Ang Enzymes ay mga globular na protina na tumutulong sa lahat ng proseso ng cellular na magpatuloy. Tulad ng lahat ng mga catalyst, hindi nila maibabalik ang reaksyon, ngunit nagsisilbi itong pabilisin.
Localization ng mga enzyme sa cell
Sa loob ng cell, ang mga indibidwal na enzyme ay karaniwang nakapaloob at kumikilos sa mahigpit na tinukoy na mga organelle. Ang lokalisasyon ng mga enzyme ay direktang nauugnay sa function na karaniwang ginagawa ng bahaging ito ng cell.
Halos lahat ng glycolysis enzymes ay matatagpuan sa cytoplasm. Ang mga enzyme ng tricarboxylic acid cycle ay nasa mitochondrial matrix. Ang mga aktibong sangkap ng hydrolysis ay nakapaloob sa mga lysosome.
Ang mga indibidwal na tisyu at organo ng mga hayop at halaman ay naiiba hindi lamang sa hanay ng mga enzyme, kundi pati na rin sa kanilang aktibidad. Ang tampok na ito ng mga tisyu ay ginagamit sa klinika sa pagsusuri ng ilang mga sakit.
Mayroon ding mga feature na nauugnay sa edad sa aktibidad at hanay ng mga enzyme sa mga tissue. Malinaw na nakikita ang mga ito sa panahon ng pagbuo ng embryonic sa panahon ng pagkita ng kaibahan ng tissue.
Enzyme nomenclature
Mayroong ilang mga sistema ng pagbibigay ng pangalan, na ang bawat isa ay isinasaalang-alang ang mga katangian ng mga enzyme sa ibang lawak.
- Trivial. Ang mga pangalan ng mga sangkap ay ibinibigay nang sapalaran. Halimbawa, pepsin (pepsis - "digestion", Greek) at trypsin (tripsis - "manipis", Greek)
- Rational. Ang pangalan ng enzyme ay binubuo ng substrate at ang nagtatapos na "-ase". Halimbawa, pinapabilis ng amylase ang hydrolysis ng starch (amylo - "starch", Greek).
- Moscow. Ito ay pinagtibay noong 1961 ng International Commission on Enzyme Nomenclature sa 5th International Congress of Biochemistry. Ang pangalan ng sangkap ay binubuo ng substrate at ang reaksyon na na-catalyzed (pinabilis) ng enzyme. Kung ang tungkulin ng mga enzyme ay maglipat ng isang pangkat ng mga atomo mula sa isang molekula (substrate) patungo sa isa pa (acceptor), kasama sa pangalan ng katalista ang kemikal na pangalan ng tumanggap. Halimbawa, sa reaksyon ng paglilipat ng isang amino group mula sa alanine patungo sa 2-hydroxyglutaric acid, ang enzyme alanine: 2-oxoglutarate aminotransferase ay kasangkot. Ang pangalan ay sumasalamin sa:
- substrate - alanine;
- acceptor - 2-oxoglutaric acid;
- isang amino group ang inilipat sa reaksyon.
Ang International Commission ay nag-compile ng isang listahan ng lahat ng kilalang enzyme, na patuloy na ina-update. Ito ay dahil sa pagtuklas ng mga bagong substance.
Pag-uuri ng mga enzyme
May dalawang paraan upang hatiin ang mga enzyme sa mga pangkat. Ang una ay nag-aalok ng dalawang klase ng mga sangkap na ito:
- simple - binubuo lamang ng protina;
- complex - naglalaman ng bahaging protina (apoenzyme) at bahaging hindi protina na tinatawag na coenzyme.
Sa bahaging hindi protinaang kumplikadong enzyme ay maaaring magsama ng mga bitamina. Ang pakikipag-ugnayan sa iba pang mga sangkap ay nangyayari sa pamamagitan ng aktibong sentro. Ang buong molekula ng enzyme ay hindi nakikibahagi sa proseso.
Ang mga katangian ng mga enzyme, tulad ng iba pang mga protina, ay tinutukoy ng kanilang istraktura. Depende dito, pinapabilis lang ng mga catalyst ang kanilang mga reaksyon.
Ang pangalawang paraan ng pag-uuri ay naghahati ng mga sangkap ayon sa paggana ng mga enzyme. Ang resulta ay anim na klase:
- oxidoreductase;
- transferases;
- hydrolases;
- isomerase;
- lyases;
- ligases.
Ang mga ito ay karaniwang tinatanggap na mga grupo, nagkakaiba sila hindi lamang sa mga uri ng mga reaksyon na kumokontrol sa mga enzyme sa kanila. Ang mga sangkap ng iba't ibang grupo ay may iba't ibang istruktura. At ang mga function ng mga enzyme sa isang cell, samakatuwid, ay hindi maaaring pareho.
