Механизам на дејство на ензимите

Механизмот на дејство на ензимите може да се разгледува од две позиции: од гледна точка на промени во енергијата на хемиските реакции и од гледна точка на настаните во активниот центар.

A. Промени на енергијата за време на хемиските реакции

Било какви хемиски реакции се одвиваат во согласност со два основни закони на термодинамиката: законот за зачувување на енергијата и законот за ентропија. Според овие закони, вкупната енергија на хемискиот систем и неговата околина останува константна, додека хемискиот систем има тенденција да го намалува редот (зголемување на ентропијата). За да се разбере енергијата на хемиската реакција, не е доволно да се знае енергетскиот биланс на реагенсите кои влегуваат и излегуваат од реакцијата, потребно е да се земат предвид енергетските промени во текот на процесот на дадена хемиска реакција и улогата на ензимите во динамиката на овој процес. Размислете за реакцијата на распаѓање на јаглеродна киселина:

H 2 CO 3 > H 2 0 + C0 2.

Јаглеродната киселина е слаба; реакцијата на неговото распаѓање ќе продолжи во нормални услови ако молекулите на јаглеродна киселина имаат енергија што надминува одредено ниво, наречена енергија на активација E a (сл. 2-10).

Енергијата на активирање е дополнителната количина на кинетичка енергија потребна за молекулите на супстанцијата да реагираат.

Кога ќе се достигне оваа енергетска бариера, се случуваат промени во молекулата, што предизвикува прераспределба на хемиските врски и формирање на нови соединенија. За молекулите кои поседуваат E a се вели дека се во преодна состојба. Разликата во енергијата помеѓу почетниот реагенс H 2 CO 3 и финалните соединенија H 2 O и CO 2 се нарекува промена на слободната енергија

Ориз. 2-10. Промена на слободната енергија при распаѓање на јаглеродна киселина.

Реакциони енергии DG. Молекулите H 2 O и CO 2 се постабилни супстанции од H 2 CO 3, т.е. имаат помалку енергија и практично не реагираат во нормални услови. Енергијата ослободена како резултат на оваа реакција се троши во форма на топлина во околината.

Колку повеќе молекули имаат енергија што го надминува нивото на Ea, толку е поголема брзината на хемиската реакција. Можете да ја зголемите брзината на хемиската реакција со загревање. Ова ја зголемува енергијата на молекулите кои реагираат. Сепак, високите температури се деструктивни за живите организми, па ензимите се користат во клетките за да се забрзаат хемиските реакции. Ензимите обезбедуваат висока стапка на реакции при оптимални услови кои постојат во клетката со намалување на нивото на E a. Така, ензимите ја намалуваат висината на енергетската бариера, како резултат на тоа се зголемува бројот на реактивни молекули, а со тоа и стапката на реакција се зголемува.

Во механизмот на ензимска катализа, од одлучувачко значење е формирањето на нестабилни меѓусоединенија - комплексот ензим-супстрат ES, кој претрпува трансформација во нестабилен преоден комплекс EP, кој речиси моментално се распаѓа во слободен ензим и производ на реакцијата.

Така, биолошките катализатори (ензими) не ја менуваат слободната енергија

супстрати и производи и затоа не ја менуваат рамнотежата на реакцијата (сл. 2-11).

Ензимот, кој ја извршува функцијата на катализатор за хемиска реакција, ги почитува општите закони на катализа и ги има сите својства карактеристични за небиолошките катализатори, но има и карактеристични својства поврзани со структурните карактеристики на ензимите.

Сличноста помеѓу ензимите и небиолошките катализатори е дека:

• Ензимите ги катализираат енергетски можните реакции;
• · енергијата на хемискиот систем останува константна;
• · за време на катализата насоката на реакцијата не се менува;
• Ензимите не се трошат за време на реакцијата.

Разликите помеѓу ензимите и небиолошките катализатори се во тоа што:

• · брзината на ензимските реакции е повисока од реакциите катализирани од непротеински катализатори;
• Ензимите се многу специфични;
• · ензимската реакција се одвива во клетката, т.е. на температура од 37 °C, постојан атмосферски притисок и физиолошка pH вредност;
• · Брзината на ензимската реакција може да се прилагоди.

1. Формирање на комплексот ензим-супстрат

Фактот дека ензимите имаат висока специфичност ни овозможи да поставиме хипотеза во 1890 година, според која активниот центар на ензимот е комплементарен со супстратот, т.е. одговара на тоа како „клуч за брава“. По интеракцијата на подлогата („клуч“) со активниот центар („брава“), се случуваат хемиски трансформации на подлогата во производот. Активниот центар се сметаше за стабилна, строго определена структура.

Во 1959 година, беше предложена друга верзија на хипотезата „заклучување и клуч“ за да се објаснат настаните во активното место на ензимот. Според оваа хипотеза, активниот центар е флексибилна структура

Ориз. 2-11. Промена на слободната енергија за време на хемиска реакција, некатализирана и катализирана од ензими.

Ензимот ја намалува енергијата на активирање E a, т.е. ја намалува висината на енергетската бариера, како резултат на тоа, процентот на реактивни молекули се зголемува, според тоа, стапката на реакција се зголемува во однос на подлогата. Супстратот, во интеракција со активниот центар на ензимот, предизвикува промена во неговата конформација, што доведува до формирање на комплекс ензим-супстрат, поволен за хемиски модификации на подлогата. Во исто време, молекулата на подлогата исто така ја менува својата конформација, што обезбедува поголема ефикасност на ензимската реакција. Оваа „хипотеза за индуцирана кореспонденција“ последователно беше потврдена експериментално.

2. Редоследот на настаните при ензимска катализа

Процесот на ензимска катализа може да се подели на следните фази (сл. 2-12). хемиска реакција на катализа на подлогата

Првата, втората и четвртата фаза на катализа се кратки и зависат од концентрацијата на супстратот (за првата фаза) и врзувачките константи на лигандите во активното место на ензимот (за првата и третата фаза). Промените во енергијата на хемиската реакција во овие фази се незначителни.

Третата фаза е најбавна; неговото времетраење зависи од енергијата на активирање на хемиската реакција. Во оваа фаза, врските во молекулата на подлогата се прекинуваат, се формираат нови врски и се формира молекулата на производот.

3. Улогата на активното место во ензимската катализа

Како резултат на истражувањето, се покажа дека молекулата на ензимот, по правило, е многу пати поголема од молекулата на подлогата што се подложува на хемиска трансформација од овој ензим. Само мал дел од молекулата на ензимот доаѓа во контакт со супстратот, обично од 5 до 10 остатоци од аминокиселини, формирајќи го активното место на ензимот. Улогата на преостанатите амино киселински остатоци е да обезбедат правилна конформација на ензимската молекула за оптимално појавување на хемиската реакција.

