Protein-enzym: rollen, egenskaperna, funktionen av protein-enzymer i kroppen
I varje levande cell finns det mångakemiska reaktioner. Enzymer (enzymer) är proteiner med speciella och extremt viktiga funktioner. De kallas biokatalysatorer. Huvudfunktionen av protein-enzymer i kroppen är att påskynda biokemiska reaktioner. De första reagenserna, vars interaktion katalyseras av dessa molekyler kallas substrat, och de slutliga föreningarna är produkter.
I naturen fungerar enzymproteiner bara i levandesystem. Men i modern bioteknik används klinisk diagnostik, läkemedel och medicin, renade enzymer eller deras komplex, samt ytterligare komponenter som är nödvändiga för systemdrift och datavisualisering för forskaren.
Biologisk betydelse och egenskaper hos enzymer
Utan dessa molekyler kunde en levande organism inteatt fungera. Alla livsprocesser samverkar tack vare enzymer. Huvudfunktionen av protein-enzymer i kroppen är regleringen av ämnesomsättningen. Utan dem är normal metabolism omöjlig. Reglering av molekylernas aktivitet sker under verkan av aktivatorer (inducerare) eller inhibitorer. Kontroll fungerar vid olika nivåer av proteinsyntes. Han "arbetar" för en redan klar molekyl.
De viktigaste egenskaperna hos protein-enzymer -specificitet mot ett specifikt substrat. Och följaktligen förmågan att katalysera endast en eller, sällan, en serie reaktioner. Vanligtvis är sådana förfaranden reversibla. Båda enzymerna ansvarar för båda funktionerna. Men det är inte allt.
Proteinensens roll är väsentlig. Utan dem förekommer inte biokemiska reaktioner. På grund av enzymens verkan är det möjligt för reagens att övervinna aktiveringsbarriären utan betydande energiförbrukning. I kroppen är det inte möjligt att värma temperaturen över 100 ° C eller använda aggressiva komponenter som ett kemiskt laboratorium. Protein-enzymet kombinerar med substratet. I det bundna tillståndet finns en modifikation följd av frisättningen av den senare. Så här fungerar alla katalysatorer som används vid kemisk syntes.
Vilka nivåer ligger i organisationen av protein-enzymmolekylen?
Vanligtvis har dessa molekyler en tertiär (globule) ellerkvaternär (flera sammanhängande globules) proteinstruktur. Först syntetiseras de i linjär form. Och vika sedan in i önskad struktur. För att säkerställa aktivitet behöver biokatalysatorn en viss struktur.
Enzymer, som andra proteiner, förstörs genom uppvärmning, extrema pH-värden, aggressiva kemiska föreningar.
Ytterligare egenskaper hos enzymer
Bland dem utmärks följande egenskaper hos komponenterna:
- Stereospecificitet - bildandet av enbart en produkt.
- Regioselektivitet är brytningen av den kemiska bindningen eller modifieringen av gruppen i endast en position.
- Kemoselektivitet är katalysen av endast en reaktion.
Funktioner av arbetet
Nivån av specificitet hos enzymer varierar. Men något enzym är alltid aktivt med avseende på ett visst substrat eller en grupp av föreningar som liknar strukturen. Ej proteinkatalysatorer har inte denna egenskap. Specificiteten mäts av bindningskonstanten (mol / l), som kan nå 10-10 mol / l. Arbetet av det aktiva enzymet är snabbt. En molekyl katalyserar tusentals miljoner operationer per sekund. Graden av acceleration av biokemiska reaktioner är signifikant (1000-100000 gånger) högre än för konventionella katalysatorer.
Effekten av enzymer är byggd på fleramekanismer. Den enklaste interaktionen sker med en molekyl av substratet, följt av bildandet av en produkt. De flesta enzymer kan binda 2-3 olika molekyler som går in i reaktionen. Till exempel överföringen av en grupp eller atom från en anslutning till en annan eller en dubbel substitution på principen om "ping-pong". I dessa reaktioner är vanligtvis ett substrat kopplat, och det andra är bundet via en funktionell grupp till enzymet.
Effektmekanismen för enzymet studeras med användning av följande metoder:
- Definitioner av mellanprodukter och slutprodukter.
- Studier av geometrin hos strukturen och funktionella grupper associerade med substratet och säkerställande av en hög reaktionshastighet.
- Mutationer av enzymgenerna och bestämning av förändringar i dess syntes och aktivitet.
Aktivt och bindande centrum
Substratets molekyl är mycket mindre i storlek,än protein-enzymet. Därför uppstår bindning på grund av ett litet antal funktionella grupper i biokatalysatorn. De bildar ett aktivt centrum som består av en specifik uppsättning aminosyror. I komplexa proteiner i strukturen finns en protetisk grupp av icke-protein natur, som också kan vara en del av det aktiva centret.
Det är nödvändigt att utesluta en separat grupp av enzymer. De har i molekylen innehåller coenzym permanent bindande molekyl och är befriade från den. Fullt utvecklade proteinet enzym som kallas holoenzym, och när du tar bort en kofaktor - apoenzym. Som koenzymer agerar ofta vitaminer, metaller, derivat av kvävehaltiga baser (NAD - nikotinamidadenindinukleotid, FAD - flavinadenindinukleotid, FMN - flavinmononukleotid).
Bindningscentret ger specificitetaffinitet för substratet. På grund av det bildas ett stabilt substrat-enzymkomplex. Strukturen hos kula är konstruerad så att den på ytan har en nisch (gap eller kavitet) av en viss storlek, vilket säkerställer bindningen av substratet. Denna zon ligger vanligtvis inte långt från det aktiva centrumet. Enskilda enzymer har platser för bindning till kofaktorer eller metalljoner.
slutsats
Protein-enzymet spelar en viktig roll i kroppen. Sådana ämnen katalyserar kemiska reaktioner, är ansvariga för metabolismen - metabolism. I vilken levande cell som helst förekommer hundratals biokemiska processer, inklusive reduktionsreaktioner, splittring och syntes av föreningar. Oxidation av ämnen med stor energiutsläpp uppträder ständigt. Det används i sin tur på bildandet av kolhydrater, proteiner, fetter och deras komplex. Spjälkningsprodukterna är de strukturella elementen för syntesen av de nödvändiga organiska föreningarna.
</ p>
