Enzim ialah protein globular yang membantu semua proses selular untuk diteruskan. Seperti semua pemangkin, ia tidak boleh membalikkan tindak balas, tetapi berfungsi untuk mempercepatkannya.
Penyetempatan enzim dalam sel
Di dalam sel, enzim individu biasanya terkandung dan bertindak dalam organel yang ditetapkan dengan ketat. Penyetempatan enzim berkaitan secara langsung dengan fungsi yang biasanya dilakukan oleh bahagian sel ini.
Hampir semua enzim glikolisis terletak di dalam sitoplasma. Enzim kitaran asid trikarboksilik berada dalam matriks mitokondria. Bahan aktif hidrolisis terkandung dalam lisosom.
Tisu dan organ individu haiwan dan tumbuhan berbeza bukan sahaja dalam set enzim, tetapi juga dalam aktivitinya. Ciri tisu ini digunakan di klinik dalam diagnosis penyakit tertentu.
Terdapat juga ciri berkaitan usia dalam aktiviti dan set enzim dalam tisu. Ia paling jelas kelihatan semasa perkembangan embrio semasa pembezaan tisu.
Nomenklatur enzim
Terdapat beberapa sistem penamaan, setiap satunya mengambil kira sifat enzim pada tahap yang berbeza.
- Remeh. Nama bahan diberi secara rawak. Contohnya, pepsin (pepsis - "pencernaan", Yunani) dan trypsin (tripsis - "nipis", Yunani)
- Rasional. Nama enzim terdiri daripada substrat dan pengakhiran "-ase". Contohnya, amilase mempercepatkan hidrolisis kanji (amylo - "kanji", Yunani).
- Moscow. Ia telah diterima pakai pada tahun 1961 oleh Suruhanjaya Antarabangsa mengenai Nomenklatur Enzim di Kongres Biokimia Antarabangsa ke-5. Nama bahan terdiri daripada substrat dan tindak balas yang dimangkinkan (dipercepatkan) oleh enzim. Jika fungsi enzim adalah untuk memindahkan sekumpulan atom dari satu molekul (substrat) kepada yang lain (penerima), nama mangkin termasuk nama kimia penerima. Sebagai contoh, dalam tindak balas pemindahan kumpulan amino daripada alanin kepada asid 2-hidroksiglutarik, enzim alanin: 2-oxoglutarate aminotransferase terlibat. Nama mencerminkan:
- substrat - alanin;
- penerima - asid 2-oxoglutaric;
- kumpulan amino dipindahkan dalam tindak balas.
Suruhanjaya Antarabangsa telah menyusun senarai semua enzim yang diketahui, yang sentiasa dikemas kini. Ini disebabkan penemuan bahan baharu.
Pengkelasan enzim
Terdapat dua cara untuk membahagikan enzim kepada kumpulan. Yang pertama menawarkan dua kelas bahan ini:
- simple - hanya terdiri daripada protein;
- kompleks - mengandungi bahagian protein (apoenzim) dan bahagian bukan protein yang dipanggil koenzim.
Ke bahagian bukan proteinenzim kompleks mungkin termasuk vitamin. Interaksi dengan bahan lain berlaku melalui pusat aktif. Keseluruhan molekul enzim tidak mengambil bahagian dalam proses itu.
Sifat enzim, seperti protein lain, ditentukan oleh strukturnya. Bergantung padanya, pemangkin hanya mempercepatkan tindak balasnya.
Kaedah pengelasan kedua membahagikan bahan mengikut fungsi enzim. Hasilnya ialah enam kelas:
- oxidoreductase;
- pemindahan;
- hidrolas;
- isomerase;
- lyases;
- ligase.
Ini adalah kumpulan yang diterima umum, mereka berbeza bukan sahaja dalam jenis tindak balas yang mengawal enzim di dalamnya. Bahan kumpulan yang berbeza mempunyai struktur yang berbeza. Oleh itu, fungsi enzim dalam sel tidak boleh sama.
