Proteinski encim: vloga, lastnosti, funkcija proteinskih encimov v telesu

V vsaki živi celici se pojavijo številne kemične reakcije. Encimi (encimi) so proteini s posebnimi in izredno pomembnimi funkcijami. Imenujejo se biokatalizatorji. Osnovno delovanje encimskih proteinov v telesu je pospešiti biokemične reakcije. Začetne reagente, katerih interakcijo katalizirajo te molekule, imenujemo substrati, končne spojine pa so produkti.

V naravi encimske beljakovine delujejo samo v živih sistemih. Toda v nove biotehnologije, klinične diagnostike, farmacije in zdravilo očiščenih encimov ali njihovih kompleksov, kot tudi dodatne sestavine, potrebne za delovanje sistema ter vizualizacijo podatkov za raziskovalca.

Biološki pomen in lastnosti encimov

Brez teh molekul živi organizem ne bi mogel delovati. Vsi življenjski procesi delujejo skupaj z encimi. Glavna funkcija beljakovinskih encimov v telesu je uravnavanje presnove. Brez njih je normalno metabolizem nemogoče. Regulacija aktivnosti molekul se pojavi pod vplivom aktivatorjev (induktorjev) ali inhibitorjev. Nadzor deluje na različnih stopnjah sinteze beljakovin. Deluje tudi za že pripravljeno molekulo.

Glavne lastnosti proteinskih encimov so specifičnost za določen substrat. In posledično, sposobnost kataliziranja le enega ali, bolj redko, vrste reakcij. Običajno so takšni procesi reverzibilni. Oba encima sta odgovorna za obe funkciji. Toda to ni vse.

Vloga proteinskih encimov je bistvena. Brez njih se ne pojavijo biokemične reakcije. Zaradi delovanja encimov je mogoče, da reagente premagajo aktivacijsko oviro brez večjih izdatkov za energijo. V telesu ni mogoče segrevati temperature nad 100 ° C ali uporabljati agresivnih komponent, kot je kemični laboratorij. Proteinski encim se združuje s substratom. V vezanem stanju je sprememba, ki ji sledi sprostitev slednjega. Tako so vsi katalizatorji, ki se uporabljajo pri kemični sintezi.

Katere so stopnje organiziranosti molekule beljakovinskih encimov?

Običajno imajo te molekule terciarno (globulo) ali kvaternarno (več povezanih globulinov) strukturo proteinov. Najprej se sintetizirajo v linearni obliki. In nato zložite v zahtevano strukturo. Za zagotovitev aktivnosti biokatalizator potrebuje določeno strukturo.

Encimi, tako kot drugi proteini, uničijo s segrevanjem, ekstremnimi vrednostmi pH, agresivnimi kemičnimi spojinami.

Dodatne lastnosti encimov

Med njimi se razlikujejo naslednje značilnosti komponent:

1. Stereospecificity - oblikovanje samo enega izdelka.
2. Regioselektivnost je zlom kemične vezi ali sprememba skupine v samo enem položaju.
3. Kemoselektivnost je kataliza le ene reakcije.

Značilnosti dela

Raven specifičnosti encimov se spreminja. Vendar je vsak encim vedno aktiven glede na določen substrat ali skupino spojin, ki so podobne v strukturi. Beljakovinski katalizatorji nimajo te lastnosti. Specifičnost se meri z vezno konstanto (mol / l), ki lahko doseže 10^minus-10 mol / l. Delo aktivnega encima je hitro. Ena molekula katalizira na tisoče milijonov operacij na sekundo. Stopnja pospeševanja biokemičnih reakcij je znatno (1000-100000-krat) višja kot pri običajnih katalizatorjih.

Dejavnost encimov temelji na več mehanizmih. Najenostavnejša interakcija se pojavi z eno molekulo substrata, čemur sledi tvorba proizvoda. Večina encimov lahko veže 2-3 različne molekule, ki vstopijo v reakcijo. Na primer, prenos skupine ali atoma iz ene povezave v drugo ali dvojne zamenjave po načelu "ping-pong". Pri teh reakcijah je navadno povezan en substrat, drugi pa vezan preko funkcijske skupine na encim.

Učenje mehanizem delovanja encima se pojavi z uporabo metod:

1. Opredelitve vmesnih in končnih izdelkov.
2. Študije geometrije strukture in funkcionalnih skupin, povezanih s substratom, in zagotavljanja visoke reakcijska hitrost.
3. Mutacije encimskih genov in določanje sprememb v sintezi in aktivnosti.

Aktivni in vezavni center

Molekula substrata je veliko manjša kot proteinski encim. Zato pride do vezanja zaradi majhnega števila funkcionalnih skupin biokatalizatorja. Obstajajo aktivni center, sestavljen iz specifičnega sklopa aminokislin. V Ljubljani kompleksne beljakovine v strukturi je protetična skupina neproteinske narave, ki je lahko tudi del aktivnega centra.

Treba je izločiti ločeno skupino encimov. Imajo koencim v molekuli, ki se nenehno veže na molekulo in se sprosti iz nje. V celoti tvorjena proteina encim, imenovan holoenzyme, in pri odstranjevanju kofaktor - apoenzyme. Kot koencimi pogosto delujejo vitamine, kovine, derivate dušikove baze (NAD - nikotinamidadenindinukleotid, FAD - flavinadenindinukleotid, FMN - flavin mononukleotida).

Vezni center zagotavlja specifičnost afinitete za substrat. Zaradi tega se tvori stabilen substrat-encimski kompleks. Struktura globule je konstruirana tako, da ima na površini nišo (reža ali votlina) določene velikosti, ki zagotavlja vezavo substrata. To območje se običajno nahaja nedaleč od aktivnega centra. Posamezni encimi imajo mesta za vezavo na kofaktorje ali kovinske ione.

Zaključek

Proteinski encim ima pomembno vlogo v telesu. Takšne snovi katalizirajo kemične reakcije, so odgovorne za presnovne procese - metabolizem. V kateri koli živi celici se stalno pojavljajo na stotine biokemičnih procesov, vključno z redukcijskimi reakcijami, delitvijo in sintezo spojin. Oksidacija snovi z veliko sproščanjem energije se nenehno pojavlja. V zameno se porabi za nastanek ogljikovih hidratov, beljakovin, maščob in njihovih kompleksov. Izdelki cepitve so strukturni elementi za sintezo potrebnih organskih spojin.