Funkce enzymů. Role enzymů v těle

Enzymy jsou globulární proteiny, které napomáhají tok buněčných procesů. Stejně jako všechny katalyzátory nemohou reakci zvrátit, ale slouží k jejímu urychlení.

Lokalizace enzymu v buňce

V buňce jsou jednotlivé enzymy obvykle obsaženy a působí v přísně definovaných orgánech. Lokalizace enzymů přímo souvisí s funkcí, kterou tato část buňky obvykle provádí.

Téměř všechny enzymy glykolýzy se nacházejí v cytoplazmě. Enzymy cyklu kyseliny trikarboxylové jsou v mitochondriální matrici. Účinné látky hydrolýzy jsou obsaženy v lysosomech.

Jednotlivé tkáně a orgány zvířat a rostlin se liší nejen v souboru enzymů, ale také v jejich aktivitě. Tato vlastnost tkání se používá na klinice pro diagnostiku určitých onemocnění.

Existují také věkové rysy aktivity a souboru enzymů v tkáních. Nejvíce jsou jasně viditelné během embryonálního vývoje v diferenciaci tkání.

Nomenklatura enzymů

Existuje několik systémů názvů, z nichž každá bere v úvahu vlastnosti enzymů v různé míře.

• Triviální. Názvy látek jsou uvedeny náhodnými značkami. Například pepsin (pepsis - "digesce", řečtina.) A trypsin (tripsis - "zřeď", řečtina.)
• Rational. Název enzymu se skládá ze substrátu a konce "-as". Například amyláza urychluje hydrolýza škrobu (amylo - "škrob", řečtina).
• Moskvě. Byla přijata v roce 1961 Mezinárodní komisí pro nomenklaturu enzymů na 5. mezinárodním biochemickém kongresu. Název látky je tvořen substrátem a reakcí, která je enzymem katalyzována (zrychlena). Je-li funkcí enzymů přenášet skupinu atomů z jedné molekuly (substrátu) na druhou (akceptor), název katalyzátoru zahrnuje chemický název akceptoru. Například při přenosu aminoskupiny z alaninu na kyselinu 2-oxyglutarovou je zahrnut enzym alanin: 2-oxoglutarátaminotransferáza. Titul odráží:
• substrát - alanin;
• akceptor-2-oxoglutarová kyselina;
• reakce nese aminoskupinu.

Mezinárodní komise sestavila seznam všech známých enzymů, které jsou neustále doplněny. Je to způsobeno objevením nových látek.

Klasifikace enzymů

Enzymy můžete rozdělit do skupin dvěma způsoby. První nabízí dvě třídy těchto látek:

• jednoduché - obsahují pouze bílkoviny;
• komplex - obsahují proteinovou část (apoenzym) a neprotein, tzv. koenzym.

Neproteinová část komplexního enzymu může obsahovat vitaminy. Interakce s jinými látkami probíhá prostřednictvím aktivního centra. Celá molekula enzymu se na tomto procesu nezúčastní.

Vlastnosti enzymů, stejně jako jiné bílkoviny, jsou určovány jejich strukturou. V závislosti na tom katalyzátory urychlují pouze jejich reakce.

Druhá metoda klasifikace rozděluje látky podle funkce, kterou enzymy provádějí. Výsledkem je šest tříd:

• oxidoreduktáza;
• transferáza;
• hydrolázy;
• isomeráza;
• lyases;
• ligáza.

Jedná se o obecně přijaté skupiny, liší se nejen v typech reakcí, které regulují jejich enzymy. Látky různých skupin se liší strukturou. Funkce enzymů v buňce tedy nemohou být stejné.

Oxidoreduktázy - oxidační redukce

Hlavní funkcí enzymů první skupiny je zrychlení oxidačních a redukčních reakcí. Charakteristická vlastnost: schopnost vytvářet řetězce oxidačních enzymů, ve kterých jsou elektrony nebo atomy vodíku transportovány od prvního substrátu až po konečného akceptoru. Tyto látky jsou rozděleny podle principu práce nebo pracoviště v reakci.

1. Aerobní dehydrogenázy (oxidasy) urychlují přenos elektronů nebo protonů přímo na atomy kyslíku. Anaerobní dělají totéž, ale v reakcích, které probíhají bez přenosu elektronů nebo atomů vodíku na atomy kyslíku.
2. Primární dehydrogenázy katalyzují odstranění atomů vodíku z oxidovatelné látky (primární substrát). Sekundární - urychlují odstranění atomů vodíku ze sekundárního substrátu, byly získány pomocí primární dehydrogenázy.

Dalším znakem: jsou dvoukomponentní katalyzátory s velmi omezenou sadou koenzymů (aktivní skupiny), mohou urychlit řadu nejrůznějších oxidačních redukčních reakcí. Toho je dosaženo velkým počtem možností: stejný koenzym se může připojit k různým apoenzymům. V každém případě se získá speciální oxidoreduktáza s jejími vlastnostmi.

Existuje další funkce enzymů této skupiny, které nelze ignorovat - urychlují tok chemických procesů spojených s uvolňováním energie. Takové reakce se nazývají exotermické.

Transfery - nosiče

Tyto enzymy plní funkci urychlení reakcí přenosu molekulárních zbytků a funkčních skupin. Například fosfofruktokináza.

Existuje osm skupin katalyzátorů založených na tolerované skupině. Zvažme jen některé z nich.

