Функция на ензимите. Ролята на ензимите в тялото

Ензимите са глобулирани протеини, които помагат на всички клетъчни процеси да текат. Подобно на всички катализатори, те не могат да обърнат реакцията, но да я ускорят.

Локализиране на ензими в клетката

Вътре в клетката отделните ензими обикновено се съдържат и действат в стриктно определени органели. Локализацията на ензимите е пряко свързана с функцията, която тази секция на клетката обикновено изпълнява.

Почти всички ензими на гликолизата се намират в цитоплазмата. Ензимите на цикъла на трикарбоксилната киселина са в митохондриалната матрица. Активните вещества на хидролизата се съдържат в лизозомите.

Индивидуалните тъкани и органи от животни и растения се различават не само в серията ензими, но и в тяхната дейност. Тази характеристика на тъканите се използва в клиниката за диагностициране на определени заболявания.

Съществуват и възрастови характеристики на активността и набора от ензими в тъканите. Те са най-ясно видими при ембрионалното развитие на тъканната диференциация.

Номенклатура на ензимите

Има няколко системи от имена, всеки от които взема предвид свойствата на ензимите в различна степен.

• Trivial. Наименованията на веществата се дават с произволни знаци. Например пепсин (пепсис - "храносмилане", гръцки.) И трипсин (трипсис - "разреден", гръцки.)
• Рационално. Името на ензима се състои от субстрата и края на "-а". Например, амилазата ускорява хидролиза на нишесте (амило - "нишесте", гръцки).
• Москва. Тя е приета през 1961 г. от Международната комисия по номенклатурата на ензимите на Петия международен биохимичен конгрес. Името на веществото се състои от субстрат и реакция, която се катализира (ускорява) от ензима. Ако функцията на ензимите е да прехвърлят група атоми от една молекула (субстрат) към друга (акцептор), името на катализатора включва химическото име на акцептора. Например, в реакцията на амино група трансфер от аланин на 2-oksiglutarovuyu киселина участва ензим аланин: 2-oksoglutarataminotransferaza. Заглавието отразява:
• субстрат - аланин;
• акцептор-2-оксоглутарова киселина;
• реакцията носи амино група.

Международната комисия е съставила списък на всички известни ензими, които непрекъснато се допълват. Това се дължи на откриването на нови вещества.

Класификация на ензимите

Можете да разделите ензимите на групи по два начина. Първият предлага два класа от тези вещества:

• прости - се състоят само от протеини;
• комплекс - съдържа протеинова част (апоензим) и не-протеин, наречена коензим.

Непротеиновата част на комплексния ензим може да включва витамини. Взаимодействието с други вещества се осъществява чрез активен център. Цялата молекула на ензима не участва в процеса.

Свойствата на ензимите, подобно на други протеини, се определят от тяхната структура. В зависимост от това, катализаторите ускоряват само техните реакции.

Вторият метод на класифициране разделя веществата според функцията, която извършват ензимите. Резултатът е шест класа:

• оксидоредуктаза;
• трансфераза;
• хидролаза;
• изомераза;
• лиаза;
• ли газа.

Това са общоприетите групи, те се различават не само по отношение на видовете реакции, които регулират ензимите им. Веществата от различни групи се различават по структура. Ето защо функциите на ензимите в клетката не могат да бъдат еднакви.

Оксидоредуктази - оксидация-редукция

Основната функция на ензимите от първата група е ускоряването на окислително-редукционните реакции. Характерна особеност: способността да се образуват вериги от оксидативни ензими, в които електрони или водородни атоми се транспортират от първия субстрат до крайния акцептор. Тези вещества се разделят според принципа на работа или работното място в реакцията.

1. Аеробни дехидрогенази (оксидази) ускоряват предаването на електрони или протони директно на кислородни атоми. Анаеробните правят същото, но в реакции, които се извършват без прехвърляне на електрони или водородни атоми на кислородни атоми.
2. Първичните дехидрогенази катализират отстраняването на водородни атоми от окисляващото се вещество (първичен субстрат). Вторично - ускоряване на отстраняването на водородни атоми от вторичния субстрат, те се получават с помощта на първична дехидрогеназа.

Друга характеристика: като двукомпонентни катализатори с много ограничен набор от коензими (активни групи), те могат да ускорят разнообразието от най-различни реакции на окисление-редукция. Това се постига с голям брой възможности: същият коензим може да се присъедини към различни апоензими. Във всеки случай се получава специална оксидоредуктаза с нейните свойства.

Има и друга функция на ензимите от тази група, които не могат да бъдат пренебрегнати - те ускоряват потока от химични процеси, свързани с освобождаването на енергия. Такива реакции се наричат ​​екзотермични.

Трансферази - носители

Тези ензими изпълняват функцията на ускоряване на реакциите на трансфера на молекулни остатъци и функционалните групи. Например, фосфофруктокиназа.

Съществуват осем групи катализатори, основани на поносимата група. Нека разгледаме само някои от тях.

