Mechanismus působení enzymů

Enzymy (enzymy) - je vysokomolekulární organických sloučenin proteinové povahy, které působí v těle biologických katalyzátorů.

Mechanismus působení enzymů

Vyjasnění mechanismů, které jsou základem katalyzátoru působení enzymů, je jedním ze základních úkolů a naléhavých problémů nejen enzymologie, ale také moderní molekulární biochemie a biologie.

Dlouho předtím, než byly dostupné čisté enzymy a jejich povaha byla vyjasněna, vzniklo přesvědčení, že spojení enzymu se substrátem je pro enzymatický proces rozhodující. Pokusy o detekci komplexní sloučeniny enzymu se substrátem po dlouhou dobu nevedly k úspěchu, protože takový komplex je labilní, rozpadá se velmi rychle. Použitím metody spektroskopie bylo možné identifikovat komplexy enzym-substrát pro katalázu, peroxidázu, alkoholdehydrogenázu, enzymy závislé na flavinu.

Metoda rentgenové difrakční analýzy umožnila získat mnoho důležitých údajů o struktuře a katalytických mechanismech působení enzymů. Tato metoda byla použita k vytvoření spojení analogů substrátu s enzymy lysozyme a chymotrypsinem.

Některé přímé důkazy o existenci komplexů enzym-substrát byly získány v případech, kdy je v jednom stupni katalytického cyklu enzym vázán na substrát kovalentní vazbou. Jako příklad, hydrolýza n-nitrofenylacetát, katalyzovaný chymotrypsinem. Když se enzym smísí s tímto etherem, chymotrypsin se acetyluje na hydroxylové skupině reaktivního serinového zbytku. Tato fáze probíhá rychle, avšak hydrolýza acetylchymotropinu s tvorbou acetátu a volného chymotrypsinu je mnohem pomalejší. Proto se v přítomnosti n-nitrofenylacetátu akumuluje acetylchymotrypsin, který se snadno detekuje.

Přítomnost enzymového substrátu ve směsi se může „háček“ nestabilní komplexu přenos EU v inaktivní formě, například, působením enzymu-substrátu komplexu borohydridu sodného, ​​který má silný účinek na snížení. Podobný komplex ve formě stabilního kovalentního derivátu byl nalezen v enzymu aldoláza. Ukázalo se, že e-aminoskupina lysinu interaguje s molekulou substrátu.

Substrát interaguje s enzymem v určité části, která se nazývá aktivní centrum nebo aktivní zóna enzymu.

Pod aktivním středem nebo aktivní zónou se rozumí část molekuly enzymového proteinu, která se připojuje k substrátu (a kofaktorům) a určuje enzymatické vlastnosti molekuly. Aktivní místo určuje specifitu a katalytickou aktivitu enzymu a měla by být určitý stupeň obtížnosti struktury je upraven v blízkosti přístup a interakci s molekulou substrátu, nebo jeho části se přímo podílejí na reakci.

Mezi funkční skupiny jsou rozlišeny zahrnuty v „katalyticky aktivní“ část enzymu a tvořící část poskytuje specifickou afinitu (vazbu substrátu na enzym) - tzv kolík, nebo „kotvu“ (nebo adsorpce na aktivním místě enzymu).

Mechanismus působení enzymů vysvětluje teorii Michaelis-Menten. Podle této teorie se proces vyskytuje ve čtyřech fázích.

Mechanismus působení enzymů: I. stupeň

Mezi substrát (C) a enzym (E) vznikne spojení - vytvořeného komplexu enzym-substrát EU, při němž se složky vzájemně spojeny kovalentní, iontové, vody a dalších vazeb.

Mechanismus působení enzymů: I. stupeň

Substrát pod působením připojeného enzymu se aktivuje a stává se dostupný pro odpovídající katalýzové reakce EU.

Mechanismus působení enzymů: stupeň II

Provádí se katalýza v EU. Tato teorie je potvrzena experimentálními studiemi.

Nakonec je stupeň IV charakterizován uvolněním enzymové molekuly E a produktů reakce P. Sekvence transformací může být vyjádřena jako: E + C - EC - EC * - E + P.

Specificita účinku enzymů

Každý enzym působí na specifický substrát nebo skupinu látek, které mají podobnou strukturu. Specifičnost působení enzymů je vysvětlena podobností konfigurace aktivního centra a substrátu. V procesu interakce vzniká komplex enzym-substrát.