Oksidoreduktase - redoks
Fungsi utama enzim kumpulan pertama ialah pecutan tindak balas redoks. Ciri ciri: keupayaan untuk membentuk rantai enzim oksidatif di mana elektron atau atom hidrogen dipindahkan dari substrat pertama kepada penerima akhir. Bahan-bahan ini diasingkan mengikut prinsip kerja atau tempat kerja dalam tindak balas.
- Dehidrogenase aerobik (oksidase) mempercepatkan pemindahan elektron atau proton terus kepada atom oksigen. Anaerobik melakukan tindakan yang sama, tetapi dalam tindak balas yang berterusan tanpa pemindahan elektron atau atom hidrogen kepada atom oksigen.
- Utamadehidrogenase memangkinkan proses penyingkiran atom hidrogen daripada bahan teroksida (substrat utama). Sekunder - mempercepatkan penyingkiran atom hidrogen daripada substrat sekunder, ia diperoleh menggunakan dehidrogenase primer.
Ciri lain: sebagai pemangkin dua komponen dengan set koenzim yang sangat terhad (kumpulan aktif), ia boleh mempercepatkan pelbagai jenis tindak balas redoks. Ini dicapai dengan sejumlah besar pilihan: koenzim yang sama boleh bergabung dengan apoenzim yang berbeza. Dalam setiap kes, oksidoreduktase khas diperoleh dengan sifatnya sendiri.
Terdapat satu lagi fungsi enzim kumpulan ini, yang tidak boleh diabaikan - ia mempercepatkan perjalanan proses kimia yang berkaitan dengan pembebasan tenaga. Tindak balas sedemikian dipanggil eksotermik.
Pemindahan - pembawa
Enzim ini melaksanakan fungsi mempercepatkan tindak balas pemindahan sisa molekul dan kumpulan berfungsi. Contohnya, fosfofruktokinase.
Lapan kumpulan pemangkin dibezakan berdasarkan kumpulan yang dipindahkan. Mari lihat beberapa daripadanya.
- Phosphotransferases - membantu memindahkan sisa asid fosforik. Mereka dibahagikan kepada subkelas mengikut destinasi (alkohol, karboksil dan lain-lain).
- Aminotransferases – mempercepatkan tindak balas transaminasi asid amino.
- Glycosyltransferases - memindahkan residu glikosil daripada molekul ester fosforus kepada molekul mono- dan polisakarida. Berikan reaksipemecahan dan sintesis oligo- atau polisakarida dalam tumbuhan dan haiwan. Contohnya, mereka terlibat dalam pecahan sukrosa.
- Acyltransferases memindahkan sisa asid karboksilik kepada amina, alkohol dan asid amino. Asil-koenzim-A ialah sumber sejagat bagi kumpulan asil. Ia boleh dianggap sebagai kumpulan acyltransferases yang aktif. Asil asid asetik paling biasa diterima.
Hidrolas - terbelah dengan air
Dalam kumpulan ini, enzim bertindak sebagai pemangkin untuk tindak balas pemisahan (kurang kerap sintesis) sebatian organik, di mana air terlibat. Bahan kumpulan ini terkandung dalam sel dan dalam jus pencernaan. Molekul pemangkin dalam saluran gastrousus terdiri daripada satu komponen.
Lokasi enzim ini ialah lisosom. Mereka melaksanakan fungsi perlindungan enzim dalam sel: mereka memecahkan bahan asing yang telah melalui membran. Mereka juga memusnahkan bahan-bahan yang tidak lagi diperlukan oleh sel, yang mana lisosom digelar orderlies.
"Nama panggilan" mereka yang lain ialah bunuh diri sel, kerana ia adalah alat utama untuk autolisis sel. Jika jangkitan berlaku, proses keradangan bermula, membran lisosom menjadi telap dan hidrolase memasuki sitoplasma, memusnahkan segala-galanya di laluannya dan memusnahkan sel.
Asingkan beberapa jenis pemangkin daripada kumpulan ini:
- esterase - bertanggungjawab untuk hidrolisis ester alkohol;
- glycosidases - mempercepatkan hidrolisis glikosida, bergantung kepadaapakah isomer yang bertindak, merembeskan α- atau β-glikosidase;
- hidrolas peptida bertanggungjawab untuk hidrolisis ikatan peptida dalam protein, dan dalam keadaan tertentu untuk sintesisnya, tetapi kaedah sintesis protein ini tidak digunakan dalam sel hidup;
- amidases - bertanggungjawab untuk hidrolisis amida asid, contohnya, urease memangkinkan penguraian urea kepada ammonia dan air.
