhyngweithio gyda'r swbstrad?

Yn aml, mae'r ensym yn darddiad crwn protein, y ganolfan gweithredol sy'n cael ei gynrychioli gan ei un gweddillion asid amino. Ym mhob achos arall, yn y rhan canol sy'n gysylltiedig ag ef yn gadarn grŵp prosthetig neu coenzyme (ATP, er enghraifft), mae'r berthynas yn llawer gwannach. Catalydd a elwir yn holoenzyme, ac mae ei gweddillion, ar ôl cael gwared ar y apoenzyme ATP ei ffurfio.

Felly, yn ôl y nodwedd hon ensymau dosbarthu yn y grwpiau canlynol:

• hydrolase Syml, lyase, ac isomerase, a oedd yn gyffredinol yn cynnwys sylfaen coenzyme.
• proteinau ensymau (enghreifftiau - mae rhai transaminase) yn cynnwys grŵp prosthetig (asid lipoic, er enghraifft). Mae'r grŵp hwn yn cynnwys llawer o peroxidase.
• Enizmy y mae'r adfywio coenzyme angenrheidiol. Mae'r rhain yn cynnwys kinases, yn ogystal â rhan fwyaf o'r oxidoreductases.
• catalyddion eraill, nid cyfansoddiad sy'n cael ei deall yn llawn eto.

Mae'r holl sylweddau sy'n rhan o'r grŵp cyntaf, yn cael eu defnyddio yn eang yn y diwydiant bwyd. Mae pob catalyddion eraill angen amodau penodol iawn ar gyfer ei actifadu, ac felly dim ond yn gweithio yn y corff, neu mewn rhai arbrofion labordy. Felly, y swyddogaeth enzymatic - mae hyn yn adwaith penodol iawn, sy'n cynnwys mewn adweithiau (catalysis) mewn rhai mathau o gyflyrau diffinio'n dda o gorff dynol neu anifail ysgogol.

Beth sy'n digwydd yn y safle actif, neu pam ensymau yn gweithio mor effeithiol?

Rydym wedi dweud dro ar ôl tro mai'r allwedd i ddeall catalysis enzymatic yw y ganolfan gweithredol greu. Mae yno bod y penodol rhwymiad y swbstrad, a oedd mewn amodau o'r fath yn llawer mwy gweithredol yn ymateb. Er mwyn i chi ddeall cymhlethdod y adweithiau sy'n cael ei wneud yno, roi enghraifft syml i ddigwydd eplesiad glwcos, mae angen unwaith y 12 ensymau! Yn yr un modd rhyngweithio anodd dod yn bosibl yn unig oherwydd y ffaith bod protein sy'n cyflawni'r swyddogaeth enzymatic mae gan y graddau uchaf o penodoldeb.

Mathau o penodoldeb ensymau

Mae'n llwyr. Yn yr achos hwn, mae'r penodoldeb cael ei ddangos dim ond un, a ddiffinnir yn llym ensym fath. Felly, urease rhyngweithio yn unig gyda wrea. Gyda llaeth lactos gan ei fod yn mynd i mewn i'r adwaith o dan unrhyw amodau. Dyna'r hyn y swyddogaeth yn cael ei berfformio gan broteinau, ensymau yn y corff.

Yn ogystal, nid yw'r grŵp yn penodoldeb absoliwt anghyffredin. Fel y gellir eu deall gan yr enw, yn yr achos hwn, mae "receptivity" gaeth i ddosbarth o gyfansoddion organig (esterau, gan gynnwys alcoholau cymhleth neu aldehydau). Er enghraifft, pepsin, sy'n un o'r ensymau allweddol y stumog, ond yn dangos penodolrwydd am hydrolysis bondiau peptid. dehydrogenase alcohol yn rhyngweithio yn gyfan gwbl â alcoholau ac nid laktikodegidraza rhannu unrhyw beth heblaw asidau alffa-hydroxy.

Mae hefyd yn digwydd bod y nodwedd swyddogaeth enzymatic o grŵp penodol o gyfansoddion, ond o dan amodau penodol, mae'r ensymau all weithredu ar hollol wahanol gan eu prif "diben" o sylwedd. Yn yr achos hwn, y catalydd "tueddu" i ddosbarth penodol o sylweddau, ond o dan amodau penodol y gall ei lynu a chyfansoddion eraill (nid o reidrwydd yn cyfateb). Fodd bynnag, yn yr achos hwn, bydd yr adwaith yn mynd yn llawer arafach.

adnabyddus am allu'r trypsin i weithredu ar fondiau peptid, ond ychydig o bobl yn gwybod bod protein hwn sy'n perfformio swyddogaeth y ensym yn y llwybr gastroberfeddol, mae'n ddigon adweithio gyda gwahanol gyfansoddion ester.

Yn olaf, ceir y penodoldeb yr optegol. Mae'r ensymau yn gallu rhyngweithio gydag amrywiaeth eang o sylweddau rhestru yn gyfan gwbl, ond dim ond o dan yr amod bod ganddynt briodweddau optegol diffinio'n dda. Nid yw Felly, y swyddogaeth enzymatic o broteinau yn yr achos hwn yn debyg iawn i'r egwyddor o weithredu yw ensymau, catalyddion a tharddiad anorganig.

Pa ffactorau sy'n penderfynu ar effeithlonrwydd catalysis?

Heddiw, credir bod y ffactorau sy'n pennu gradd uchel iawn o effeithlonrwydd o ensymau yn:

• canolbwyntio effaith.
• Effaith cyfeiriadedd gofodol.
• Amlbwrpasedd y ganolfan adwaith gweithredol.

Yn gyffredinol, nid yw effaith crynodiad sylweddau yn wahanol i'r un yn yr adweithiau Catalysis anorganig. Yn yr achos hwn, mae crynodiad o swbstrad o'r fath, sy'n cael ei sawl gwaith yn fwy na gwerth tebyg ar gyfer yr holl bethau eraill y cyfaint o hydoddiant yn y ganolfan weithredol. Yng nghanol adwaith ddetholus didoli'r sylweddau moleciwl mae'n rhaid iddo adweithio â'i gilydd. Nid yw'n anodd dyfalu bod yr effaith hon yn arwain at gynnydd yn y gyfradd adwaith cemegol sawl trefn maint.

Pan fydd proses gemegol safonol yn digwydd, mae'n hynod o bwysig, sy'n rhan o'r moleciwlau rhyngweithio fydd yn gwrthdaro â'i gilydd. Yn syml, mae'n rhaid i'r sylwedd y moleciwl ar adeg y gwrthdrawiad yn cael eu gogwyddo llym mewn perthynas â'i gilydd. Oherwydd y ffaith bod yn perfformio o dan orfodaeth, yna yr holl gydrannau rhan yn cael eu trefnu mewn llinell benodol, mae'r adwaith catalysis yn cyflymu tua tri gorchymyn o dro o'r fath yn y safle gweithredol y ensym.

O dan y multifunctionality yn yr achos hwn mae'n cyfeirio at eiddo o bob cydran o safle actif ar yr un pryd (neu yn llym cydlynol) yn gweithredu ar y moleciwl "drin" sylwedd. Wherein un (moleciwl) yn cael ei nid yn unig yn sefydlog addas yn y gofod (gweler. Uchod), ond hefyd yn fawr yn newid ei nodweddion. Mae hyn i gyd at ei gilydd yn arwain at y ffaith bod yr ensym yn dod yn llawer haws i weithredu ar is-haen yn ôl yr angen.