Активното место во сите фази на ензимската катализа не може да се смета како пасивно место за врзување на супстратот. Тоа е сложена молекуларна „машина“ која користи различни хемиски механизми за претворање на подлогата во производ.

Во активното место на ензимот, супстратите се наредени на таков начин што функционалните групи на супстратите вклучени во реакцијата се во непосредна близина една до друга. Ова својство на активниот центар се нарекува ефект на конвергенција и ориентација на реагенсите. Овој подреден распоред на супстратите предизвикува намалување на ентропијата и, како последица на тоа, намалување на енергијата на активирање (Ea), што ја одредува каталитичката ефикасност на ензимите.

Активниот центар на ензимот, исто така, придонесува за дестабилизација на меѓуатомските врски во молекулата на подлогата, што го олеснува појавувањето на хемиска реакција и формирањето на производи. Ова својство на активното место се нарекува ефект на деформација на подлогата (сл. 2-12).

Ориз. 2-12. Фази на ензимска катализа.

I - фаза на приближување и ориентирање на супстратот во однос на активниот центар на ензимот; II - формирање на комплекс ензим-супстрат (ES) како резултат на индуцирана усогласеност; III - деформација на подлогата и формирање на нестабилен комплекс ензим-производ (ЕП); IV - распаѓање на комплексот (EP) со ослободување на реакционите производи од активниот центар на ензимот и ослободување на ензимот.

Б. Молекуларни механизми на ензимска катализа

Механизмите на ензимска катализа се одредуваат според улогата на функционалните групи на активниот центар на ензимот во хемиската реакција на претворање на супстратот во производот. Постојат 2 главни механизми на ензимска катализа: киселинско-базна катализа и ковалентна катализа.

1. Киселинско-базна катализа

Концептот на киселинско-базната катализа ја објаснува ензимската активност со учество на кисели групи (донатори на протони) и/или базни групи (прифаќачи на протони) во хемиска реакција. Киселинско-базната катализа е честа појава. Остатоците од аминокиселините кои го сочинуваат активниот центар имаат функционални групи кои ги покажуваат својствата и на киселините и на базите.

Амино киселините вклучени во киселинско-базната катализа првенствено вклучуваат Cys, Tyr, Ser, Lys, Glu, Asp и His. Радикалите на овие амино киселини во протонирана форма се киселини (донатори на протон), во депротонирана форма тие се бази (прифаќачи на протон). Ова својство на функционалните групи на активни локации ги прави ензимите единствени биолошки катализатори, за разлика од небиолошките катализатори кои можат да покажат или кисели или базни својства.

Пример за киселинско-базна катализа, во која кофакторите се јони Zn 2+, а молекулата NAD + се користи како коензим, е ензимот на алкохол дехидрогеназа на црниот дроб, кој ја катализира реакцијата на оксидација на алкохолот (сл. 2-13) :

C 2 H 5 OH + NAD + > CH 3 -SON + NADH + H

2. Ковалентна катализа

Ковалентната катализа се заснова на напад на нуклеофилни (негативно наелектризирани) или електрофилни (позитивно наелектризирани) групи на активниот центар на ензимот од страна на молекулите на подлогата со формирање на ковалентна врска помеѓу супстратот и коензимот или функционалната група на амино киселински остаток (обично еден) од активниот центар на ензимот.

Дејството на серинските протеази, како што се трипсин, химотрипсин и тромбин, е пример за механизмот на ковалентна катализа, кога се формира ковалентна врска помеѓу супстратот и остатокот од серинската аминокиселина на активното место на ензимот. Терминот „серински протеази“ се должи на фактот дека аминокиселинскиот остаток серин е дел од активниот центар на сите овие ензими и е директно вклучен во катализата. Да го разгледаме механизмот на ковалентна катализа користејќи го примерот на химотрипсин, кој ги хидролизира пептидните врски за време на варењето на протеините во дуоденумот (види дел 9). Супстратите на химотрипсин се пептиди кои содржат амино киселини со ароматични и циклични

Ориз. 2-13. Механизмот на киселинско-базната катализа користејќи го примерот на алкохол дехидрогеназа на црниот дроб.

I - молекулата на етил алкохол има сврзувачки центар кој обезбедува хидрофобна интеракција помеѓу активниот центар и метил групата на алкохолот; II - позитивно наелектризираниот атом на цинк промовира апстракција на протон од алкохолната група на етанол за да се формира негативно наелектризиран атом на кислород. Негативниот полнеж се прераспределува помеѓу атомот на кислород и соседниот атом на водород, кој потоа се пренесува во форма на хидритион до четвртиот јаглероден атом на никотинамидниот коензим NAD+; III - како резултат на тоа, се формира намалена форма на NADH и ацеталдехид.

Хидрофобни радикали (Phen, Tyr, Tri), што укажува на учество на хидрофобни сили во формирањето на комплексот ензим-супстрат. Механизмот на ковалентна катализа на химотрипсин е дискутиран на сл. 2-14.

Радикалите Asp 102, His 57 и Ser 195 се директно вклучени во чинот на катализа. Поради нуклеофилниот напад на пептидната врска на подлогата, оваа врска се прекинува со формирање на ковалентно модифициран серин - ацил-химотрипсин. Друг пептиден фрагмент се ослободува како резултат на кинење на водородната врска помеѓу пептидниот фрагмент и His 57 активното место на химотрипсин. Последната фаза на хидролиза на пептидната врска на протеините е декацилација на химотрипсин во присуство на молекула на вода со ослободување на вториот фрагмент од хидролизираниот протеин и оригиналната форма на ензимот.

ензимска биолошка катализа трансаминација

Откривањето на просторната структура на голем број ензими со помош на рендгенска дифракциона анализа обезбеди сигурна основа за конструирање на рационални шеми на механизмот на нивното дејство.

Воспоставувањето на механизмот на дејство на ензимите е од клучно значење за откривање на односите структура-функција во различни биолошки активни системи.

Лизозимот се наоѓа во различни ткива на животни и растенија, особено во солза течност и белка од јајце. Лизозимот функционира како антибактериски агенс, катализирајќи ја хидролизата на клеточните ѕидови на голем број бактерии. Овој полисахарид се формира со наизменични остатоци од N-ацетилмуранска киселина (NAM) поврзани со β-1,4-гликозидна врска (полисахаридните синџири се вкрстено поврзани со кратки пептидни фрагменти).

