Enzymer är globulära proteiner som hjälper alla cellulära processer att fortsätta. Liksom alla katalysatorer kan de inte vända reaktionen utan tjänar till att påskynda den.
Lokalisering av enzymer i cellen
Inuti cellen finns vanligtvis individuella enzymer och verkar i strikt definierade organeller. Lokaliseringen av enzymer är direkt relaterad till den funktion som denna del av cellen vanligtvis utför.
Nästan alla glykolysenzymer finns i cytoplasman. Enzymer i trikarboxylsyracykeln finns i mitokondriematrisen. Hydrolysens aktiva substanser finns i lysosomer.
Individuella vävnader och organ hos djur och växter skiljer sig inte bara i mängden enzymer, utan också i deras aktivitet. Denna egenskap hos vävnader används på kliniken för att diagnostisera vissa sjukdomar.
Det finns också åldersrelaterade egenskaper i aktiviteten och uppsättningen av enzymer i vävnader. De är tydligast synliga under embryonal utveckling under vävnadsdifferentiering.
Enzymnomenklatur
Det finns flera namnsystem, som vart och ett tar hänsyn till enzymernas egenskaper i olika utsträckning.
- Trivi alt. Namnen på ämnen ges slumpmässigt. Till exempel pepsin (pepsis - "digestion", grekiska) och trypsin (tripsis - "tunn", grekiska)
- Rationell. Enzymets namn består av substratet och ändelsen "-as". Till exempel accelererar amylas hydrolysen av stärkelse (amylo - "stärkelse", grekiska).
- Moskva. Det antogs 1961 av International Commission on Enzyme Nomenclature vid den 5:e internationella kongressen för biokemi. Ämnets namn består av substratet och reaktionen som katalyseras (accelereras) av enzymet. Om enzymers funktion är att överföra en grupp atomer från en molekyl (substrat) till en annan (acceptor), inkluderar namnet på katalysatorn det kemiska namnet på acceptorn. Till exempel, i reaktionen att överföra en aminogrupp från alanin till 2-hydroxiglutarsyra, är enzymet alanin: 2-oxoglutarataminotransferas involverat. Namnet återspeglar:
- substrat - alanin;
- acceptor - 2-oxoglutaric acid;
- en aminogrupp överförs i reaktionen.
Internationella kommissionen har sammanställt en lista över alla kända enzymer, som ständigt uppdateras. Detta beror på upptäckten av nya ämnen.
Klassificering av enzymer
Det finns två sätt att dela in enzymer i grupper. Den första erbjuder två klasser av dessa ämnen:
- enkelt - består endast av protein;
- komplex - innehåller en proteindel (apoenzym) och en icke-proteindel som kallas ett koenzym.
In i icke-proteindelenkomplext enzym kan innehålla vitaminer. Interaktion med andra substanser sker genom det aktiva centret. Hela enzymmolekylen deltar inte i processen.
Enzyms egenskaper, liksom andra proteiner, bestäms av deras struktur. Beroende på det accelererar katalysatorer bara sina reaktioner.
Den andra klassificeringsmetoden delar in ämnen efter enzymernas funktion. Resultatet är sex klasser:
- oxidoreduktas;
- transferaser;
- hydrolaser;
- isomeras;
- lyases;
- ligases.
Det här är allmänt accepterade grupper, de skiljer sig inte bara i de typer av reaktioner som reglerar enzymerna i dem. Ämnen från olika grupper har olika struktur. Och funktionerna hos enzymer i en cell kan därför inte vara desamma.
Oxidoreduktaser - redox
Huvudfunktionen för enzymerna i den första gruppen är att accelerera redoxreaktioner. En karakteristisk egenskap: förmågan att bilda kedjor av oxidativa enzymer där elektroner eller väteatomer överförs från det allra första substratet till den slutliga acceptorn. Dessa ämnen separeras enligt arbetsprincipen eller arbetsplatsen i reaktionen.
- Aeroba dehydrogenaser (oxidaser) påskyndar överföringen av elektroner eller protoner direkt till syreatomer. Anaeroba utför samma handlingar, men i reaktioner som fortgår utan överföring av elektroner eller väteatomer till syreatomer.
- Primärdehydrogenaser katalyserar processen att avlägsna väteatomer från den oxiderade substansen (primärt substrat). Sekundär - påskynda avlägsnandet av väteatomer från det sekundära substratet, de erhölls med primärt dehydrogenas.
En annan funktion: eftersom de är tvåkomponentskatalysatorer med en mycket begränsad uppsättning koenzymer (aktiva grupper), kan de accelerera en mängd olika redoxreaktioner. Detta uppnås genom ett stort antal alternativ: samma koenzym kan förena olika apoenzymer. I varje fall erhålls ett speciellt oxidoreduktas med sina egna egenskaper.
Det finns en annan funktion hos enzymerna i denna grupp som inte kan ignoreras - de påskyndar förloppet av kemiska processer som är förknippade med frigörandet av energi. Sådana reaktioner kallas exotermiska.
Transferases - carriers
Dessa enzymer utför funktionen att påskynda överföringsreaktionerna av molekylrester och funktionella grupper. Till exempel fosfofruktokinas.
Åtta grupper av katalysatorer särskiljs baserat på den överförda gruppen. Låt oss titta på några av dem.
- Fosfotransferaser - hjälper till att överföra fosforsyrarester. De är indelade i underklasser efter destination (alkohol, karboxyl och andra).
