Els enzims són proteïnes globulars que ajuden a continuar tots els processos cel·lulars. Com tots els catalitzadors, no poden revertir la reacció, però serveixen per accelerar-la.
Localització d'enzims a la cèl·lula
A l'interior de la cèl·lula, els enzims individuals solen estar continguts i actuen en orgànuls estrictament definits. La localització dels enzims està directament relacionada amb la funció que normalment realitza aquesta part de la cèl·lula.
Gairebé tots els enzims de la glucòlisi es troben al citoplasma. Els enzims del cicle de l'àcid tricarboxílic es troben a la matriu mitocondrial. Les substàncies actives de la hidròlisi es troben en els lisosomes.
Els teixits i òrgans individuals d'animals i plantes difereixen no només pel conjunt d'enzims, sinó també per la seva activitat. Aquesta característica dels teixits s'utilitza a la clínica en el diagnòstic de certes mal alties.
També hi ha característiques relacionades amb l'edat en l'activitat i el conjunt d'enzims dels teixits. Són més clarament visibles durant el desenvolupament embrionari durant la diferenciació de teixits.
Nomenclatura enzimàtica
Hi ha diversos sistemes de denominació, cadascun dels quals té en compte les propietats dels enzims en una mesura diferent.
- Trivial. Els noms de les substàncies es donen aleatòriament. Per exemple, pepsina (pepsis - "digestió", grec) i tripsina (tripsis - "prima", grec)
- Racional. El nom de l'enzim consisteix en el substrat i la terminació "-ase". Per exemple, l'amilasa accelera la hidròlisi del midó (amilo - "midó", grec).
- Moscou. Va ser adoptat l'any 1961 per la Comissió Internacional de Nomenclatura Enzimàtica al 5è Congrés Internacional de Bioquímica. El nom de la substància està format pel substrat i la reacció que és catalitzada (accelerada) per l'enzim. Si la funció dels enzims és transferir un grup d'àtoms d'una molècula (substrat) a una altra (acceptor), el nom del catalitzador inclou el nom químic de l'acceptor. Per exemple, en la reacció de transferència d'un grup amino de l'alanina a l'àcid 2-hidroxiglutàric, està implicat l'enzim alanina: 2-oxoglutarat aminotransferasa. El nom reflecteix:
- substrat - alanina;
- acceptor - àcid 2-oxoglutàric;
- un grup amino es transfereix a la reacció.
La Comissió Internacional ha compilat una llista de tots els enzims coneguts, que s'actualitza constantment. Això es deu al descobriment de noves substàncies.
Classificació d'enzims
Hi ha dues maneres de dividir els enzims en grups. El primer ofereix dues classes d'aquestes substàncies:
- simple: només consta de proteïnes;
- complex: conté una part proteica (apoenzim) i una part no proteica anomenada coenzim.
A la part no proteicaenzim complex pot incloure vitamines. La interacció amb altres substàncies es produeix a través del centre actiu. Tota la molècula enzimàtica no participa en el procés.
Les propietats dels enzims, com altres proteïnes, estan determinades per la seva estructura. Segons això, els catalitzadors només acceleren les seves reaccions.
El segon mètode de classificació divideix les substàncies segons la funció dels enzims. El resultat són sis classes:
- oxidoreductasa;
- transferases;
- hidrolases;
- isomerasa;
- lyases;
- ligases.
Són grups generalment acceptats, es diferencien no només pel tipus de reaccions que regulen els enzims que hi ha. Les substàncies de diferents grups tenen estructures diferents. I les funcions dels enzims en una cèl·lula, per tant, no poden ser les mateixes.
Oxidorreductases - redox
La funció principal dels enzims del primer grup és l'acceleració de les reaccions redox. Un tret característic: la capacitat de formar cadenes d'enzims oxidatius en les quals es transfereixen electrons o àtoms d'hidrogen des del primer substrat fins a l'acceptor final. Aquestes substàncies es separen segons el principi de treball o el lloc de treball en la reacció.
- Les deshidrogenases aeròbiques (oxidases) acceleren la transferència d'electrons o protons directament als àtoms d'oxigen. Els anaeròbics realitzen les mateixes accions, però en reaccions que procedeixen sense transferència d'electrons o àtoms d'hidrogen a àtoms d'oxigen.
- Primàriales deshidrogenases catalitzen el procés d'eliminació dels àtoms d'hidrogen de la substància oxidada (substrat primari). Secundari: accelerar l'eliminació dels àtoms d'hidrogen del substrat secundari, es van obtenir mitjançant la deshidrogenasa primària.
Una altra característica: al ser catalitzadors de dos components amb un conjunt molt limitat de coenzims (grups actius), poden accelerar una gran varietat de reaccions redox. Això s'aconsegueix mitjançant un gran nombre d'opcions: un mateix coenzim pot unir-se a diferents apoenzims. En cada cas, s'obté una oxidoreductasa especial amb propietats pròpies.
Hi ha una altra funció dels enzims d'aquest grup, que no es pot ignorar: acceleren el curs dels processos químics associats amb l'alliberament d'energia. Aquestes reaccions s'anomenen exotèrmiques.
Transferases - portadors
Aquests enzims fan la funció d'accelerar les reaccions de transferència de residus moleculars i grups funcionals. Per exemple, fosfofructocinasa.
Es distingeixen vuit grups de catalitzadors en funció del grup transferit. Vegem-ne només uns quants.
- Fosfotransferases: ajuden a transferir residus d'àcid fosfòric. Es divideixen en subclasses segons la destinació (alcohol, carboxil i altres).
- Aminotransferases: acceleren les reaccions de transaminació d'aminoàcids.
