Có rất nhiều phản ứng hóa học trong mỗi tế bào sống. Enzim (enzym) là những protein có chức năng đặc biệt và vô cùng quan trọng. Chúng được gọi là chất xúc tác sinh học. Chức năng chính của các enzym protein trong cơ thể là đẩy nhanh các phản ứng sinh hóa. Các thuốc thử ban đầu, tương tác của chúng được xúc tác bởi các phân tử này, được gọi là chất nền và các hợp chất cuối cùng được gọi là sản phẩm.
Trong tự nhiên, protein enzyme chỉ hoạt động trong các hệ thống sống. Nhưng trong công nghệ sinh học hiện đại, chẩn đoán lâm sàng, dược phẩm và y học, các enzym tinh khiết hoặc phức hợp của chúng được sử dụng, cũng như các thành phần bổ sung cần thiết cho hoạt động của hệ thống và hiển thị dữ liệu cho nhà nghiên cứu.
Ý nghĩa sinh học và đặc tính của enzym
Nếu không có những phân tử này, một sinh vật sống sẽ không thể hoạt động. Tất cả các quá trình sống hoạt động hài hòa nhờ vào các enzym. Chức năng chính của protein enzyme trong cơ thể là điều chỉnh sự trao đổi chất. Không có chúng, sự trao đổi chất bình thường là không thể. Hoạt động phân tử được điều chỉnh bởichất hoạt hóa (chất cảm ứng) hoặc chất ức chế. Sự kiểm soát hoạt động ở các mức độ tổng hợp protein khác nhau. Nó cũng "hoạt động" liên quan đến phân tử đã hoàn thành.
Tính chất chính của protein-enzyme là tính đặc hiệu cho một cơ chất nhất định. Và, theo đó, khả năng xúc tác chỉ một hoặc ít thường xuyên hơn một số phản ứng. Thông thường các quá trình như vậy có thể đảo ngược. Một loại enzyme chịu trách nhiệm cho cả hai chức năng. Nhưng đó không phải là tất cả.
Vai trò của protein enzyme là rất cần thiết. Không có chúng, các phản ứng sinh hóa không diễn ra. Do tác động của các enzym, thuốc thử có thể vượt qua hàng rào hoạt hóa mà không cần tiêu tốn đáng kể năng lượng. Trong cơ thể không có cách nào để làm nóng nhiệt độ trên 100 ° C hoặc sử dụng các thành phần tích cực như phòng thí nghiệm hóa học. Protein của enzym liên kết với cơ chất. Ở trạng thái bị ràng buộc, việc sửa đổi xảy ra với bản phát hành tiếp theo của cái sau. Đây là cách tất cả các chất xúc tác được sử dụng trong tổng hợp hóa học hoạt động.
Các cấp độ tổ chức của phân tử protein enzyme là gì?
Thông thường những phân tử này có cấu trúc protein bậc ba (hình cầu) hoặc bậc bốn (một số hạt cầu nối với nhau). Đầu tiên, chúng được tổng hợp ở dạng tuyến tính. Và sau đó chúng được gấp lại thành cấu trúc cần thiết. Để đảm bảo hoạt động, chất xúc tác sinh học cần có một cấu trúc nhất định.
Enzyme, giống như các protein khác, bị phá hủy bởi nhiệt, các giá trị pH quá cao, các hợp chất hóa học mạnh.
Thuộc tính bổ sungenzym
Trong số đó, các đặc điểm sau của các thành phần được phân biệt:
- Stereospecific - sự hình thành của một sản phẩm duy nhất.
- Tính chọn lọc - phá vỡ liên kết hóa học hoặc thay đổi nhóm chỉ ở một vị trí.
- Tính hóa học - chỉ xúc tác của một phản ứng.
