Enzyme là các protein hình cầu giúp tất cả các quá trình tế bào tiến hành. Giống như tất cả các chất xúc tác, chúng không thể đảo ngược phản ứng, nhưng giúp tăng tốc độ phản ứng.
Bản địa hóa các enzym trong tế bào
Bên trong tế bào, các enzym riêng lẻ thường được chứa và hoạt động trong các bào quan được xác định nghiêm ngặt. Nội địa hóa của các enzym liên quan trực tiếp đến chức năng mà phần này của tế bào thường thực hiện.
Hầu như tất cả các enzym đường phân đều nằm trong tế bào chất. Các enzym của chu trình axit tricarboxylic nằm trong chất nền của ti thể. Các chất hoạt động của quá trình thủy phân được chứa trong các lysosome.
Các mô và cơ quan riêng biệt của động vật và thực vật không chỉ khác nhau về bộ enzym mà còn khác nhau về hoạt động của chúng. Tính năng này của mô được sử dụng trong phòng khám để chẩn đoán một số bệnh.
Ngoài ra còn có các đặc điểm liên quan đến tuổi trong hoạt động và tập hợp các enzym trong mô. Chúng có thể nhìn thấy rõ ràng nhất trong quá trình phát triển phôi thai trong quá trình phân hóa mô.
Danh pháp enzyme
Có một số hệ thống đặt tên, mỗi hệ thống đều tính đến các đặc tính của enzym ở một mức độ khác nhau.
- Tầm thường. Tên của các chất được đưa ra một cách ngẫu nhiên. Ví dụ: pepsin (pepsis - "tiêu hóa", tiếng Hy Lạp) và trypsin (tripis - "mỏng", tiếng Hy Lạp)
- Hợp lý. Tên của enzyme bao gồm cơ chất và "-ase" kết thúc. Ví dụ, amylase tăng tốc quá trình thủy phân tinh bột (amylo - "tinh bột", tiếng Hy Lạp).
- Mátxcơva. Nó đã được thông qua vào năm 1961 bởi Ủy ban Quốc tế về Danh pháp Enzyme tại Đại hội Hóa sinh Quốc tế lần thứ 5. Tên của chất được tạo thành từ cơ chất và phản ứng được xúc tác (tăng tốc) bởi enzim. Nếu chức năng của enzym là chuyển một nhóm nguyên tử từ phân tử này (cơ chất) sang phân tử khác (chất nhận), thì tên của chất xúc tác bao gồm tên hóa học của chất nhận. Ví dụ, trong phản ứng chuyển nhóm amin từ alanin thành axit 2-hydroxyglutaric, có sự tham gia của enzym alanin: 2-oxoglutarate aminotransferase. Tên phản ánh:
- chất nền - alanin;
- chất chấp nhận - axit 2-oxoglutaric;
- một nhóm amin được chuyển trong phản ứng.
Ủy ban Quốc tế đã tổng hợp một danh sách tất cả các enzym đã biết, được cập nhật liên tục. Điều này là do việc phát hiện ra các chất mới.
Phân loại enzym
Có hai cách để chia enzym thành các nhóm. Đầu tiên cung cấp hai loại chất này:
- đơn giản - chỉ bao gồm protein;
- phức hợp - chứa một phần protein (apoenzyme) và một phần không phải protein được gọi là coenzyme.
Vào phần không chứa proteinenzyme phức hợp có thể bao gồm vitamin. Tương tác với các chất khác xảy ra thông qua trung tâm hoạt động. Toàn bộ phân tử enzyme không tham gia vào quá trình này.
Tính chất của enzym, giống như các protein khác, được xác định bởi cấu trúc của chúng. Tùy thuộc vào nó, các chất xúc tác chỉ tăng tốc phản ứng của chúng.
Phương pháp phân loại thứ hai phân chia các chất theo chức năng của các enzym. Kết quả là sáu lớp:
- oxidoreductase;
- chuyển nhượng;
- hydrolase;
- isomerase;
- lyases;
- ligases.
Đây là những nhóm được chấp nhận chung, chúng không chỉ khác nhau về loại phản ứng điều chỉnh các enzym trong chúng. Các chất thuộc các nhóm khác nhau có cấu trúc khác nhau. Và chức năng của các enzym trong tế bào không thể giống nhau.
