Mehanizem delovanja encimov

Encimi (encimi) - je zelo molekularna organske spojine proteinske narave, ki delujejo v telesni vlogi biološki katalizatorji.

Mehanizem delovanja encimov

Pojasnitev mehanizmov, ki so osnova katalitične delovanje encimov, je ena od temeljnih nalog in nujnih problemov ne samo za encimologijo, ampak tudi za sodobno molekularno biokemijo in biologijo.

Dolgo preden so postali dostopni čisti encimi in je bila njihova narava razjasnjena, je prišlo do prepričanja, da je povezava encima s substratom bistvena za encimski proces. Poskusi za dolgotrajno odkrivanje kompleksne spojine encima z substratom niso vodili do uspeha, saj je tak kompleks labilen, zelo hitro se razpada. Uporaba metode spektroskopije je omogočila identifikacijo encimsko-substratnih kompleksov za katalazo, peroksidazo, alkoholno dehidrogenazo, flavin-odvisne encime.

Metoda rentgenske difrakcijske analize je omogočila pridobitev številnih pomembnih podatkov o strukturi in katalitičnih mehanizmih delovanja encimov. To metodo smo uporabili za ugotavljanje povezave analogov substrata z encimi lizocimom in chymotrypsinom.

Nekateri neposredni dokazi o obstoju encimsko-substratnih kompleksov smo dobili za primere, ko je na eni stopnji katalitskega cikla encim vezan na substrat s kovalentno vezjo. Kot primer, reakcija hidrolize n-nitrofenilacetat, kataliziran s himotripsinom. Ko se encim pomeša s tem etrom, se v hidrolizni skupini reaktivnega serinskega ostanka himotripsin acetilira. Ta stopnja se nadaljuje hitro, vendar je hidroliza acetilhimetromina s tvorbo acetata in prostega chymotrypsina veliko počasnejša. Zato se v prisotnosti n-nitrofenil acetata nabira acetilhimotripsin, kar je enostavno zaznati.

Prisotnost encimskega substrata v sestavku lahko "ulov" z nestabilno kompleks prenos EU v neaktivni obliki, na primer z obdelavo z kompleksa encim-substrat natrijevega borohidrida imajo močno zmanjšuje učinek. Podoben kompleks v obliki stabilnega kovalentnega derivata smo našli v encimu aldolaze. Izkazalo se je, da e-amino skupina lizina sodeluje z molekulo substrata.

Podlaga medsebojno sodeluje z encimom v določenem delu, ki se imenuje aktivni center ali aktivna cona encima.

Pod aktivne centra, ali jedro, razumeti, da je odsek encima beljakovinske molekule, ki je priključena na substrat (in kofaktorjev) in povzroči encimske lastnosti molekule. Aktivno mesto določa specifičnost in katalitske aktivnosti encima in mora biti določena stopnja težavnosti strukture prilagojena za tesno pristop in interakcijo z molekulo substrata, ali njegovi deli, ki neposredno sodeluje pri reakciji.

Med funkcionalne skupine se odlikujejo vključeni v "katalitično aktivnega" dela encima in tvori odsek zagotavlja specifično afiniteto (vezavo substrata na encim) - tako imenovano PIN ali "sidro" (ali adsorpcijo encima aktivnega mesta).

Mehanizem delovanja encimov pojasnjuje teorijo Michaelis-Menten. Po tej teoriji se proces dogaja v štirih fazah.

Mehanizem delovanja encimov: 1. stopnja

Med substratom (C) in encimom (E) nastane vezava - oblikovan je encimski-substratni kompleks EC, v katerem so komponente povezane s kovalentnimi, ionskimi, vodnimi in drugimi vezmi.

Mehanizem delovanja encimov: 1. stopnja

Substrat pod delovanjem vezanega encima se aktivira in postane dostopen za ustrezne katalizacijske reakcije EU.

Mehanizem delovanja encimov: II. Stopnja

Kataliza EU se izvaja. To teorijo potrjujejo eksperimentalne študije.

Za končno fazo IV je značilno sproščanje encimske molekule E in produktov reakcije P. Zaporedje transformacij lahko izrazimo kot: E + C - EC - EC * - E + P.

Specifičnost delovanja encimov

Vsak encim deluje na določenem substratu ali skupini snovi, ki so podobne v strukturi. Specifičnost delovanja encimov je razložena s podobnostjo konfiguracije aktivnega centra in substrata. V procesu interakcije nastane encimsko-substratni kompleks.