1. Fosfotransferázy - pomáhají přenášet zbytky kyselina fosforečná. Jsou rozděleny do podtříd dle místa určení (alkohol, karboxyl a další).
2. Aminotransferáza - urychluje reakce aminokyselinové renamelace.
3. Glykosyltransferasy - přenášejí glykosylové zbytky z molekul fosfátových esterů na molekuly mono- a polysacharidů. Zajištění reakce rozkladu a syntézy oligo- nebo polysacharidů v organizmech rostlin a živočichů. Například se podílejí na úbytku sacharózy.
4. Acyltransferázy nesou zbytky karboxylových kyselin na aminy, alkoholy a aminokyseliny. Acyl-koenzym A je univerzální zdroj acylových skupin. Může být považována za aktivní skupinu acyltransferáz. Nejčastěji se přenáší kyselina acyloctová.

Hydrolasy - rozštěpené vodou

V této skupině působí enzymy jako katalyzátory štěpných reakcí (méně často syntéza) organických sloučenin, v nichž se voda podílí. Látky této skupiny jsou obsaženy v buňkách a v trávicím džusu. Molekuly katalyzátorů v gastrointestinálním traktu sestávají z jedné složky.

Místo lokalizace těchto enzymů je lysosom. Provádějí ochranné funkce enzymů v buňce: rozkládají cizí látky, které prošly membránou. Také zničí ty látky, které buňka již nepotřebuje, pro které byly lysozomy přezdívaly lékařské řádky.

Další z jejich „přezdívky“ - buněčnou sebevraždu, protože jsou hlavním nástrojem pro buněčnou autolýzy. Pokud došlo k infekci, zánětlivý proces začne, se membrána stane propustnou a lysosomální hydrolázu ven do cytoplazmy, ničí vše v cestě a zničení buňky.

Oddělte několik typů katalyzátorů z této skupiny:

• esterázy - jsou odpovědné za hydrolýzu esterů alkoholů;
• glykosidáza - urychluje hydrolýzu glykosidů, v závislosti na tom, který izomer působí, uvolňují alfa-- nebo beta-glykosidáza;
• peptidové hydrolázy - jsou odpovědné za hydrolýzu peptidových vazeb v proteinech a za určitých podmínek a za jejich syntézu, ale tento způsob syntézy proteinů se nepoužívá v živé buňce;
• amidázy - jsou odpovědné za hydrolýzu amidů kyseliny, například ureasy katalyzují rozklad močoviny na amoniak a vodu.

Transformace izomerázy - molekuly

Tyto látky urychlují změny uvnitř jedné molekuly. Mohou být geometrické nebo strukturální. To se může stát různými způsoby:

• přenos atomů vodíku;
• pohyb fosfátové skupiny;
• změna uspořádání atomových seskupení v prostoru;
• pohyb dvojité vazby.

Izomerace může být ovlivněna organickými kyselinami, sacharidy nebo aminokyselinami. Izomerasy mohou převést aldehydy na ketony a naopak, cis forma může být přeměněna na trans-formu a naopak. Abychom lépe pochopili, jakou funkci mají enzymy této skupiny, je třeba znát rozdíl v izomerech.

Lyazovy slzné vazby

Tyto enzymy urychlují nehydrolytický rozklad organických sloučenin podél vazeb:

• uhlík-uhlík;
• fosfor-kyslík;
• uhlík-síra;
• uhlík-dusík;
• uhlík-kyslík.

V tomto případě jsou takové jednoduché produkty jako oxid uhličitý, voda, amoniak a dvojité vazby jsou uzavřeny. Jen málo z těchto reakcí může jít v opačném směru, odpovídající enzymy katalyzují procesy nejen rozpadu, ale také syntézy za vhodných podmínek.

Klasifikace lyzí se vyskytuje podle druhu propojení, které přerušují. Jsou to komplexní enzymy.

Ligase je sešitá dohromady

Hlavní funkcí enzymů této skupiny je zrychlení syntézních reakcí. Jejich zvláštností je spojování stvoření s rozpadem látek, které jsou schopné dodat energii pro realizaci biosyntetického procesu. Existuje šest podtříd podle typu vytvořené komunikace. Pět z nich je totožné s podskupinami lyzí a šestý je zodpovědný za vytvoření vazby "dusík-kov".

Některé ligázy jsou zapojeny do zvláště důležitých buněčných procesů. Například DNA-ligáza se podílí na replikaci deoxyribonukleové kyseliny. Šíří jednolůžkové zlomy, vytváří nové fosfodiesterové vazby. Je to ona, která spojuje úlomky Okaucas.

Stejný enzym se aktivně používá v genetickém inženýrství. To umožňuje vědcům šit Molekuly DNA od kusů, které potřebují, a vytvářejí jedinečné řetězce deoxyribonukleové kyseliny. Mohou položit jakékoli informace, čímž vytvoří továrnu na výrobu potřebných bílkovin. Například můžete do DNA, který je zodpovědný za syntézu inzulínu, šit kus DNA. A když buňka vysílá své vlastní proteiny, současně udělá užitečnou látku nezbytnou pro lékařské účely. Může být vyčištěn a pomůže mnoha nemocným.

Enormní role enzymů v těle

Mohou se zvýšit reakční rychlost více než desetkrát. Je to prostě nezbytné pro normální fungování buňky. A enzymy se podílejí na každé reakci. Proto jsou funkce enzymů v těle různé, stejně jako všechny procesy, které se odehrávají. Přerušení práce těchto katalyzátorů vede k vážným následkům.

Široce používané enzymy v potravinách, lehkém průmyslu, medicíně: používají se k výrobě sýrů, klobás, konzervovaných potravin, jsou součástí pracích prášků. Používají se také při výrobě fotografických materiálů.