Oxidoreductases - khử
Chức năng chính của các enzym thuộc nhóm đầu tiên là tăng tốc các phản ứng oxy hóa khử. Một tính năng đặc trưng: khả năng hình thành chuỗi các enzym oxy hóa, trong đó các điện tử hoặc nguyên tử hydro được chuyển từ chất nền đầu tiên đến chất nhận cuối cùng. Các chất này được tách ra theo nguyên lý hoạt động hoặc vị trí hoạt động trong phản ứng.
- Các dehydrogenase hiếu khí (oxidase) đẩy nhanh quá trình chuyển các electron hoặc proton trực tiếp đến các nguyên tử oxy. Các chất kỵ khí thực hiện các hành động tương tự, nhưng trong các phản ứng diễn ra mà không có sự chuyển electron hoặc nguyên tử hydro sang nguyên tử oxy.
- Chínhdehydrogenase xúc tác quá trình loại bỏ các nguyên tử hydro khỏi chất bị oxy hóa (cơ chất chính). Thứ cấp - đẩy nhanh quá trình loại bỏ các nguyên tử hydro khỏi chất nền thứ cấp, chúng thu được bằng cách sử dụng dehydrogenase chính.
Một tính năng khác: là chất xúc tác hai thành phần với một tập hợp rất hạn chế các coenzyme (nhóm hoạt động), chúng có thể tăng tốc nhiều loại phản ứng oxy hóa khử. Điều này đạt được nhờ một số lượng lớn các tùy chọn: cùng một coenzyme có thể tham gia các apoenzyme khác nhau. Trong mỗi trường hợp, một chất oxy hóa đặc biệt được tạo ra với các đặc tính riêng của nó.
Có một chức năng khác của các enzym thuộc nhóm này, không thể bỏ qua - chúng đẩy nhanh quá trình hóa học liên quan đến việc giải phóng năng lượng. Những phản ứng như vậy được gọi là tỏa nhiệt.
Chuyển nhượng - nhà mạng
Các enzym này thực hiện chức năng đẩy nhanh các phản ứng chuyển hóa cặn phân tử và nhóm chức. Ví dụ: phosphofructokinase.
Tám nhóm chất xúc tác được phân biệt dựa trên nhóm được chuyển. Hãy xem xét một vài trong số chúng.
- Phosphotransferase - giúp chuyển dư lượng axit photphoric. Chúng được chia thành các phân lớp theo điểm đến (rượu, cacboxyl và các loại khác).
- Aminotransferase - tăng tốc phản ứng chuyển hóa axit amin.
- Glycosyltransferase - chuyển các gốc glycosyl từ các phân tử este phốt pho thành các phân tử mono- và polysaccharide. Cung cấp phản ứngphân hủy và tổng hợp oligo- hoặc polysaccharid trong thực vật và động vật. Ví dụ, chúng tham gia vào quá trình phân hủy đường sucrose.
- Acyltransferase chuyển dư lượng axit cacboxylic thành amin, rượu và axit amin. Acyl-coenzyme-A là một nguồn phổ biến của các nhóm acyl. Nó có thể được coi là một nhóm hoạt động của acyltransferase. Axit axetic acyl được dung nạp phổ biến nhất.
Hydrolases - tách nước
Trong nhóm này, các enzym đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng phân tách (tổng hợp ít thường xuyên hơn) các hợp chất hữu cơ, trong đó có sự tham gia của nước. Các chất thuộc nhóm này được chứa trong tế bào và trong dịch tiêu hóa. Các phân tử của chất xúc tác trong đường tiêu hóa bao gồm một thành phần.
Vị trí của các enzym này là lysosome. Chúng thực hiện các chức năng bảo vệ của các enzym trong tế bào: chúng phá vỡ các chất lạ đã đi qua màng. Chúng cũng phá hủy những chất không còn cần thiết cho tế bào, mà các lysosome được đặt biệt danh là trật tự.
Một "biệt danh" khác của họ là tự sát tế bào, vì chúng là công cụ chính để tự phân hủy tế bào. Nếu nhiễm trùng xảy ra, các quá trình viêm bắt đầu, màng lysosome trở nên thấm và hydrolase đi vào tế bào chất, phá hủy mọi thứ trên đường đi của nó và phá hủy tế bào.