Бактерискиот полисахарид е многу сложено нерастворливо соединение, и затоа високо хидролизираните олигосахариди формирани од остатоци од NAG често се користат како супстрати на лизозим.

Лизозимот од белка од пилешко е формиран од еден полипептиден синџир кој содржи 129 остатоци од аминокиселини; неговата молекуларна тежина е 14 600. Високата стабилност на ензимот е обезбедена со присуството на четири дисулфидни мостови.

Информациите за активниот центар и видот на каталитичкиот процес ги добил Д. Филипс во 1965 година. врз основа на рендгенски студии за дифракција на лизозимот и неговите комплекси со инхибитори. Молекулата на лизозимот има облик на елипсоид со оски од 4,5*3*3 nm; Помеѓу двете половини на молекулата постои „празнина“ во која се случува врзувањето на олигосахаридите. Ѕидовите на јазот се формираат главно од странични синџири на неполарни амино киселини, кои обезбедуваат врзување на неполарните молекули на подлогата, а исто така вклучуваат странични синџири на поларни амино киселини, кои се способни да формираат водородни врски со ациламин и хидроксилни групи на подлогата. Големината на јазот овозможува сместување на молекула на олигосахарид која содржи 6 остатоци од моносахариди. Не е можно да се одреди природата на врзувањето на супстратот, на пример, хексасахарид NAG 6, со анализа на дифракциона рендгенска зраци. Во исто време, комплексите на ензимот со инхибиторот трисахарид NAG 3 се стабилни и добро проучени. NAG 3 се врзува за пукнатините на површината на ензимот, формирајќи водородни врски и ван дер Валс контакти; во исто време, пополнува само половина од празнината во која можат да се врзат уште три остатоци од моносахариди. Ненамалувачкиот крај (шеќер А) е на почетокот на јазот, а редукциониот крај (шеќер Ц) е во неговиот централен дел; Остатоците од шеќер А, Б и Ц имаат конформација на стол. Конструкцијата на моделот на комплексот ензим-супстрат се засноваше на претпоставката дека кога се врзува супстратот NAG 6, се остваруваат истите интеракции како при врзувањето на NAG 3. Во ензимскиот модел, три остатоци од шеќер (наведени како остатоци D, E и F) беа ставени во внатрешноста на расцепот; секој следен шеќер беше додаден на таков начин што неговата конформација беше иста (колку што е можно) како онаа на првите три шеќери. Како дел од моделот комплекс, сите остатоци од шеќер спроведуваат ефективни не-ковалентни интеракции со страничните и пептидните групи на остатоци од аминокиселини кои го формираат расцепот.

При идентификување на каталитичките групи, природно беше да се фокусираме на оние од нив кои се наоѓаат во близина на расцепливата гликозидна врска во комплексот ензим-супстрат и можат да послужат како донатори или акцептори на протон. Се испостави дека тоа е на едната страна од врската што се дели, на растојание? 0,3 nm (од кислородот на гликозидната врска), има карбоксилна група на Glu-35, а на другата (на исто растојание) има карбоксилна група на Asp-52, нивната средина е многу различна. Glu-35 е опкружен со хидрофобни остатоци; може да се претпостави дека при оптимална pH вредност на ензимот оваа група е во нејонизирана состојба. Околината на Asp-52 е јасно поларна; неговата карбоксилна група учествува како акцептор на водород во сложена мрежа од водородни врски и веројатно функционира во јонизирана состојба.

Предложена е следната шема на каталитички процес за хидролиза на олигосахариди. Нејонизираната карбоксилна група на Glu-35 делува како донатор на протон, снабдувајќи го со гликозидниот кислороден атом помеѓу атомот C (1) на шеќер D и C (4) атомот на шеќерот E (фаза на општа киселинска катализа) ; ова доведува до расцепување на гликозидната врска. Како резултат на тоа, шеќерниот остаток D оди во состојба на карбокација со позитивно наелектризиран јаглероден атом C (1) и добива конформација на половина стол. Негативното полнење на карбоксилатната група на Asp-52 го стабилизира карбокацијата. Остатокот од NAG 2 (E+F шеќери) дифузира од регионот на активното место. Потоа реагира молекула на вода; неговиот протон оди до Glu-35, а групата OH - - оди во атомот C (1) од остаток D (фаза на главната катализа). Остатокот од NAG 4 (шеќери A+B+C+D) го напушта регионот на активното место, а ензимот се враќа во првобитната состојба.

Рибонуклеазата (RNase) на говедскиот панкреас ги хидролизира интернуклеотидните врски во РНК во близина на пиримилинските единици, кои остануваат естерифицирани на позицијата 3". Ензимот, заедно со другите нуклеази, е широко користен во анализата на структурата на РНК.

RNase е формирана од еден полипептиден синџир кој содржи 124 остатоци од аминокиселини, а неговата молекуларна тежина е 13.680; молекулата има четири дисулфидни врски. RNase е првиот ензим за кој е одредена примарната структура.

Врз основа на резултатите од студијата за ренатурација на рибонуклеазата, К. Афинсен беше првиот кој јасно ја формулираше идејата дека просторната структура на протеинот се одредува според неговата примарна структура.

Во 1958 година, Ф. Ричардс покажа дека, под одредени услови, субтилизинот ја раскинува пептидната врска Ala-20 - Ser-21 во RNase. Добиените фрагменти беа именувани како S-пептид (остатоци 1-20) и S-протеин (остатоци 21-124); поради не-ковалентни интеракции, фрагментите формираат комплекс наречен RNase S. Овој комплекс има речиси целосна каталитичка активност на природниот ензим; во изолирана форма, S-пептидот и S-протеинот се неактивни. Понатаму беше откриено дека синтетички пептид идентичен во низата на фрагмент од S-пептидот, кој содржи остатоци од 1 до 13, ја обновува активноста на S протеинот, но пократок пептид што содржи остатоци од 1 до 11 ја нема оваа способност. Добиените податоци ни овозможија да заклучиме дека соодветните остатоци од His-12 или Met-13 (или двата од овие остатоци) се вклучени во активниот центар на ензимот.

При проучување на ефектот на pH врз активноста на RNase, беше откриена важната улога на протеинските функционални групи со pK 5.2 и 6.8; ова сугерираше учество на остатоци од хистидин во каталитичкиот процес.