- Aminotransferaser – påskynda aminosyratransamineringsreaktioner.
- Glykosyltransferaser - överför glykosylrester från fosforestermolekyler till mono- och polysackaridmolekyler. Ge reaktionernedbrytning och syntes av oligo- eller polysackarider i växter och djur. Till exempel är de involverade i nedbrytningen av sackaros.
- Acyltransferaser överför karboxylsyrarester till aminer, alkoholer och aminosyror. Acyl-koenzym-A är en universell källa till acylgrupper. Det kan betraktas som en aktiv grupp av acyltransferaser. Ättiksyraacyl tolereras oftast.
Hydrolaser - delas med vatten
I denna grupp fungerar enzymer som katalysatorer för reaktionerna av spjälkning (mindre ofta syntes) av organiska föreningar, i vilka vatten är inblandat. Ämnen från denna grupp finns i cellerna och i matsmältningssaften. Molekyler av katalysatorer i mag-tarmkanalen består av en komponent.
Placeringen av dessa enzymer är lysosomer. De utför de skyddande funktionerna hos enzymer i cellen: de bryter ner främmande ämnen som har passerat genom membranet. De förstör också de ämnen som inte längre behövs av cellen, för vilka lysosomerna fick smeknamnet ordnare.
Deras andra "smeknamn" är cellsjälvmord, eftersom de är huvudverktyget för cellautolys. Om en infektion uppstår börjar inflammatoriska processer, lysosommembranet blir permeabelt och hydrolaser kommer in i cytoplasman, förstör allt i dess väg och förstör cellen.
Separera flera typer av katalysatorer från denna grupp:
- esteraser - ansvarar för hydrolysen av alkoholestrar;
- glykosidaser - påskynda hydrolysen av glykosider, beroende påvilken isomer verkar de, utsöndrar α- eller β-glykosidaser;
- peptidhydrolaser är ansvariga för hydrolysen av peptidbindningar i proteiner, och under vissa förhållanden för deras syntes, men denna metod för proteinsyntes används inte i en levande cell;
- amidaser - ansvarar för hydrolysen av sura amider, t.ex. ureas katalyserar nedbrytningen av urea till ammoniak och vatten.
Isomeraser - transformation av molekylen
Dessa ämnen påskyndar förändringar inom en enda molekyl. De kan vara geometriska eller strukturella. Detta kan hända på många sätt:
- överföring av väteatomer;
- flytta fosfatgruppen;
- ändrar arrangemanget av atomgrupper i rymden;
- flyttar dubbelbindningen.
Isomerisering kan vara organiska syror, kolhydrater eller aminosyror. Isomeraser kan omvandla aldehyder till ketoner och, omvänt, omordna cis-formen till trans-formen och vice versa. För att bättre förstå vilken funktion enzymerna i denna grupp har är det nödvändigt att känna till skillnaderna i isomerer.
Liases cut ties
Dessa enzymer påskyndar den icke-hydrolytiska nedbrytningen av organiska föreningar genom bindningar:
- kol-kol;
- fosfor-syre;
- kol-svavel;
- kol-kväve;
- kol-syre.
I det här fallet frigörs sådana enkla produkter som koldioxid, vatten, ammoniak och dubbelbindningar sluts. Få av dessa reaktioner kan gå i motsatt riktning, motsvarande enzymer i lämpligunder dessa förhållanden katalyserar processerna av inte bara sönderfall, utan också syntes.
Liaser klassificeras enligt vilken typ av bindning de bryter. De är komplexa enzymer.
Ligase crosslinks
Huvudfunktionen hos enzymerna i denna grupp är att accelerera syntesreaktioner. Deras funktion är konjugationen av skapelsen med förfallet av ämnen som kan ge energi för genomförandet av den biosyntetiska processen. Det finns sex underklasser beroende på vilken typ av anslutning som bildas. Fem av dem är identiska med lyasundergrupperna, och den sjätte är ansvarig för att skapa kväve-metallbindningen.
Vissa ligaser är involverade i särskilt viktiga cellprocesser. Till exempel är DNA-ligas involverat i replikeringen av deoxiribonukleinsyra. Det tvärbinder enkelsträngsbrott, vilket skapar nya fosfodiesterbindningar. Det är hon som förbinder Okazaki-fragmenten.
Samma enzym används aktivt inom genteknik. Det gör det möjligt för forskare att sy ihop DNA-molekyler från de delar de behöver, vilket skapar unika kedjor av deoxiribonukleinsyra. All information kan läggas in i dem, vilket skapar en fabrik för produktion av de nödvändiga proteinerna. Till exempel kan du sy in i en bakteries DNA en bit som är ansvarig för syntesen av insulin. Och när cellen kommer att översätta sina egna proteiner, kommer den samtidigt att göra en användbar substans nödvändig för medicinska ändamål. Allt som återstår är att städa upp det och det kommer att hjälpa många sjuka människor.
Enzymernas enorma roll i kroppen
De kanöka reaktionshastigheten med mer än tio gånger. Det är helt enkelt nödvändigt för cellens normala funktion. Och enzymer är involverade i varje reaktion. Därför är enzymernas funktioner i kroppen olika, som alla pågående processer. Och misslyckandet med dessa katalysatorer leder till allvarliga konsekvenser.
Enzymer används ofta i livsmedel, lätt industri, medicin: de används för att göra ostar, korvar, konserver och är en del av tvättpulver. De används också vid tillverkning av fotografiskt material.