Tách một số loại chất xúc tác khỏi nhóm này:
- esterase - chịu trách nhiệm cho quá trình thủy phân các este rượu;
- glycosidases - đẩy nhanh quá trình thủy phân glycoside, tùy thuộc vàochúng hoạt động đồng phân nào, tiết ra α- hoặc β-glycosidase;
- peptit hydrolase chịu trách nhiệm thủy phân các liên kết peptit trong protein và trong những điều kiện nhất định để tổng hợp chúng, nhưng phương pháp tổng hợp protein này không được sử dụng trong tế bào sống;
- amidases - chịu trách nhiệm cho quá trình thủy phân các amit axit, ví dụ, urease xúc tác sự phân hủy urê thành amoniac và nước.
Isomerase - sự biến đổi của phân tử
Những chất này đẩy nhanh những thay đổi trong một phân tử. Chúng có thể là hình học hoặc cấu trúc. Điều này có thể xảy ra theo nhiều cách:
- chuyển nguyên tử hydro;
- di chuyển nhóm phốt phát;
- thay đổi sự sắp xếp của các nhóm nguyên tử trong không gian;
- di chuyển liên kết đôi.
Đồng phân hóa có thể là axit hữu cơ, cacbohydrat hoặc axit amin. Isomerase có thể chuyển aldehyde thành xeton và ngược lại, sắp xếp lại dạng cis thành dạng trans và ngược lại. Để hiểu rõ hơn về chức năng mà các enzym của nhóm này thực hiện, cần biết sự khác biệt về các đồng phân.
Lias cắt đứt quan hệ
Các enzym này đẩy nhanh quá trình phân hủy không thủy phân của các hợp chất hữu cơ bằng các liên kết:
- carbon-carbon;
- phốt pho-oxy;
- cacbon-lưu huỳnh;
- cacbon-nitơ;
- carbon-oxy.
Trong trường hợp này, các sản phẩm đơn giản như carbon dioxide, nước, amoniac được giải phóng và các liên kết đôi bị đóng lại. Một vài trong số các phản ứng này có thể đi theo hướng ngược lại, các enzym tương ứng trongtrong điều kiện này xúc tác cho các quá trình không chỉ phân rã mà còn tổng hợp.
Chất lỏng được phân loại theo loại liên kết mà chúng phá vỡ. Chúng là những enzym phức tạp.
Nối các liên kết chéo
Chức năng chính của các enzym thuộc nhóm này là tăng tốc các phản ứng tổng hợp. Đặc điểm của chúng là sự liên hợp của sự tạo thành với sự phân rã của các chất có khả năng cung cấp năng lượng cho việc thực hiện quá trình sinh tổng hợp. Có sáu lớp con theo kiểu kết nối được hình thành. Năm trong số chúng giống hệt với các phân nhóm của lyase và nhóm thứ sáu chịu trách nhiệm tạo ra liên kết nitơ-kim loại.
Một số ligase có liên quan đến các quá trình tế bào đặc biệt quan trọng. Ví dụ, DNA ligase tham gia vào quá trình sao chép của axit deoxyribonucleic. Nó liên kết chéo với các đứt gãy sợi đơn, tạo ra các liên kết phosphodiester mới. Chính cô ấy là người kết nối các mảnh Okazaki.
Cùng một loại enzyme được sử dụng tích cực trong công nghệ gen. Nó cho phép các nhà khoa học ghép các phân tử DNA lại với nhau từ các mảnh họ cần, tạo ra các chuỗi axit deoxyribonucleic độc đáo. Mọi thông tin đều có thể được đưa vào chúng, do đó tạo ra một nhà máy sản xuất các protein cần thiết. Ví dụ, bạn có thể khâu vào DNA của vi khuẩn một mảnh chịu trách nhiệm tổng hợp insulin. Và khi tế bào sẽ dịch các protein của chính nó, đồng thời nó sẽ tạo ra một chất hữu ích cần thiết cho các mục đích y tế. Tất cả những gì còn lại là làm sạch nó và nó sẽ giúp được nhiều người bệnh.
Vai trò to lớn của các enzym trong cơ thể
Họ có thểtăng tốc độ phản ứng lên hơn mười lần. Nó chỉ đơn giản là cần thiết cho hoạt động bình thường của tế bào. Và các enzym tham gia vào mọi phản ứng. Do đó, các chức năng của các enzym trong cơ thể rất đa dạng, giống như tất cả các quá trình đang diễn ra. Và sự thất bại của các chất xúc tác này dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
Enzyme được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, công nghiệp nhẹ, y học: chúng được sử dụng để làm pho mát, xúc xích, đồ hộp và là một phần của bột giặt. Chúng cũng được sử dụng trong sản xuất vật liệu nhiếp ảnh.