Кога RNase се карбоксилира со јодоацетат на pH 5,5, т.е. во услови во кои претежно се јавува модификација на остатоците од хистидин, забележано е целосно губење на активноста; модифицираниот ензим содржи 1 мол карбоксиметил групи на 1 мол протеин. Како резултат на тоа, се формираат две монокарбоксиметиленски форми на ензимот. Во едната форма, остатокот His-12 е карбоксиметилиран, а во другиот, His-119 е карбоксиметилиран. Неговиот-119 беше претежно модифициран.

Овие податоци сугерираат дека His-12 и His-119 се наоѓаат во активното место и дека модификацијата на едната од нив спречува модификација на другата.

Како резултат на студиите за дифракција на Х-зраци, беше разјаснета просторната структура на RNase S и RNase S комплексот со инхибитори. Молекулата има бубрежна форма, активниот центар е локализиран во вдлабнатината каде што се наоѓаат остатоците His-12, His-119 и Lys-41.

Хидролизата се јавува како резултат на коњугатното дејство на остатоците His-12 и His-119, кои вршат киселинско-базна катализа. Дијаграмот подолу ги прикажува фазите на каталитичкиот процес:

1. Подлогата се наоѓа во активното место; His-12, His-119 и Lys-41 се наоѓаат во близина на негативно наелектризираниот фосфат.

2. Како резултат на дејството на His-12 како база која прифаќа протон од 2"-OH групата на рибоза, и His-119 како киселина која донира протон на атомот на кислородот на фосфатот, прво се формира среден комплекс, а потоа 2,3"-цикличен фосфат.

3. На местото на изгубениот производ влегува вода, донирајќи протон на His-119 и OH на фосфатот, истовремено протонот од His-12 оди во атомот на кислород на рибозата, се формира втор производ и ензимот се враќа во првобитната состојба.

Химотрипсинот се лачи во форма на проензим - химотрипсиноген од панкреасот на 'рбетниците; активирањето на проензимот се јавува во дуоденумот под влијание на трипсин. Физиолошката функција на химотрипсин е хидролиза на протеини и полипептиди. Химотрипсин ги напаѓа претежно пептидните врски формирани од карбоксилни остатоци од тирозин, триптофан, ценилаланин и метионан. Исто така, ефикасно ги хидролизира естерите на соодветните амино киселини. Молекуларната тежина на химотрипсин е 25.000, молекулата содржи 241 остатоци од аминокиселини. Химотрипсин е формиран од три полипептидни синџири кои се поврзани со дисулфидни мостови.

Функционалните групи на активното место на химотрипсин се идентификувани со употреба на неповратни инхибитори. Остатокот Ser-195 беше модифициран со диизопропил флуорофосфат и фенилметил сулфофлуорид, а остатокот од His-122 беше модифициран со N-тосил-L-фенилаланин хлорометил кетон. Двостепениот процес на химотрипсин хидролиза беше откриен кога се проучуваше кинетиката на хидролизата на p-нитрофенилацетат.

Карактеристична карактеристика на процесот што се разгледува е формирањето на ковалентен меѓупроизвод - ацил ензим. Ацилитирачката каталитичка група беше идентификувана како остаток Ser-195. Механизмот на катализа што го спроведува ензимот беше предложен уште пред да се воспостави просторната структура на протеинот, но подоцна беше рафиниран. Особено, студиите со употреба на 18 H 2 O овозможија да се докаже формирањето на ацил ензим за време на хидролизата на пептидите.

Тридимензионалната структура со резолуција од 0,2 nm е воспоставена со анализа на дифракција на рендген од страна на D. Blow. во 1976 година Молекулата има форма на елипсоид со оски од 5,4 * 4 * 4 nm. Резултатите од кристалографските студии ја потврдија претпоставката дека остатоците од Ser-195 и His-57 се блиску една до друга. Хидроксилната група на Ser-195 се наоѓа на растојание од ~ 0,3 nm од азотниот атом на прстенот на имидазол на His-57. Најинтересниот факт беше дека азотниот атом во позиција 1 од прстенот се наоѓа на растојание од ~ 0,28 nm од атомот на кислород на карбоксилната група од страничниот ланец на Asp-102 и зазема позиција поволна за формирање на водородна врска.

Треба да се напомене дека хемиските студии не можеа да го откријат учеството на Asp-102 во функционирањето на активното место, бидејќи овој остаток е закопан длабоко во молекулата.

Во моментов се верува дека трите остатоци Asp-102, His-57 и Ser-195 формираат систем за пренос на полнеж кој игра клучна улога во процесот на катализа. Функционирањето на системот обезбедува ефективно учество на His-57 во катализата како киселинско-базен катализатор и ја зголемува реактивноста на Ser-195 на карбоксилниот јаглерод на нападнатата врска.

Клучниот елемент на катализата е трансферот на протон од Ser-195 во His-57. Во исто време, се случува напад од серинскиот атом на кислород врз карбонилниот јаглероден атом на подлогата, прво формирајќи средно тетраедрално соединение (1), а потоа ацил ензим (2). Следниот чекор е декацилација. Молекулата на вода влегува во системот за пренос на полнеж, а јонот OH истовремено го напаѓа карбонилниот јаглероден атом на ацилната група на ацил ензимот. Како и во чекорот на ацилација, се формира тетраедарен меѓупростор (4). Хис-57 потоа доставува протон на атомот на кислород на Ser-195, што резултира со ослободување на ацилниот производ; се дифузира во растворот, а ензимот се враќа во првобитната состојба.

Карбоксипептидазата А се лачи како проензим од панкреасот на 'рбетниците. Формирањето на активниот ензим се јавува во тенкото црево со учество на химотрипсин. Ензимот последователно ги отцепува C-терминалните амино киселински остатоци од пептидниот синџир, т.е. е егзопептидаза.

Карбоксипептидаза А е формирана од единечен полипептиден синџир кој содржи 307 амино киселински остатоци; Молекуларната тежина е 34 470. Амино киселинската низа на протеинот е воспоставена во 1969 година од страна на R. Bredschow.

Појаснување на механизмот на дејство на ензимот беше можно само по студии за дифракција на Х-зраци. Просторната структура на ензимот и неговиот комплекс со дипептидот Gly-Tyr (модел на супстрат) беше воспоставена од W. Lipscomb. Молекулата на ензимот има облик на елипсоид со оски од 5,0 * 4,2 * 3,8 nm; активното место се наоѓа во вдлабнатина што се претвора во длабок неполарен џеб. Во зоната на активниот центар, цинк јон е локализиран (неговите лиганди се страничните синџири на остатоци Glu-72, His196, His-69 и молекула на вода), како и функционални групи вклучени во врзувањето на подлогата и катализата - остатоци Arg-145, Glu-270 и Tyr-248.

