Terdapat banyak tindak balas kimia dalam setiap sel hidup. Enzim (enzim) ialah protein dengan fungsi yang istimewa dan sangat penting. Mereka dipanggil biomangkin. Fungsi utama enzim protein dalam badan adalah untuk mempercepatkan tindak balas biokimia. Reagen awal, interaksi yang dimangkinkan oleh molekul ini, dipanggil substrat, dan sebatian akhir dipanggil produk.
Secara semula jadi, protein enzim hanya berfungsi dalam sistem hidup. Tetapi dalam bioteknologi moden, diagnostik klinikal, farmaseutikal dan perubatan, enzim yang disucikan atau kompleksnya digunakan, serta komponen tambahan yang diperlukan untuk pengendalian sistem dan visualisasi data untuk penyelidik.
Kepentingan biologi dan sifat enzim
Tanpa molekul ini, organisma hidup tidak akan dapat berfungsi. Semua proses hidup berfungsi secara harmoni berkat enzim. Fungsi utama protein enzim dalam badan adalah untuk mengawal metabolisme. Tanpa mereka, metabolisme normal adalah mustahil. Aktiviti molekul dikawal olehpengaktif (induktor) atau perencat. Kawalan bertindak pada tahap sintesis protein yang berbeza. Ia juga "berfungsi" berhubung dengan molekul siap.
Sifat utama protein-enzim ialah kekhususan kepada substrat tertentu. Dan, dengan itu, keupayaan untuk memangkinkan hanya satu atau kurang kerap beberapa tindak balas. Biasanya proses sedemikian boleh diterbalikkan. Satu enzim bertanggungjawab untuk kedua-dua fungsi. Tetapi bukan itu sahaja.
Peranan protein enzim adalah penting. Tanpa mereka, tindak balas biokimia tidak diteruskan. Disebabkan oleh tindakan enzim, reagen menjadi mungkin untuk mengatasi halangan pengaktifan tanpa perbelanjaan tenaga yang ketara. Dalam badan tidak ada cara untuk memanaskan suhu melebihi 100 ° C atau menggunakan komponen yang agresif seperti makmal kimia. Protein enzim mengikat substrat. Dalam keadaan terikat, pengubahsuaian berlaku dengan pelepasan yang terakhir. Beginilah cara semua pemangkin yang digunakan dalam sintesis kimia berfungsi.
Apakah tahap organisasi molekul protein enzim?
Biasanya molekul ini mempunyai struktur protein tertier (globul) atau kuaternari (beberapa globul bersambung). Pertama, ia disintesis dalam bentuk linear. Dan kemudian mereka dilipat ke dalam struktur yang diperlukan. Untuk memastikan aktiviti, biomangkin memerlukan struktur tertentu.
Enzim, seperti protein lain, dimusnahkan oleh haba, nilai pH yang melampau, sebatian kimia yang agresif.
Sifat tambahanenzim
Antaranya, ciri komponen berikut dibezakan:
- Stereospesifik - pembentukan hanya satu produk.
- Regioselektiviti - memutuskan ikatan kimia atau mengubah suai kumpulan dalam satu kedudukan sahaja.
- Chemoselectivity - pemangkinan hanya satu tindak balas.
Ciri kerja
Kekhususan enzim berbeza-beza. Tetapi mana-mana enzim sentiasa aktif berhubung dengan substrat tertentu atau kumpulan sebatian yang serupa dalam struktur. Pemangkin bukan protein tidak mempunyai sifat ini. Kekhususan diukur dengan pemalar pengikat (mol/l), yang boleh setinggi 10−10 mol/l. Kerja enzim aktif adalah pantas. Satu molekul memangkinkan beribu-ribu hingga jutaan operasi sesaat. Tahap pecutan tindak balas biokimia adalah ketara (1000-100000 kali) lebih tinggi daripada pemangkin konvensional.
Tindakan enzim adalah berdasarkan beberapa mekanisme. Interaksi paling mudah berlaku dengan satu molekul substrat, diikuti dengan pembentukan produk. Kebanyakan enzim mampu mengikat 2-3 molekul berbeza yang bertindak balas. Contohnya, pemindahan kumpulan atau atom daripada satu sebatian kepada sebatian yang lain, atau penggantian berganda mengikut prinsip "ping-pong". Dalam tindak balas ini, satu substrat biasanya disambungkan, dan yang kedua dikaitkan melalui kumpulan berfungsi dengan enzim.
Mengkaji mekanisme tindakan enzim berlaku menggunakan kaedah:
- Definisi produk perantaraan dan akhir.
- Kajian geometri struktur dan kumpulan berfungsi yang dikaitkan dengansubstrat dan memberikan kadar tindak balas yang tinggi.
- Mutasi gen enzim dan penentuan perubahan dalam sintesis dan aktivitinya.
Pusat aktif dan bersambung
Molekul substrat jauh lebih kecil daripada protein enzim. Oleh itu, pengikatan berlaku disebabkan oleh sebilangan kecil kumpulan berfungsi biomangkin. Mereka membentuk pusat aktif, yang terdiri daripada set asid amino tertentu. Dalam protein kompleks, kumpulan prostetik yang bersifat bukan protein terdapat dalam struktur, yang juga boleh menjadi sebahagian daripada pusat aktif.
Adalah perlu untuk memilih kumpulan enzim yang berasingan. Molekul mereka mengandungi koenzim yang sentiasa mengikat molekul dan dilepaskan daripadanya. Protein enzim yang terbentuk sepenuhnya dipanggil holoenzim, dan apabila kofaktor dikeluarkan, ia dipanggil apoenzim. Vitamin, logam, derivatif bes nitrogen sering bertindak sebagai koenzim (NAD - nicotinamide adenine dinucleotide, FAD - flavin adenine dinucleotide, FMN - flavin mononucleotide).
Tapak pengikat menyediakan kekhususan substrat. Disebabkan itu, kompleks substrat-enzim yang stabil terbentuk. Struktur globul dibina sedemikian rupa sehingga mempunyai ceruk (celah atau kemurungan) pada permukaan saiz tertentu, yang memastikan pengikatan substrat. Zon ini biasanya terletak tidak jauh dari pusat aktif. Sesetengah enzim mempunyai tapak untuk mengikat kofaktor atau ion logam.
Kesimpulan
Protein-Enzim memainkan peranan penting dalam badan. Bahan-bahan tersebut memangkinkan tindak balas kimia, bertanggungjawab untuk proses metabolisme - metabolisme. Dalam mana-mana sel hidup, beratus-ratus proses biokimia sentiasa berlaku, termasuk tindak balas pengurangan, pemisahan dan sintesis sebatian. Pengoksidaan bahan sentiasa berlaku dengan pembebasan tenaga yang besar. Ia, seterusnya, dibelanjakan untuk pembentukan karbohidrat, protein, lemak dan kompleksnya. Produk belahan ialah bahan binaan untuk sintesis sebatian organik yang diperlukan.