1. Фосфотрансферази - подпомагат пренасянето на остатъци фосфорна киселина. Те са разделени на подкласове според местоназначението (алкохол, карбоксил и др.).
2. Аминотрансфераза - ускорява реакциите на аминокиселинната ренаминация.
3. Гликозилтрансферази - трансфер на гликозилови остатъци от молекули на фосфатни естери до молекули на моно- и полизахариди. Осигуряване на реакция на разлагане и синтез на олиго- или полизахариди в организмите на растенията и животните. Например, те участват в разпадането на захарозата.
4. Ацилтрансферазите носят остатъците от карбоксилни киселини до амини, алкохоли и аминокиселини. Ацил-коензим-А е универсален източник на ацилни групи. Тя може да се разглежда като активна група ацилтрансферази. Най-често се прехвърля ацил оцетна киселина.

Хидролазите - разцепени с вода

В тази група ензимите действат като катализатори за реакциите на разцепване (по-рядко синтеза) на органичните съединения, в които участва водата. Веществата от тази група се съдържат в клетките и в храносмилателния сок. Молекулите на катализаторите в стомашно-чревния тракт се състоят от един компонент.

Мястото на локализиране на тези ензими е лизозомите. Те изпълняват защитните функции на ензимите в клетката: те разграждат чужди вещества, които преминават през мембраната. Те също така унищожават онези вещества, които вече не се нуждаят от клетката, за която лизозомите са наречени медицински подред.

Друг "псевдоним" е клетъчното самоубийство, тъй като те са основното средство за автолиза на клетката. Ако е имало инфекция, възпалителен процес е започнал, мембраната става пропусклив и лизозомна хидролаза се в цитоплазмата, унищожавайки всичко по пътя си и унищожаване на клетката.

Разделете няколко типа катализатори от тази група:

• естерази - са отговорни за хидролизата на естери на алкохоли;
• гликозидаза - ускорява хидролизата на гликозидите, в зависимост от това кой изомер те действат, те се освобождават алфа - или бета - гликозидаза;
• пептидни хидролази - са отговорни за хидролизата на пептидните връзки в протеини и при определени условия и за техния синтез, но този метод на протеинов синтез не се използва в живи клетки;
• амидази - са отговорни за хидролизата на кисели амиди, например, уреазата катализира разграждането на урея до амоняк и вода.

Изомераза - молекулна трансформация

Тези вещества ускоряват промените в рамките на една молекула. Те могат да бъдат геометрични или структурни. Това може да се случи по различни начини:

• трансфер на водородни атоми;
• движение на фосфатната група;
• промяната в подреждането на атомните групи в космоса;
• движение на двойна връзка.

Изомеризацията може да бъде повлияна от органични киселини, въглехидрати или аминокиселини. Изомеразите могат да превърнат алдехидите в кетони и обратно, цис-формата може да бъде пренаредена в трансформа и обратно. За да разберем по-добре каква е ензимната функция на тази група, е необходимо да се знае разликата в изомерите.

Лиазите разкъсват връзките

Тези ензими ускоряват нехидроличното разграждане на органичните съединения по дължината на връзките:

• въглерод-въглеродни връзки;
• фосфор-кислород;
• въглерод-сяра;
• въглерод-азот;
• въглерод-кислород.

В този случай, такива прости продукти като въглероден диоксид, вода, амоняк и двойни връзки са затворени. Малко от тези реакции могат да отидат в обратната посока, съответните ензими катализират процесите на не само разпад, но и синтез при подходящи условия.

Класификацията на лиазите възниква в зависимост от вида на връзката, която те прекъсват. Те са сложни ензими.

Лигазата е зашита заедно

Основната функция на ензимите от тази група е ускоряването на синтезните реакции. Тяхната особеност е конюгирането на сътворението с разпадането на вещества, които са способни да дават енергия за осъществяването на биосинтетичния процес. Съществуват шест подкласа според вида на образуването на комуникация. Пет от тях са идентични на подгрупите на лизис, а шестият е отговорен за създаването на "азот-метална" връзка.

Някои лигази участват в особено важни клетъчни процеси. Например, ДНК лигазата участва в репликацията дезоксирибонуклеинова киселина. Той закопчава едно-верижни паузи, създавайки нови фосфодиестерни връзки. Тя е тя, която обединява фрагментите на Окауас.

Същият ензим се използва активно в генното инженерство. Тя позволява на учените да шият ДНК молекули от парчетата, от които се нуждаят, създавайки уникални вериги на дезоксирибонуклеинова киселина. Те могат да предоставят информация, като по този начин създават фабрика за производство на необходимите протеини. Например, можете да шиете парче ДНК в ДНК, която е отговорна за синтеза на инсулин. И когато клетката ще излъчва свои собствени протеини, в същото време ще направи полезното вещество, необходимо за медицински цели. Тя може само да бъде изчистена и тя ще помогне на много болни хора.

Огромна роля на ензимите в тялото

Те могат да се увеличат скорост на реакция повече от десет пъти. То е просто необходимо за нормалното функциониране на клетката. И ензимите участват във всяка реакция. Следователно, функциите на ензимите в организма са различни, както и всички процеси, които се случват. Нарушаването на работата на тези катализатори води до тежки последици.

Широко използваните ензими в храната, леката промишленост, медицината: използвани за приготвяне на сирена, колбаси, консерви, са част от прахове за пране. Те се използват и в производството на фотографски материали.