Компаративната анализа на структурите на ензимот и неговиот комплекс со Gly-Tyr обезбеди важни информации за структурата на комплексот ензим-супстрат. Конкретно, беше откриено дека за време на формирањето на комплексот, хидроксилната група на Tyr-248 се движи 1,2 nm во однос на нејзината позиција во слободниот ензим (т.е. приближно 1/3 од дијаметарот на молекулата).

Според шемата на каталитичкиот процес, карбоксилатната група на Glu-270 активира молекула на вода лоцирана во реакционата сфера, повлекувајќи протон од неа; добиениот OH- јон врши нуклеофилен напад на карбонилниот јаглерод на врската што се расцепува. Во исто време, хидроксилната група на Tyr-248, која се наоѓа во близина на азотниот атом на расцепената пептидна врска, ѝ донира протон. Како резултат на тоа, нападнатата пептидна врска се расцепува и добиените производи ја напуштаат активната централна зона. Дијаграмот подолу ја илустрира општата основна катализа.

Аспартат аминотрансферазата ја катализира реакцијата на реверзибилна трансаминација.

Реакцијата на ензимска трансаминација е откриена од А.Е. Браунштајн и М.Г. Критсман во 1937 година при проучување на ензимски препарат од гулаб мускул. Последователните студии покажаа дека реакциите на трансаминација се широко распространети во живата природа и играат важна улога во спојувањето на азот и енергетскиот метаболизам.

Во 1945 година, беше откриено дека пиридоксал-5"-фосфат (PLP) е коензим на аминотрансферази. Молекулата AAT е димер формиран од идентични подединици. Во срцевиот мускул на испитуваните 'рбетници има два изоензими - цитоплазматски (cAAT0 и cAAT0 и митохондријални (mAAT) аминотрансферази.

Примарната структура на cAAT од срцевиот мускул е основана во 1972 година. Ју.А. Овчиников и А.Е. Брејнштајн. Полипептидниот синџир на протеинот содржи 412 остатоци од аминокиселини; молекуларна тежина е 46.000.

Општата теорија за катализа на пиридоксал беше развиена од А.Е. Браунштајн и М.М. Шемјакин во 1952-1953 година, а нешто подоцна - Д.Е. Мецлер и Е.Е. Снел. Според оваа теорија, каталитичкиот ефект на пиридоксалните ензими се определува со способноста на алдехидната група на пиридоксал фосфат да формира алдимини (Шифови бази) при интеракција со амини, вклучително и амино киселини.

Во добиената фосфопиридоксилдеамино киселина постои систем на конјугирани двојни врски, по кои поместувањето на електроните од атомот на б-јаглерод го олеснува раскинувањето на врските формирани од овој атом.

Современите идеи за механизмот на ензимска трансаминација, развиени од А.Е. Браунштајн и неговите соработници се развој на теоријата дискутирана погоре. Во почетната состојба, алдехидната група на пиридоксал фосфат формира алдиминска врска со е-амино групата на остаток Lys-258 од активниот центар (I). Кога се врзува амино киселина, се формира комплекс на Michaelis (II), проследен со алдимин помеѓу пиридоксал фосфатот и супстратот (III). Како резултат на последователните трансформации низ средните фази (IV) и (V), се формира оксоацид (VI). Ова ја комплетира првата полу-реакција на трансаминацијата. Повторувањето на истите чекори во „обратна насока“ со нова хидрокси киселина ја сочинува втората полу-реакција, завршувајќи го циклусот на каталитичка трансаминација.

Миоглобин и хемоглобин

Овие два протеини често се нарекуваат респираторни ензими. Нивната интеракција со супстратот - кислородот - е детално проучена, првенствено врз основа на анализа на дифракционата рендгенска зраци со висока резолуција. Тродимензионалната структура на миоглобинот беше одредена од J. Kendrew во 1961 година, а тридимензионалната структура на хемоглобинот од M. Perutz во 1960 година.

Молекулата на миоглобинот има компактна форма - 4,5 * 3,5 * 2,5 nm, полипептидниот синџир формира 8 спирални делови, означени со буквите A до H. Таа е наредена на специјализиран начин околу голем рамен хем прстен што содржи железо. Хемот е комплекс од порфирин со двовалентно железо.

Синџирите на поларната пропионска киселина на хем се на површината на молекулата, а остатокот од хемот е потопен во глобулата. Поврзувањето на хем со протеинот се врши поради координативната врска помеѓу атомот на железо и атомот на хистидин локализиран во спиралата F; ова е таканаречениот проксимален хистидин. Друг важен остаток на хистидин, дисталниот хистидин, е локализиран во џебот на хем во спиралата Е; се наоѓа на спротивната страна на атомот на железо на поголемо растојание од проксималниот хистидин. Регионот помеѓу генот на железо и дисталниот хистидин во деоксимиоглобинот е слободен, а липофилната молекула O 2 може да се поврзе со хемското железо, заземајќи ја шестата координативна позиција. Единствена карактеристика на миоглобинот, како и на хемоглобинот, е нивната способност реверзибилно да го врзуваат O 2 без оксидирачки хем Fe 2+ со Fe 3+. Ова е можно затоа што во хидрофобниот хем џеб се создава средина со ниска диелектрична константа, од која водата се поместува.

Кога О2 се врзува за атом на железо, вториот се движи за приближно 0,06 nm и завршува во рамнината на порфиринскиот прстен, т.е. во енергетски поповолна положба. Се верува дека ова движење се должи на фактот дека јонот Fe 2+ во деоксимиоглобинот е во состојба на високо вртење и неговиот радиус е премногу голем за да се вклопи во рамнината на хем порфиринскиот прстен. Кога O 2 се врзува, јонот Fe 2+ оди во состојба на ниска мин и неговиот радиус се намалува; Сега јонот Fe 2+ може да се движи во рамнината на порфиринскиот прстен.

Хемоглобинот е главната компонента на црвените крвни зрнца, која доставува кислород од белите дробови до ткивата и јаглерод диоксид од ткивата до белите дробови. Хемоглобините од различни типови се разликуваат по кристална форма, растворливост и афинитет за кислород. Ова се должи на разликите во аминокиселинската секвенца на протеините; хем компонентата е иста во хемоглобините на сите видови 'рбетници и некои без'рбетници.

Човечкиот хемоглобин е тетрамер кој се состои од четири подединици, две b-подединици и две b-подединици, кои содржат 141 и 146 остатоци од аминокиселини, соодветно. Постои значителна хомологија помеѓу примарните структури на b и b подединицата, а конформацијата на нивните полипептидни синџири е исто така слична.