- Glicosiltransferases: transfereixen els residus de glicosil de les molècules d'èster de fòsfor a les molècules de mono i polisacàrids. Proporcionar reaccionsdescomposició i síntesi d'oligo- o polisacàrids en plantes i animals. Per exemple, estan implicats en la descomposició de la sacarosa.
- Les aciltransferases transfereixen els residus d'àcid carboxílic a amines, alcohols i aminoàcids. L'acil-coenzim-A és una font universal de grups acil. Es pot considerar com un grup actiu d'aciltransferases. L'acil d'àcid acètic és el més tolerat.
Hidrolases - dividit amb aigua
En aquest grup, els enzims actuen com a catalitzadors de les reaccions de desdoblament (menys sovint de síntesi) de compostos orgànics, en les quals està implicada l'aigua. Les substàncies d'aquest grup estan contingudes a les cèl·lules i al suc digestiu. Les molècules de catalitzadors del tracte gastrointestinal consten d'un component.
La ubicació d'aquests enzims són els lisosomes. Realitzen les funcions protectores dels enzims de la cèl·lula: descomponen les substàncies estranyes que han passat per la membrana. També destrueixen aquelles substàncies que ja no són necessàries per la cèl·lula, per a les quals els lisosomes van rebre el sobrenom d'ordenadors.
El seu altre "àlies" són els suïcidis cel·lulars, ja que són l'eina principal per a l'autòlisi cel·lular. Si es produeix una infecció, comencen els processos inflamatoris, la membrana del lisosoma es torna permeable i les hidrolases entren al citoplasma, destruint tot el que hi ha al seu pas i destruint la cèl·lula.
Separeu diversos tipus de catalitzadors d'aquest grup:
- esterases - responsable de la hidròlisi dels èsters d'alcohol;
- glicosidases: acceleren la hidròlisi dels glucòsids, depenent dequin isòmer actuen, secreten α- o β-glicosidases;
- Les hidrolases peptídiques són responsables de la hidròlisi dels enllaços peptídics de les proteïnes i, en determinades condicions, de la seva síntesi, però aquest mètode de síntesi de proteïnes no s'utilitza en una cèl·lula viva;
- amidases: responsable de la hidròlisi d'amides àcides, per exemple, la ureasa catalitza la descomposició de la urea en amoníac i aigua.
Isomerases - transformació de la molècula
Aquestes substàncies acceleren els canvis dins d'una sola molècula. Poden ser geomètrics o estructurals. Això pot passar de moltes maneres:
- transferència d'àtoms d'hidrogen;
- movent el grup fosfat;
- canviar la disposició dels grups atòmics a l'espai;
- movent el doble enllaç.
La isomerització pot ser àcids orgànics, hidrats de carboni o aminoàcids. Les isomerases poden convertir els aldehids en cetones i, per contra, reorganitzar la forma cis a la forma trans i viceversa. Per entendre millor quina funció fan els enzims d'aquest grup, cal conèixer les diferències dels isòmers.
Els enllaços tallen llaços
Aquests enzims acceleren la descomposició no hidrolítica dels compostos orgànics mitjançant enllaços:
- carboni-carboni;
- fosfor-oxigen;
- carboni-sofre;
- nitrogen de carboni;
- carboni-oxigen.
En aquest cas, s'alliberen productes tan senzills com el diòxid de carboni, l'aigua, l'amoníac i es tanquen els dobles enllaços. Poques d'aquestes reaccions poden anar en sentit contrari, els enzims corresponents en el que corresponen aquestes condicions catalitzen els processos no només de decadència, sinó també de síntesi.
Els enllaços es classifiquen segons el tipus de vincle que trenquen. Són enzims complexos.
Enllaços de ligase
La funció principal dels enzims d'aquest grup és l'acceleració de les reaccions de síntesi. La seva característica és la conjugació de la creació amb la descomposició de substàncies que són capaços d'aportar energia per a la implementació del procés biosintètic. Hi ha sis subclasses segons el tipus de connexió formada. Cinc d'ells són idèntics als subgrups de liasa, i el sisè és l'encarregat de crear l'enllaç nitrogen-metall.
Algunes lligases estan implicades en processos cel·lulars especialment importants. Per exemple, l'ADN lligasa està implicada en la replicació de l'àcid desoxiribonucleic. Reticula trencaments d'una sola cadena, creant nous enllaços fosfodièster. És ella qui connecta els fragments d'Okazaki.
El mateix enzim s'utilitza activament en enginyeria genètica. Permet als científics unir molècules d'ADN a partir de les peces que necessiten, creant cadenes úniques d'àcid desoxiribonucleic. S'hi pot posar qualsevol informació, creant així una fàbrica per a la producció de les proteïnes necessàries. Per exemple, podeu cosir a l'ADN d'un bacteri una peça responsable de la síntesi d'insulina. I quan la cèl·lula tradueixi les seves pròpies proteïnes, al mateix temps farà una substància útil necessària per a finalitats mèdiques. Només queda netejar-lo i ajudarà a moltes persones mal altes.
L'enorme paper dels enzims al cos
Podenaugmentar la velocitat de reacció més de deu vegades. Simplement és necessari per al funcionament normal de la cèl·lula. I els enzims estan implicats en cada reacció. Per tant, les funcions dels enzims al cos són diverses, com tots els processos en curs. I el fracàs d'aquests catalitzadors comporta greus conseqüències.
Els enzims són molt utilitzats en l'alimentació, la indústria lleugera, la medicina: s'utilitzen per fer formatges, embotits, conserves i formen part dels detergents en pols. També s'utilitzen en la fabricació de materials fotogràfics.
