Протеин-ензим: ролята, свойствата, функцията на протеиновите ензими в тялото

Във всяка жива клетка се появяват много химически реакции. Ензимите (ензимите) са протеини със специални и изключително важни функции. Те се наричат ​​биокатализатори. основен функция на ензимните протеини в организма е да се ускорят биохимичните реакции. Първоначалните реагенти, чието взаимодействие се катализира от тези молекули, се наричат ​​субстрати, а крайните съединения са продукти.

В природата ензимните протеини работят само в живите системи. Но в съвременните биотехнологии, клиничната диагностика, фармация и медицина използват пречистени ензими или техни комплекси, както и допълнителни компоненти, необходими за работата на системата и данните визуализация за изследователя на.

Биологично значение и свойства на ензимите

Без тези молекули един жив организъм не може да функционира. Всички жизнени процеси работят заедно благодарение на ензимите. Основната функция на протеиновите ензими в организма е регулирането на метаболизма. Без тях нормалният метаболизъм е невъзможен. Регулирането на активността на молекулите се извършва под действието на активатори (индуктори) или инхибитори. Контролът работи на различни нива на протеинов синтез. Той също така "работи" за вече готовата молекула.

Основните свойства на белтъчните ензими са специфичност за определен субстрат. И, съответно, способността да се катализира само една или, по-рядко, поредица от реакции. Обикновено такива процеси са обратими. И двата ензима са отговорни за двете функции. Но това не е всичко.

Ролята на протеиновите ензими е от съществено значение. Без тях не се появяват биохимични реакции. Благодарение на действието на ензимите е възможно реагентите да преодолеят активиращата бариера без значителни разходи за енергия. В тялото не е възможно да се затопли температурата над 100 ° C или да се използват агресивни компоненти като химическа лаборатория. Белтъчният ензим се комбинира със субстрата. В обвързаното състояние има модификация, последвана от освобождаването на последното. Ето как работят всички катализатори, използвани в химическия синтез.

Какви са нивата на организация на протеино-ензимната молекула?

Обикновено тези молекули имат третична (глобуларна) или кватернерна (няколко свързани глобули) протеинова структура. Първо те се синтезират в линейна форма. И след това сгънете в необходимата структура. За да се осигури активност, биокатализаторът се нуждае от определена структура.

Ензимите, подобно на други протеини, се унищожават чрез нагряване, екстремни стойности на рН, агресивни химични съединения.

Допълнителни свойства на ензимите

Сред тях се отличават следните характеристики на компонентите:

1. Стереоспецифичност - образуване само на един продукт.
2. Региоелективността е разрушаването на химичната връзка или модифицирането на групата само в една позиция.
3. Химеоселективността е катализа на само една реакция.

Характеристики на работата

Нивото на специфичност на ензимите варира. Но всеки ензим е винаги активен по отношение на определен субстрат или група съединения, които са сходни по структура. Непротеиновите катализатори нямат това свойство. Специфичността се измерва чрез константата на свързване (mol / l), която може да достигне 10^{минус-10} mol / l. Работата на активния ензим е бърза. Една молекула катализира хиляди милиони операции в секунда. Степента на ускоряване на биохимичните реакции е значително (1000-100000 пъти) по-висока от тази на конвенционалните катализатори.

Действието на ензимите се основава на няколко механизма. Най-простото взаимодействие се осъществява с една молекула от субстрата, последвано от образуването на продукт. Повечето ензими могат да свързват 2-3 различни молекули, които влизат в реакцията. Например, прехвърлянето на група или атом от една връзка към друга или двойна замяна на принципа "пинг-понг". При тези реакции един субстрат обикновено е свързан, а вторият е свързан чрез функционална група към ензима.

проучване механизъм на действие на ензима възниква чрез използване на методи:

1. Определения на междинни и крайни продукти.
2. Изследвания на геометрията на структурата и функционалните групи, свързани със субстрата и осигуряването на висока скорост на реакция.
3. Мутации на ензимните гени и определяне на промените в неговия синтез и активност.

Активен и свързващ център

Молекулата на субстрата е с много по-малък размер от протеин-ензима. Следователно, свързването се дължи на малък брой функционални групи на биокатализатора. Те образуват активен център, състоящ се от специфичен набор от аминокиселини. В комплексни протеини в структурата има протетична група от непротеинова природа, която също може да бъде част от активния център.

Необходимо е да се отдели отделна група ензими. Те имат коензим в молекулата, която постоянно се свързва с молекулата и се освобождава от нея. Пълноформираният протеинов ензим се нарича холоензим и когато кофакторът се отстранява, той се нарича апоензим. Както коензими често действат витамини, метали, производни на азотни основи (NAD - никотинамид аденин динуклеотид, FAD - флавин аденин динуклеотид, FMN - флавин мононуклеотид).

Свързващият център осигурява специфичност на афинитета към субстрата. Поради това се образува стабилен комплекс от субстрати-ензими. Структурата на глобула е конструирана по такъв начин, че върху повърхността има ниша (празнина или кухина) с определен размер, която осигурява свързването на субстрата. Тази зона обикновено се намира недалеч от активния център. Единичните ензими имат места за свързване с кофактори или метални йони.

заключение

Белтъчният ензим играе важна роля в организма. Такива вещества катализират химичните реакции, носят отговорност за метаболитния процес - метаболизма. Във всяка жива клетка постоянно се появяват стотици биохимични процеси, включително редуктивните реакции, разцепването и синтеза на съединенията. Постоянно се наблюдава окисление на вещества с голямо освобождаване на енергия. Той, от своя страна, се изразходва за образуването на въглехидрати, протеини, мазнини и техните комплекси. Продуктите за разцепване са структурните елементи за синтеза на необходимите органични съединения.