Молекулата на хемоглобинот има сферична форма со дијаметар од 5,5 nm. Четирите подединици се спакувани во форма на тетраедар.

Податоците за дифракција на Х-зраци покажаа дека оксигенацијата на хемоглобинот е придружена со голем број промени. При ниска резолуција, беше откриено дека во овој случај структурата станува покомпактна (атомите на Fe од β-синџирите се приближуваат еден до друг за приближно 0,6-0,7 nm), подединиците ротираат релативно едни на други и од втор ред оски од 10-15 o. Резултатите од студијата со висока резолуција покажуваат дека особено значајни промени се случуваат во областа на контактите.

До денес, врз основа на студиите за дифракција на Х-зраци и голем број други методолошки пристапи, постигнат е значителен напредок во разјаснувањето на механизмот на дејство на ензимите со посакуваните својства врз основа на напредокот во областа на генетскиот инженеринг. Ова отвора широки можности за тестирање на валидноста на современите идеи за механизмот на дејство на ензимите и создавање фундаментална теорија за ензимска катализа.

Првата ензимска реакција на сахарификација на скроб со слад ја истражувал домашниот научник К. Ментен ја развил теоријата за ензимска катализа. Самнер беше првиот што изолираше прочистен препарат на ензимот уреаза во кристална состојба. Мерифилд успеа вештачки да го синтетизира ензимот RNase.

Споделете ја вашата работа на социјалните мрежи

Ако ова дело не ви одговара, на дното на страницата има список на слични дела. Можете исто така да го користите копчето за пребарување

Есеј

СТРУКТУРА, СВОЈСТВА И МЕХАНИЗАМ НА ДЕЈСТВОТО НА ЕНЗИМИТЕ

Кратка историја на ферментологијата

Експерименталното проучување на ензимите во 19 век се совпадна со проучувањето на процесите на ферментација на квасец, што се рефлектираше во термините „ензими“ и „ензими“. Името ензими доаѓа од латинскиот збор fermentatio fermentation. Терминот ензими доаѓа од концептот enzyme - од квасец. На овие имиња на почетокот им се давале различни значења, но во денешно време тие се синоними.

Првата ензимска реакција на сахарификација на скроб со слад ја проучувал домашниот научник К.С. Кирхоф во 1814 година. Последователно, беа направени обиди да се изолираат ензимите од клетките на квасецот (E. Buchner, 1897). На почетокот на дваесеттиот век, L. Michaelis и M. Menten ја развиле теоријата за ензимска катализа. Во 1926 година, Д. Самнер за првпат изолирал прочистен препарат на ензимот уреаза во кристална состојба. Во 1966 година, B. Merrifield успеа вештачки да го синтетизира ензимот RNase.

Ензимска структура

Ензимите се високо специјализирани протеини кои можат да ја зголемат брзината на реакциите кај живите организми. Ензимите се биолошки катализатори.

Сите ензими се протеини, обично топчести. Тие можат да се однесуваат и на едноставни и сложени протеини. Протеинскиот дел од ензимот може да се состои од еден полипептиден синџир мономерни протеини ензими (на пример, пепсин). Голем број на ензими се олигомерни протеини и вклучуваат неколку протомери или подединици. Протомерите, комбинирајќи се во олигомерна структура, спонтано се поврзани со слаби не-ковалентни врски. За време на процесот на обединување (соработка) се случуваат структурни промени на поединечни протомери, како резултат на што активноста на ензимот значително се зголемува. Раздвојувањето (дисоцијација) на протомери и нивното поврзување во олигомерен протеин е механизам за регулирање на ензимската активност.

Подединици (протомери) во олигомерите можат да бидат или исти или различни во примарна - терциерна структура (конформација). Кога различни протомери се комбинираат во олигомерната структура на ензимот, се појавуваат повеќе форми на истиот ензимизозими.

Изоензимите ја катализираат истата реакција, но се разликуваат во множеството на подединици, физичко-хемиски својства, електрофоретска подвижност и афинитет за супстрати, активатори и инхибитори. На пример,лактат дехидрогеназа (LDH)ензимот кој ја оксидира млечната киселина во пирувична киселина е тетрамер. Се состои од четири протомери од два вида. Еден тип на протомер е означен H (изолиран од срцевиот мускул), вториот протомер е означен M (изолиран од скелетните мускули). Постојат 5 можни комбинации на овие протомери во LDH: N 4, N 3 M, N 2 M 2, N 1 M 3, M 4.

Биолошка улога на изозимите.

• Изоензимите обезбедуваат појава на хемиски реакции во согласност со условите во различни органи. Така, изоензимот LDH 1 има висок афинитет за кислород, па затоа е активен во ткивата со висока стапка на оксидативни реакции (еритроцити, миокард). LDH изоензим 5 активен во присуство на високи концентрации на лактат, најкарактеристичен за ткивото на црниот дроб
• Изразената органска специфичност се користи за дијагностицирање на болести на различни органи.
• Изоензимите ја менуваат својата активност со возраста. Така, кај фетус со недостаток на кислород преовладува LDH 3 , и со зголемување на возраста и зголемување на снабдувањето со кислород, процентот на LDH се зголемува 2 .

Ако ензимот е сложен протеин, тогаш тој се состои од протеин и непротеински дел. Протеинскиот дел е со висока молекуларна тежина, термолабилен дел од ензимот и се нарекуваапоензим . Има единствена структура и ја одредува специфичноста на ензимите.

Непротеинскиот дел од ензимот се нарекувакофактор (коензим) . Кофакторите најчесто се метални јони кои можат цврсто да се врзат за апоензимот (на пример, Zn во ензимот карбонска анхидраза, В u во ензимот цитохром оксидаза). Коензимите се најчесто органски материи помалку цврсто врзани за апоензимот. Коензимите се нуклеотидите NAD и FAD. Коензимниска молекуларна тежина, термостабилен дел од ензимот. Неговата улога е во тоа што го одредува просторниот распоред (конформација) на апоензимот и ја одредува неговата активност. Кофакторите можат да пренесуваат електрони, функционални групи и да учествуваат во формирањето на дополнителни врски помеѓу ензимот и супстратот.

Во однос на функционалноста, вообичаено е да се разликуваат два важни делови во ензимската молекула: активниот центар и алостеричниот дел.

Активен центар ова е дел од молекулата на ензимот што е во интеракција со супстратот и учествува во каталитичкиот процес. Активното место на ензимот е формирано од радикали на аминокиселини кои се оддалечени еден од друг во примарната структура. Активниот центар има тродимензионален распоред, најчесто содржи

OH групи на серин

Шцистеин

NH 2 лизин

- γ -COOH на глутаминска киселина

Во активниот центар се разликуваат две зони: зона на врзување на подлогата и каталитичка зона.

