Hi ha moltes reaccions químiques a cada cèl·lula viva. Els enzims (enzims) són proteïnes amb funcions especials i extremadament importants. S'anomenen biocatalitzadors. La funció principal dels enzims proteics del cos és accelerar les reaccions bioquímiques. Els reactius inicials, la interacció dels quals és catalitzada per aquestes molècules, s'anomenen substrats, i els compostos finals s'anomenen productes.
A la natura, les proteïnes enzimàtiques només funcionen en els sistemes vius. Però en la biotecnologia moderna, el diagnòstic clínic, els productes farmacèutics i la medicina, s'utilitzen enzims purificats o els seus complexos, així com components addicionals necessaris per al funcionament del sistema i la visualització de dades per a l'investigador.
Importància biològica i propietats dels enzims
Sense aquestes molècules, un organisme viu no podria funcionar. Tots els processos vitals funcionen harmònicament gràcies als enzims. La funció principal de les proteïnes enzimàtiques al cos és regular el metabolisme. Sense ells, el metabolisme normal és impossible. L'activitat molecular està regulada peractivadors (inductors) o inhibidors. El control actua a diferents nivells de síntesi de proteïnes. També "funciona" en relació a la molècula acabada.
La propietat principal dels enzims proteïnes és l'especificitat per a un determinat substrat. I, en conseqüència, la capacitat de catalitzar només una o menys sovint una sèrie de reaccions. Normalment, aquests processos són reversibles. Un enzim és responsable de les dues funcions. Però això no és tot.
El paper de les proteïnes enzimàtiques és essencial. Sense ells, les reaccions bioquímiques no tenen lloc. A causa de l'acció dels enzims, és possible que els reactius superin la barrera d'activació sense una despesa important d'energia. En el cos no hi ha manera d'escalfar la temperatura per sobre dels 100 ° C o utilitzar components agressius com un laboratori químic. La proteïna enzimàtica s'uneix al substrat. En l'estat lligat, la modificació es produeix amb l'alliberament posterior d'aquest últim. Així funcionen tots els catalitzadors utilitzats en la síntesi química.
Quins són els nivells d'organització d'una molècula de proteïna enzimàtica?
En general, aquestes molècules tenen una estructura proteica terciària (glòbul) o quaternària (diversos glòbuls connectats). En primer lloc, es sintetitzen de forma lineal. I després es pleguen a l'estructura requerida. Per garantir l'activitat, el biocatalitzador necessita una estructura determinada.
Els enzims, com altres proteïnes, es destrueixen per la calor, els valors de pH extrems i els compostos químics agressius.
Propietats addicionalsenzims
Entre ells, es distingeixen les següents característiques dels components:
- Estereoespecífic: la formació d'un sol producte.
- Regioselectivitat: trencar un enllaç químic o modificar un grup en una sola posició.
- Quimioselectivitat: catàlisi d'una sola reacció.
Característiques del treball
L'especificitat de l'enzim varia. Però qualsevol enzim sempre és actiu en relació a un substrat específic o grup de compostos d'estructura similar. Els catalitzadors no proteics no tenen aquesta propietat. L'especificitat es mesura per la constant d'unió (mol/l), que pot arribar a ser de 10−10 mol/l. El treball de l'enzim actiu és ràpid. Una molècula catalitza milers o milions d'operacions per segon. El grau d'acceleració de les reaccions bioquímiques és significativament (1000-100000 vegades) superior al dels catalitzadors convencionals.
L'acció dels enzims es basa en diversos mecanismes. La interacció més senzilla es produeix amb una molècula de substrat, seguida de la formació d'un producte. La majoria dels enzims són capaços d'unir 2-3 molècules diferents que reaccionen. Per exemple, la transferència d'un grup o àtom d'un compost a un altre, o la doble substitució segons el principi del "ping-pong". En aquestes reaccions, un substrat sol estar connectat i el segon s'associa a través d'un grup funcional amb l'enzim.
L'estudi del mecanisme d'acció de l'enzim es produeix mitjançant els mètodes:
- Definicions de productes intermedis i finals.
- Estudis de la geometria de l'estructura i dels grups funcionals associatssubstrat i proporcionen una alta velocitat de reacció.
- Mutació dels gens enzimàtics i determinació dels canvis en la seva síntesi i activitat.
Centre actiu i connectat
Una molècula de substrat és molt més petita que una proteïna enzimàtica. Per tant, la unió es produeix a causa d'un nombre reduït de grups funcionals del biocatalitzador. Formen un centre actiu, format per un conjunt específic d'aminoàcids. A les proteïnes complexes, a l'estructura hi ha un grup protètic de naturalesa no proteica, que també pot formar part del centre actiu.
És necessari distingir un grup separat d'enzims. La seva molècula conté un coenzim que s'uneix constantment a la molècula i s'allibera d'ella. Una proteïna enzimàtica totalment formada s'anomena holoenzim, i quan s'elimina el cofactor, s'anomena apoenzim. Les vitamines, metalls i derivats de bases nitrogenades sovint actuen com a coenzims (NAD - nicotinamida adenina dinucleòtid, FAD - flavina adenina dinucleòtid, FMN - flavina mononucleòtid).
El lloc d'unió proporciona especificitat del substrat. A causa d'això, es forma un complex substrat-enzim estable. L'estructura del glòbul està construïda de manera que tingui un nínxol (escletxa o depressió) a la superfície d'una mida determinada, que garanteixi la unió del substrat. Aquesta zona sol estar situada no lluny del centre actiu. Alguns enzims tenen llocs per unir-se a cofactors o ions metàl·lics.
Conclusió
Proteïna-L'enzim té un paper important en el cos. Aquestes substàncies catalitzen reaccions químiques, són responsables del procés de metabolisme - metabolisme. En qualsevol cèl·lula viva, centenars de processos bioquímics tenen lloc constantment, incloses reaccions de reducció, divisió i síntesi de compostos. L'oxidació de les substàncies es produeix constantment amb una gran alliberació d'energia. Al seu torn, es destina a la formació d'hidrats de carboni, proteïnes, greixos i els seus complexos. Els productes d'escissió són els elements bàsics per a la síntesi dels compostos orgànics necessaris.
