Funksjonen av enzymer. Rollen av enzymer i kroppen

Enzymer - a globulære proteiner, som bidrar til å passere alle cellulære prosesser. Som alle katalysatorer, de kan ikke vende tilbake responsen, og brukes til å akselerere den.

Lokalisering av enzymer i cellen

Inne i cellen, blir de individuelle enzymer, som vanligvis inneholdes og operere i et strengt definerte organeller. Lokalisering av enzymer som er direkte relatert til den funksjon som vanligvis utfører cellestedet.

Nesten alle enzymene for glykolyse er lokalisert i cytoplasma. Enzymer Krebs syklus - i mitokondrie matrise. De aktive stoffer som finnes i lysosomer hydrolyse.

Visse vev og organer i dyr og planter er ikke bare på et sett av enzymer, men også for sin aktivitet. Dette trekk stoffer anvendes klinisk i diagnostisering av visse sykdommer.

Det er også aldersspesifikke funksjoner i aktivitet og sett av enzymer i vev. De er mest tydelig i den periode av embryoutvikling når vevsdifferensiering.

Nomenclature of enzymer

Det finnes flere systemer for titlene, som hver tar hensyn til egenskapene av enzymet i varierende grad.

• Trivielt. Navnene på de stoffene er gitt til tilfeldige tegn. For eksempel, pepsin (pepsis -. "Fordøyelse", Gr) Og trypsin (tripsis - "utvanner" gresk.)
• Rasjonelle. Navnet på enzymet er sammensatt av substratet og slutten av "-ase". For eksempel, akselererer den amylase hydrolyse av stivelse (amylo -. "Stivelse", gresk).
• Moskva. Det ble vedtatt i 1961 av International Commission on nomenklaturen av enzymer ved V International Biokjemisk Kongressen. Tittel substans består av et substrat og den reaksjon som katalyseres (akselereres) ved hjelp av enzymet. Hvis funksjonen av enzymer er å overføre en gruppe av atomer fra ett molekyl (substrat) til en annen (akseptor), katalysator omfatter navn og det kjemiske navnet på akseptor. For eksempel, i det aminogruppen overføringsreaksjonen fra alanin til 2-oksiglutarovuyu syre deltar enzym alanin: 2-oksoglutarataminotransferaza. Navnet gjenspeiler:
• Substratet - alanin;
• akseptor - 2-oksoglutarsyre;
• amino tolereres i reaksjonen.

International Commission har utarbeidet en liste over alle kjente enzymer, som oppdateres kontinuerlig. Dette skyldes oppdagelsen av nye stoffer.

klassifisering av enzymene

Del enzymer i grupper på to måter. Den første har to klasser av substanser:

• enkelt - består bare av protein;
• Komplekset - inneholdende protein del (apoenzym) og ikke-protein kalt koenzym.

Vitaminer kan være inkludert i de ikke-proteindelen av enzymkomplekset. Interaksjon med andre stoffer skjer gjennom det aktive sete. Totalt enzym-molekylet ikke deltar i prosessen.

Egenskaper av enzymer, så vel som andre proteiner, bestemmes av deres struktur. Avhengig av katalysatorer er det bare akselerere deres reaksjon.

Den andre klassifiseringsmetode skiller Faktisk hva funksjonen utføres av enzymene. Resultatet er seks klasser:

• oksidoreduktase;
• transferase;
• hydrolase;
• isomerase;
• lyase;
• ligase.

Denne konvensjonelle gruppe, skiller de seg ikke bare i de typer reaksjoner som regulerer enzymer som inngår i dem. I forbindelser av forskjellige grupper av strukturen er forskjellig. Og funksjonen av enzymer i cellen, og derfor kan ikke være det samme.

Oxidoreductases - Redox

Hovedfunksjonen til den første gruppen av enzymer - akselerering av oksidasjons-reduksjonsreaksjoner. Et karakteristisk trekk: evnen til å danne en kjede av oksiderende enzymer, karakterisert ved at overføringen av elektroner eller hydrogenatomer fra den første substratet til den endelige akseptor. Disse forbindelser separeres i henhold til prinsippet av drift eller ved arbeide i reaksjonen.

1. Aerob dehydrogenase (oxidase) akselerere overføring av elektroner eller protoner direkte med oksygenatomene. Anaerob også utføre den samme virkning, men i de reaksjoner som oppstår uten overføring av elektroner eller hydrogenatomer på oksygenatomer.
2. Primær-dehydrogenase-katalysert prosess uttak hydrogenatomer fra oksiderbare stoffer (det primære substrat). Sekundær - akselerere fjerning av hydrogenatomer fra et sekundært substrat ble fremstilt ved anvendelse av primær-dehydrogenase.

En annen funksjon: å være en tokomponent-katalysator med et meget begrenset sett av koenzym (aktiv gruppe), kan de akselerere avbinding av en rekke av oksidasjons-reduksjonsreaksjoner. Dette oppnås ved et stort antall varianter: den samme koenzym kan følge ulike apofermentami. I hvert tilfelle, et spesielt oksidoreduktase med sine egne egenskaper.

Det er en annen funksjon i denne gruppen av enzymer, som ikke kan unnlate å nevne - de fremskynde kjemiske prosesser knyttet til frigjøring av energi. Slike reaksjoner blir kalt eksoterm.

Transferase - bærere

Disse enzymene fungerer som akselerasjon overføringsreaksjoner molekylrester og andre funksjonelle grupper. For eksempel, fosforfruktokinase.

Fordele åtte grupper av katalysatorer, basert på den tolererbare gruppen. Tenk bare noen av dem.