Областа за врзување обично има цврста структура на која супстратот на реакцијата е комплементарно прикачен. На пример, трипсин ги расцепува протеините во области богати со позитивно наелектризираната аминокиселина лизин, бидејќи нејзината зона на врзување содржи остатоци од негативно наелектризирана аспарагинска киселина.

Каталитичка зона -Ова е регион на активниот центар кој директно влијае на подлогата и врши каталитичка функција. Оваа зона е помобилна, релативната положба на функционалните групи може да се промени во неа.

Во голем број ензими (обично олигомерни), покрај активниот центар, постоиалостерична локацијадел од молекулата на ензимот што е оддалечен од активниот центар и е во интеракција не со подлогата, туку со дополнителни супстанции (регулатори, ефектори). Во алостерични ензими, една подединица може да го содржи активниот центар, а другата - алостеричното место. Алостеричните ензими ја менуваат својата активност на следниов начин: ефектор (активатор, инхибитор) делува на алостеричната подединица и ја менува нејзината структура. Потоа, промената на конформацијата на алостеричната подединица, според принципот на кооперативни промени, индиректно ја менува структурата на каталитичката подединица, што е придружено со промена на ензимската активност.

Механизам на дејство на ензимите.

Ензимите имаат голем број општи каталитички својства:

• не ја поместувајте каталитичката рамнотежа
• не се консумираат за време на реакцијата
• катализираат само термодинамички реални реакции. Такви реакции се оние во кои почетната енергетска резерва на молекулите е поголема од конечната.

За време на реакцијата се надминува висока енергетска бариера. Разликата помеѓу енергијата на овој праг и почетното ниво на енергија е енергијата на активирање.

Брзината на ензимските реакции се определува со енергијата на активирање и низа други фактори.

Константата на брзината на хемиската реакција се одредува со равенката:

K = P*Z*e - (Ea / RT)

K - константна брзина на реакција

P просторен (стеричен) коефициент

З број на молекули во интеракција

Е а енергија за активирање

Р гасна константа

Т универзална апсолутна температура

е база на природни логаритми

Во оваа равенкаЗ, е, Р, Т константни вредности, а P и Ea се променливи. Згора на тоа, постои директна врска помеѓу брзината на реакцијата и стеричниот коефициент, и обратна и инверзна и моќ-закон врска помеѓу брзината и енергијата на активирање (колку помала Ea, толку е поголема стапката на реакција).

Механизмот на дејство на ензимите е намален до зголемување на стеричниот коефициент од страна на ензимите и намалување на енергијата на активирање.

Намалување на енергијата за активирање од страна на ензимите.

На пример, енергијата на разделување H 2 О 2 без ензими и катализатори 18.000 kcal на мол. Ако се користи платина и висока температура, таа се намалува на 12.000 kcal/mol. Со учество на ензимкаталаза енергијата на активирање е само 2.000 kcal/mol.

Намалувањето на Ea се јавува како резултат на формирање на средно ензимско-супстрат комплекси според следнава шема: F+S<=>FS комплекс → F + производи за реакција.Можноста за формирање комплекси ензим-супстрат првпат ја докажаа Михаелис и Ментен. Последователно, многу комплекси ензим-супстрат беа изолирани. За да се објасни високата селективност на ензимите при интеракција со супстрат, беше предложеноФишеровата теорија за „клуч и заклучување“.. Според него, ензимот комуницира со супстратот само ако тие се во апсолутна согласност еден со друг (комплементарност), како клуч и брава. Оваа теорија ја објасни специфичноста на ензимите, но не ги откри механизмите на нивното дејство на подлогата. Подоцна, беше развиена теоријата за индуцирана кореспонденција помеѓу ензимот и супстратот -Теорија на Кошланд (теоријата за „гумени ракавици“). Нејзината суштина е како што следува: активниот центар на ензимот се формира и ги содржи сите функционални групи дури и пред интеракција со подлогата. Сепак, овие функционални групи се во неактивна состојба. Во моментот на прицврстување на супстратот, тој предизвикува промени во положбата и структурата на радикалите во активниот центар на ензимот. Како резултат на тоа, активниот центар на ензимот, под влијание на подлогата, влегува во активна состојба и, пак, почнува да влијае на супстратот, т.е. се случуваинтеракција активно место на ензимот и супстратот. Како резултат на тоа, подлогата оди во нестабилна, нестабилна состојба, што доведува до намалување на енергијата за активирање.

Интеракцијата помеѓу ензимот и супстратот може да вклучи реакции на нуклеофилна супституција, електрофилна замена и дехидрација на супстратот. Можна е и краткорочна ковалентна интеракција на функционалните групи на ензимот со супстратот. Во основа, се случува геометриска преориентација на функционалните групи на активното место.

Зголемување на стерични коефициент од страна на ензими.

Стеричниот коефициент е воведен за реакции кои вклучуваат големи молекули кои имаат просторна структура. Стеричниот коефициент го покажува процентот на успешни судири помеѓу активните молекули. На пример, тоа е еднакво на 0,4 ако 4 од 10 судири на активни молекули резултирале со формирање на производ на реакција.

Ензимите го зголемуваат стеричниот коефициент бидејќи ја менуваат структурата на молекулата на подлогата во комплексот ензим-супстрат, како резултат на што се зголемува комплементарноста на ензимот и супстратот. Покрај тоа, ензимите, поради нивните активни центри, го нарачуваат распоредот на молекулите на подлогата во просторот (пред интеракцијата со ензимот, молекулите на подлогата се хаотично лоцирани) и ја олеснуваат реакцијата.

Ензимска номенклатура

Ензимите имаат неколку видови на имиња.

1. Тривијални имиња (трипсин, пепсин)
2. Работна номенклатура. Ова име на ензим го содржи крајот аза, кој се додава:
   • на името на супстратот (сахараза, амилаза),
   • на типот на врската на која делува ензимот (пептидаза, гликозидаза),
   • на типот на реакција, процес (синтетаза, хидролаза).

3) Секој ензим има класификационо име, кое го одразува типот на реакција, типот на супстратот и коензимот. На пример: LDH L лактат-NAD+ - оксидоредуктаза.

Класификација на ензими.

Класификацијата на ензимите беше развиена во 1961 година. Според класификацијата, секој ензим се наоѓа во одредена класа, подкласа, подкласа и има сериски број. Во овој поглед, секој ензим има дигитален код во кој првата цифра ја означува класата, втората подкласа, третата подкласа, четвртиот сериски број (LDG: 1,1,1,27). Сите ензими се класифицирани во 6 класи.