Oxidoreductases - redox
Ang pangunahing pag-andar ng mga enzyme ng unang pangkat ay ang pagpapabilis ng mga reaksiyong redox. Isang katangiang katangian: ang kakayahang bumuo ng mga kadena ng oxidative enzymes kung saan ang mga electron o hydrogen atoms ay inililipat mula sa pinakaunang substrate hanggang sa huling acceptor. Ang mga sangkap na ito ay pinaghihiwalay ayon sa prinsipyo ng trabaho o lugar ng trabaho sa reaksyon.
- Ang aerobic dehydrogenases (oxidases) ay nagpapabilis sa paglipat ng mga electron o proton nang direkta sa mga atomo ng oxygen. Ang mga anaerobic ay gumaganap ng parehong mga aksyon, ngunit sa mga reaksyon na nagpapatuloy nang walang paglipat ng mga electron o hydrogen atoms sa oxygen atoms.
- Pangunahindehydrogenases catalyze ang proseso ng pag-alis ng hydrogen atoms mula sa oxidized substance (pangunahing substrate). Pangalawa - pabilisin ang pag-alis ng mga atomo ng hydrogen mula sa pangalawang substrate, nakuha ang mga ito gamit ang pangunahing dehydrogenase.
Isa pang feature: bilang dalawang bahagi na mga catalyst na may napakalimitadong hanay ng mga coenzyme (aktibong grupo), maaari nilang pabilisin ang iba't ibang uri ng redox na reaksyon. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng isang malaking bilang ng mga pagpipilian: ang parehong coenzyme ay maaaring sumali sa iba't ibang apoenzymes. Sa bawat kaso, ang isang espesyal na oxidoreductase ay nakukuha na may sarili nitong mga katangian.
May isa pang pag-andar ng mga enzyme ng pangkat na ito, na hindi maaaring balewalain - pinapabilis nila ang kurso ng mga proseso ng kemikal na nauugnay sa pagpapalabas ng enerhiya. Ang ganitong mga reaksyon ay tinatawag na exothermic.
Transferases - carrier
Ang mga enzyme na ito ay gumaganap ng function na pabilisin ang paglipat ng mga reaksyon ng mga molecular residues at functional group. Halimbawa, phosphofructokinase.
Walong pangkat ng mga catalyst ang nakikilala batay sa inilipat na pangkat. Tingnan natin ang ilan lang sa kanila.
- Phosphotransferases - tumulong sa paglipat ng mga residu ng phosphoric acid. Ang mga ito ay nahahati sa mga subclass ayon sa destinasyon (alcohol, carboxyl at iba pa).
- Aminotransferases – mapabilis ang mga reaksyon ng transamination ng amino acid.
- Glycosyltransferases - ilipat ang mga residu ng glycosyl mula sa mga molekula ng phosphorus ester patungo sa mga molekula ng mono- at polysaccharide. Magbigay ng mga reaksyonpagkasira at synthesis ng oligo- o polysaccharides sa mga halaman at hayop. Halimbawa, kasangkot sila sa pagkasira ng sucrose.
- Ang Acyltransferases ay naglilipat ng mga nalalabi ng carboxylic acid sa mga amin, alkohol at amino acid. Ang Acyl-coenzyme-A ay isang unibersal na pinagmumulan ng mga pangkat ng acyl. Maaari itong ituring bilang isang aktibong pangkat ng acyltransferases. Ang acetic acid acyl ay pinakakaraniwang kinukunsinti.
Hydrolases - nahati sa tubig
Sa pangkat na ito, ang mga enzyme ay kumikilos bilang mga katalista para sa mga reaksyon ng paghahati (mas madalas na synthesis) ng mga organikong compound, kung saan ang tubig ay kasangkot. Ang mga sangkap ng pangkat na ito ay nakapaloob sa mga selula at sa katas ng pagtunaw. Ang mga molekula ng mga catalyst sa gastrointestinal tract ay binubuo ng isang bahagi.
Ang lokasyon ng mga enzyme na ito ay mga lysosome. Ginagawa nila ang mga proteksiyon na function ng mga enzyme sa cell: sinisira nila ang mga dayuhang sangkap na dumaan sa lamad. Sinisira din nila ang mga sangkap na hindi na kailangan ng cell, kung saan ang mga lysosome ay binansagan na orderlies.
Ang iba pa nilang "palayaw" ay mga cell suicide, dahil sila ang pangunahing tool para sa cell autolysis. Kung mangyari ang isang impeksiyon, magsisimula ang mga proseso ng pamamaga, ang lysosome membrane ay nagiging permeable at ang mga hydrolases ay pumapasok sa cytoplasm, sinisira ang lahat ng nasa daan nito at sinisira ang cell.