Isomerases - transformasi molekul
Bahan ini mempercepatkan perubahan dalam satu molekul. Mereka boleh menjadi geometri atau struktur. Ini boleh berlaku dalam pelbagai cara:
- pemindahan atom hidrogen;
- menggerakkan kumpulan fosfat;
- mengubah susunan kumpulan atom di angkasa;
- menggerakkan ikatan berganda.
Pengisomeran boleh menjadi asid organik, karbohidrat atau asid amino. Isomerase boleh menukar aldehid kepada keton dan, sebaliknya, menyusun semula bentuk cis kepada bentuk trans dan sebaliknya. Untuk lebih memahami fungsi yang dilakukan oleh enzim kumpulan ini, adalah perlu untuk mengetahui perbezaan isomer.
Perhubungan memutuskan hubungan
Enzim ini mempercepatkan penguraian bukan hidrolitik sebatian organik melalui ikatan:
- karbon-karbon;
- fosforus-oksigen;
- karbon-sulfur;
- karbon-nitrogen;
- karbon-oksigen.
Dalam kes ini, produk mudah seperti karbon dioksida, air, ammonia dibebaskan dan ikatan berganda ditutup. Sedikit daripada tindak balas ini boleh pergi ke arah yang bertentangan, enzim yang sepadan mengikut arah yang sesuaidi bawah keadaan ini memangkinkan proses bukan sahaja pereputan, tetapi juga sintesis.
Liase dikelaskan mengikut jenis ikatan yang diputuskan. Ia adalah enzim kompleks.
Pautan silang ligase
Fungsi utama enzim kumpulan ini ialah pecutan tindak balas sintesis. Ciri mereka adalah konjugasi penciptaan dengan pereputan bahan yang mampu memberikan tenaga untuk pelaksanaan proses biosintetik. Terdapat enam subkelas mengikut jenis sambungan yang terbentuk. Lima daripadanya adalah sama dengan subkumpulan lyase, dan yang keenam bertanggungjawab untuk mencipta ikatan logam nitrogen.
Sesetengah ligase terlibat dalam proses sel yang sangat penting. Sebagai contoh, ligase DNA terlibat dalam replikasi asid deoksiribonukleik. Ia memaut silang pemisah satu helai, mewujudkan ikatan fosfodiester baharu. Dialah yang menyambungkan serpihan Okazaki.
Enzim yang sama digunakan secara aktif dalam kejuruteraan genetik. Ia membolehkan saintis mencantumkan molekul DNA daripada kepingan yang mereka perlukan, mewujudkan rantai unik asid deoksiribonukleik. Sebarang maklumat boleh dimasukkan ke dalamnya, sekali gus mewujudkan kilang untuk pengeluaran protein yang diperlukan. Sebagai contoh, anda boleh menjahit ke dalam DNA bakteria sekeping yang bertanggungjawab untuk sintesis insulin. Dan apabila sel akan menterjemahkan proteinnya sendiri, pada masa yang sama ia akan menjadikan bahan berguna yang diperlukan untuk tujuan perubatan. Yang tinggal hanyalah membersihkannya dan ia akan membantu ramai orang yang sakit.
Peranan besar enzim dalam badan
Mereka bolehmeningkatkan kadar tindak balas lebih daripada sepuluh kali ganda. Ia hanya perlu untuk fungsi normal sel. Dan enzim terlibat dalam setiap tindak balas. Oleh itu, fungsi enzim dalam badan adalah pelbagai, seperti semua proses yang berterusan. Dan kegagalan pemangkin ini membawa kepada akibat yang serius.
Enzim digunakan secara meluas dalam makanan, industri ringan, perubatan: ia digunakan untuk membuat keju, sosej, makanan dalam tin dan merupakan sebahagian daripada serbuk pencuci. Ia juga digunakan dalam pembuatan bahan fotografi.