1. Fosfotransferase - hjelpe til å overføre rester av fosforsyre. De er inndelt i underklasser i henhold til bestemmelsesstedet (alkohol, karboksylsyre, etc.).
2. Aminotransferase - akselerere reaksjonen av aminosyrer trans.
3. Glykosyl - overført glykosylrester i molekylene til molekyler av fosforsyreestere av mono- og polysakkarider. Gi en nedbrytningsreaksjoner og syntese av oligo- eller polysakkarider i planter og dyreorganismer. For eksempel, og de deltar i reaksjonen av sukrose kollaps.
4. Acyltransferase overført rester av karboksylsyrer for aminer, alkoholer og aminosyrer. Acyl-koenzym-A er en allsidig kilde av acylgrupper. Den kan betraktes som en aktiv gruppe av acyltransferases. Oftest tolereres acyl eddiksyre.

Hydrolase - spaltet med deltakelse av vann

I denne gruppen av enzymer som virker som katalysatorer for spaltningsreaksjoner (syntese mindre) av organiske forbindelser i vann som er involvert. Stoffer i denne gruppen holdes i bur og i fordøyelses juice. katalysatorer molekyl i mage- og tarmkanalen er sammensatt av en enkelt komponent.

Sted for lokalisering av disse enzymene er lysosomer. De utfører beskyttende funksjoner av enzymer i cellen: spalter fremmede stoffer som har passert gjennom membranen. De bruker også de stoffene som ikke lenger er nødvendig celle, som lysosomene ble kalt sanitær.

En annen av deres "kallenavn" - den cellulære selvmord, siden de er det viktigste verktøyet for celle autolyse. Hvis det var en infeksjon, har inflammatorisk prosess begynt, at membranen blir gjennomtrengelig og lysosomal hydrolase ut inn i cytoplasma, ødelegge alt på sin vei, og å ødelegge cellen.

Som deles av flere typer katalysatorer fra denne gruppe:

• esterase - ansvarlig for hydrolyse av estere av alkoholer;
• Glykosidase - akselerere hydrolysen av glykosider, avhengig av hvilken isomer de opererer, avgir α- eller β-glykosidase;
• peptid hydrolase - ansvarlig for hydrolysen av peptidbindinger i proteiner, og under visse betingelser og for deres syntese, men denne metode er ikke brukt i proteinsyntese i levende celler;
• amidase - ansvarlig for hydrolyse av amider, for eksempel, katalyserer urease i nedbrytningen av urea til ammoniakk og vann.

Isomerase - molekyl konvertering

Disse stoffene akselerere endringer innen ett molekyl. De kan være strukturelle eller geometrisk. Dette kan skje på ulike måter:

• overføring av hydrogenatomer;
• å flytte en fosfatgruppe;
• endring av plassering av atomgrupperinger i rommet;
• bevegelsen av dobbeltbindingen.

Isomeriseringen kan bli utsatt for organiske syrer, karbohydrater eller aminosyrer. Isomerase kan konvertere aldehyder og ketoner, omvendt, cis-formen rekonstruert inn i en trans-form og tilbake. For bedre å forstå hva funksjonen utføres av enzymer i denne gruppen, må du vite forskjellene isomerer.

Lyase tåre tilkobling

Disse enzymene akselerere ikke-hydrolytisk spaltning av organiske forbindelser relasjoner:

• karbon-karbon-bindinger;
• fosfor-oksygen;
• karbon-svovel;
• karbon-nitrogen;
• karbon-oksygen.

I dette tilfellet innbefatter slike enkle produkter som karbondioksyd, vann, ammoniakk og lukkede dobbeltbindinger. Noen av disse reaksjoner kan gå i motsatt retning, svarende til enzymene under egnede betingelser for denne fremgangsmåten ikke bare katalyserer bruddet, men syntese.

Klassifisering lyase oppstår tilkoblingstype, de bryter. De er komplekse enzymer.

ligase krysskoblet

Hovedfunksjonen av enzymene i denne gruppen - akselerasjonen av syntesereaksjoner. Deres særegenhet - å skape konjugering med oppløsningen av stoffer som er i stand til å gi energi for biosyntetiske prosess. Det er seks divisjoner dannet av tilkoblingstype. Fem av disse er identiske undergrupper lyaser, og den sjette er ansvarlig for å etablere kommunikasjon "nitrogen-metall".

Noen ligaser er involvert i en spesielt viktige celleprosesser. For eksempel, en DNA-ligase som er involvert i replikasjonen av deoksyribonukleinsyre. Hun syr bretter, skape nye fosfodiesterbindinger. Det var hun som blir Okazaki fragmenter.

Det samme enzym som er mye brukt i genteknologi. Det gjør det mulig for forskere å tverrbinde DNA-molekylet av de nødvendige stykker av dem, noe som skaper en unik kjede av deoksyribonukleinsyre. De kan legge noen informasjon, og dermed skape en fabrikk for produksjon av essensielle proteiner. For eksempel er det mulig å sy et stykke DNA av en bakterie som er ansvarlig for insulin syntese. Og når cellen vil kringkaste sine egne proteiner, hun samtidig la oss gjøre og mineraler som trengs for medisinske formål. Det gjenstår bare å rydde, og det vil hjelpe mange syke mennesker.

Den enorme rolle enzymer i kroppen

De kan øke reaksjonshastigheten mer enn ti ganger. Det er viktig for normal celle aktivitet. A enzymer deltar i hver reaksjon. Derfor er funksjonen av enzymer i kroppen forskjellige som alle forekommende prosesser. En forstyrrelse av disse katalysatorer fører til alvorlige konsekvenser.

Enzymer er mye brukt i mat, lett industri, medisin: brukes til fremstilling av ost, pølser, hermetikk, er inkludert i vaskepulvere. De anvendes også ved fremstilling av fotografiske materialer.