Paghiwalayin ang ilang uri ng mga catalyst mula sa pangkat na ito:
- esterases - responsable para sa hydrolysis ng mga alcohol ester;
- glycosidases - mapabilis ang hydrolysis ng glycosides, depende saanong isomer ang ginagawa nila, naglalabas ng α- o β-glycosidases;
- Ang peptide hydrolases ay may pananagutan para sa hydrolysis ng mga peptide bond sa mga protina, at sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon para sa kanilang synthesis, ngunit ang pamamaraang ito ng synthesis ng protina ay hindi ginagamit sa isang buhay na cell;
- amidases - responsable para sa hydrolysis ng acid amides, halimbawa, ang urease ay nag-catalyze sa pagkasira ng urea sa ammonia at tubig.
Isomerases - pagbabagong-anyo ng molekula
Ang mga sangkap na ito ay nagpapabilis ng mga pagbabago sa loob ng isang molekula. Maaari silang maging geometric o istruktura. Ito ay maaaring mangyari sa maraming paraan:
- paglipat ng hydrogen atoms;
- paglipat ng phosphate group;
- pagbabago sa pagkakaayos ng mga atomic group sa kalawakan;
- paglipat ng double bond.
Ang Isomerization ay maaaring mga organic acid, carbohydrates o amino acids. Maaaring i-convert ng isomerases ang aldehydes sa mga ketone at, sa kabaligtaran, muling ayusin ang cis form sa trans form at vice versa. Upang mas maunawaan kung anong function ang ginagawa ng mga enzyme ng pangkat na ito, kailangang malaman ang mga pagkakaiba sa mga isomer.
Mga ugnayang pinutol ang ugnayan
Ang mga enzyme na ito ay nagpapabilis sa non-hydrolytic breakdown ng mga organic compound sa pamamagitan ng mga bono:
- carbon-carbon;
- phosphorus-oxygen;
- carbon-sulphur;
- carbon-nitrogen;
- carbon-oxygen.
Sa kasong ito, ang mga simpleng produkto gaya ng carbon dioxide, tubig, ammonia ay inilalabas, at ang mga double bond ay sarado. Ang ilan sa mga reaksyong ito ay maaaring pumunta sa kabaligtaran na direksyon, ang kaukulang mga enzyme sa naaangkopsa ilalim ng mga kundisyong ito ay pinapagana ang mga proseso ng hindi lamang pagkabulok, kundi pati na rin ang synthesis.
Ang mga pagkakaugnay ay inuri ayon sa uri ng bono na sinira ng mga ito. Ang mga ito ay mga kumplikadong enzyme.
Ligase crosslinks
Ang pangunahing tungkulin ng mga enzyme ng pangkat na ito ay ang pagpapabilis ng mga reaksyon ng synthesis. Ang kanilang tampok ay ang conjugation ng paglikha na may pagkabulok ng mga sangkap na maaaring magbigay ng enerhiya para sa pagpapatupad ng proseso ng biosynthetic. Mayroong anim na subclass ayon sa uri ng koneksyon na nabuo. Ang lima sa kanila ay magkapareho sa mga subgroup ng lyase, at ang ikaanim ay may pananagutan sa paglikha ng nitrogen-metal bond.
Ang ilang mga ligase ay kasangkot sa partikular na mahahalagang proseso ng cell. Halimbawa, ang DNA ligase ay kasangkot sa pagtitiklop ng deoxyribonucleic acid. Nag-crosslink ito ng mga single-strand break, na lumilikha ng mga bagong phosphodiester bond. Siya ang nag-uugnay sa mga fragment ng Okazaki.
Ang parehong enzyme ay aktibong ginagamit sa genetic engineering. Pinapayagan nito ang mga siyentipiko na pagsamahin ang mga molekula ng DNA mula sa mga piraso na kailangan nila, na lumilikha ng mga natatanging kadena ng deoxyribonucleic acid. Ang anumang impormasyon ay maaaring ilagay sa kanila, kaya lumilikha ng isang pabrika para sa produksyon ng mga kinakailangang protina. Halimbawa, maaari mong tahiin sa DNA ng isang bacterium ang isang piraso na responsable para sa synthesis ng insulin. At kapag ang cell ay magsasalin ng sarili nitong mga protina, sa parehong oras ito ay gagawa ng isang kapaki-pakinabang na sangkap na kinakailangan para sa mga layuning medikal. Ang natitira na lang ay linisin ito at makakatulong ito sa maraming may sakit.
Ang malaking papel ng enzymes sa katawan
Kaya niladagdagan ang rate ng reaksyon ng higit sa sampung beses. Ito ay kinakailangan lamang para sa normal na paggana ng cell. At ang mga enzyme ay kasangkot sa bawat reaksyon. Samakatuwid, ang mga pag-andar ng mga enzyme sa katawan ay magkakaiba, tulad ng lahat ng patuloy na proseso. At ang kabiguan ng mga katalistang ito ay humahantong sa malubhang kahihinatnan.
Ang mga enzyme ay malawakang ginagamit sa pagkain, magaan na industriya, gamot: ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga keso, sausage, de-latang pagkain, at bahagi ng mga pulbos na panghugas. Ginagamit din ang mga ito sa paggawa ng mga photographic na materyales.