Đặc điểm của công việc
Tính đặc hiệu của enzyme khác nhau. Nhưng bất kỳ enzym nào cũng luôn hoạt động liên quan đến một cơ chất cụ thể hoặc một nhóm hợp chất có cấu trúc tương tự. Các chất xúc tác không phải protein không có tính chất này. Độ đặc hiệu được đo bằng hằng số liên kết (mol / l), có thể cao tới 10−10mol / l. Hoạt động của enzym hoạt động diễn ra nhanh chóng. Một phân tử xúc tác hàng nghìn đến hàng triệu hoạt động mỗi giây. Mức độ tăng tốc của các phản ứng sinh hóa cao hơn đáng kể (1000-100000 lần) so với các chất xúc tác thông thường.
Hoạt động của các enzym dựa trên một số cơ chế. Tương tác đơn giản nhất xảy ra với một phân tử cơ chất, sau đó là sự hình thành sản phẩm. Hầu hết các enzym có khả năng liên kết 2-3 phân tử khác nhau tham gia phản ứng. Ví dụ, sự chuyển một nhóm hoặc nguyên tử từ hợp chất này sang hợp chất khác, hoặc thay thế kép theo nguyên tắc "bóng bàn". Trong những phản ứng này, một cơ chất thường được kết nối và cơ chất thứ hai được liên kết thông qua một nhóm chức với enzym.
Nghiên cứu cơ chế hoạt động của enzym bằng các phương pháp:
- Định nghĩa của sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng.
- Các nghiên cứu về hình học của cấu trúc và các nhóm chức năng liên quan đếnchất nền và cung cấp tốc độ phản ứng cao.
- Đột biến gen enzym và xác định những thay đổi trong quá trình tổng hợp và hoạt động của nó.
Trung tâm hoạt động và kết nối
Một phân tử cơ chất nhỏ hơn nhiều so với một protein enzyme. Do đó, sự liên kết xảy ra do một số lượng nhỏ các nhóm chức năng của chất xúc tác sinh học. Chúng tạo thành một trung tâm hoạt động, bao gồm một tập hợp các axit amin cụ thể. Trong các protein phức tạp, một nhóm chân tay giả có bản chất không phải protein có trong cấu trúc, nhóm này cũng có thể là một phần của trung tâm hoạt động.
Cần phải tách ra một nhóm enzyme riêng biệt. Phân tử của chúng chứa một coenzyme liên tục liên kết với phân tử và được giải phóng khỏi nó. Một protein enzyme được hình thành hoàn chỉnh được gọi là holoenzyme, và khi đồng yếu tố bị loại bỏ, nó được gọi là apoenzyme. Vitamin, kim loại, dẫn xuất của bazơ nitơ thường hoạt động như các coenzyme (NAD - nicotinamide adenin dinucleotide, FAD - flavin adenin dinucleotide, FMN - flavin mononucleotide).
Vị trí liên kết cung cấp tính đặc hiệu của chất nền. Do đó, một phức hợp cơ chất-enzyme ổn định được hình thành. Cấu trúc của khối cầu được xây dựng theo cách để có một ngách (khe hoặc chỗ lõm) trên bề mặt với kích thước nhất định, đảm bảo sự liên kết của chất nền. Khu vực này thường nằm không xa trung tâm hoạt động. Một số enzym có các vị trí để liên kết với đồng yếu tố hoặc ion kim loại.
Kết
Protein-Enzyme đóng một vai trò quan trọng trong cơ thể. Những chất đó xúc tác cho các phản ứng hóa học, chịu trách nhiệm cho quá trình chuyển hóa - trao đổi chất. Trong bất kỳ tế bào sống nào, hàng trăm quá trình sinh hóa liên tục diễn ra, bao gồm các phản ứng khử, phân tách và tổng hợp các hợp chất. Quá trình oxy hóa các chất liên tục xảy ra với một năng lượng giải phóng lớn. Đến lượt nó, nó được sử dụng vào việc hình thành carbohydrate, protein, chất béo và các phức hợp của chúng. Các sản phẩm phân tách là nền tảng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ cần thiết.