1. Оксидоредуктази
2. Трансферази
3. Хидролази
4. Лијази
5. изомерази
6. Синтетази (лигази)

Оксидоредуктази.

Ензими кои ги катализираат процесите на редокс. Општ тип на реакција: Аво ред + Б сонце = А исток + Б во ред . Оваа класа на ензими вклучува неколку подкласи:

1. Дехидрогенази, катализираат реакции со отстранување на водородот од супстанцијата што се оксидира. Тие можат да бидат аеробни (пренесување на водород во кислород) и анаеробни (пренесување на водород не на кислород, туку на некоја друга супстанција).

2. Оксигенази - ензими кои ја катализираат оксидацијата со додавање кислород на супстанцијата што се оксидира. Ако се додаде еден атом на кислород, се вклучени монооксигенази, ако се додадат два атоми на кислород, вклучени се диоксигенази.

3. Пероксидази ензими кои ја катализираат оксидацијата на супстанции кои вклучуваат пероксиди.

Трансферази.

Ензими кои вршат интрамолекуларен и меѓумолекуларен трансфер на функционални групи од една супстанција во друга според шемата: AB + C = A + BC. Подкласите на трансферази се разликуваат во зависност од видот на пренесените групи: аминотрансферази, метилтрансферази, сулфотрансферази, ацилтрансферази (трансфер на остатоци од масни киселини), фосфотрансферази (трансфер фосфорна киселина остатоци).

Хидролази.

Ензимите од оваа класа го катализираат раскинувањето на хемиската врска со додавање вода на местото на прекинот, односно реакцијата на хидролиза според шемата: AB + HOH = AN + BOH. Подкласите на хидролази се разликуваат во зависност од видот на врските што се раскинуваат: пептидазите ги разградуваат пептидните врски (пепсин), гликозидазите ги разградуваат гликозидните врски (амилаза), естеразите ги разградуваат естерските врски (липаза).

Лијази.

Лијазите го катализираат кршењето на хемиската врска без додавање вода на местото на прекинот. Во овој случај, во подлогите се формираат двојни врски според шемата: AB = A + B. Подкласите на лиази зависат од тоа меѓу кои атоми е прекината врската и кои супстанции се формираат. Алдолазите ја раскинуваат врската помеѓу два јаглеродни атоми (на пример, фруктозата 1,6-ди-фосфат алдолаза ја „пресекува“ фруктозата и две триози). Лијазите вклучуваат декарбоксилазни ензими (тие го отстрануваат јаглерод диоксидот), додека дехидратазите ги „отсекуваат“ молекулите на водата.

изомерази.

Изомеразите ги катализираат меѓусебните конверзии на различни изомери. На пример, фосфохексоимеразата ја претвора фруктозата во гликоза. Подкласите на изомерази вклучуваат мутази (фосфоглукомутазата конвертира гликоза-1-фосфат во гликоза-6-фосфат), епимерази (на пример, претвора рибоза во ксилулоза), тавтомерази

Синтетази (лигази).

Ензимите од оваа класа катализираат реакции за синтеза на нови материи користејќи ја енергијата на АТП според шемата: A+B+ATP = AB. На пример, глутамин синтетазата комбинира глутаминска киселина, NH 3 + со учество на АТП со формирање на глутамин.

Својства на ензимите.

Ензимите, покрај својствата вообичаени за неорганските катализатори, имаат одредени разлики од неорганските катализатори. Тие вклучуваат:

• повисока активност
• повисока специфичност
• поблаги услови за катализа
• способност за регулирање на активноста

Висока каталитичка активност на ензимите.

Ензимите се карактеризираат со висока каталитичка активност. На пример, една молекула на јаглеродна анхидраза катализира формирање (или распаѓање) на 36 милиони молекули јаглеродна киселина (H 2 CO 3 ). Високата активност на ензимите се објаснува со механизмот на нивното делување: тие ја намалуваат енергијата на активирање и го зголемуваат просторниот (стеричен коефициент). Високата ензимска активност има важно биолошко значење со тоа што обезбедува висока стапка на хемиски реакции во телото.

Висока ензимска специфичност.

Сите ензими имаат специфичност, но степенот на специфичност варира од ензим до ензим. Постојат неколку видови на ензимска специфичност.

Апсолутна специфичност на супстратот, во кој ензимот делува само на една специфична супстанција. На пример, ензимот уреаза ја разградува само уреата.

Апсолутна групаспецифичност, во која ензимот има ист каталитички ефект врз група соединенија кои се слични по структура. На пример, ензимот алкохол дехидрогеназа оксидира не само C 2 N 5 OH, но и неговите хомолози (метил, бутил и други алкохоли).

Релативна групаспецифичност во која ензимот катализира различни класи на органски материи. На пример, ензимот трипсин покажува активност на пептидаза и естераза.

Стереохемискиспецифичност (оптичка специфичност), во која се расцепува само одредена форма на изомери (Д, Л форми, α, β, цис - транс изомери). На пример, LDH делува само наЛ-лактат, Л -аминокиселинските оксидази дејствуваат наЛ -изомери на амино киселини.

Високата специфичност се објаснува со уникатната структура на активниот центар за секој ензим.

Термолабилност на ензимите.

Термолабилноста е зависност на ензимската активност од температурата. Кога температурата се зголемува од 0 до 40 степени, ензимската активност се зголемува според правилото на Ван'т Хоф (со зголемување на температурата за 10 степени, брзината на реакција се зголемува за 2 4 пати). Со дополнително зголемување на температурата, активноста на ензимите почнува да се намалува, што се објаснува со термичка денатурација на протеинската молекула на ензимот. Графички, температурната зависност на ензимите има форма:

Инактивирањето на ензимот на 0 степени е реверзибилно, а на високи температури инактивирањето станува неповратно. Ова својство на ензимите ја одредува максималната брзина на реакција во услови на температурата на човечкото тело. Термолабилноста на ензимите мора да се земе предвид во практичната медицинска пракса. На пример, при спроведување на ензимска реакција во епрувета, неопходно е да се создаде оптимална температура. Ова својство на ензимите може да се користи во криохирургијата, кога се изведува сложена долготрајна операција со намалување на телесната температура, што ја забавува брзината на реакциите што се случуваат во телото и ја намалува потрошувачката на кислород од ткивата. Ензимските препарати мора да се чуваат на ниски температури. За неутрализирање и дезинфекција на микроорганизмите се користат високи температури (автоклавирање, вриење на инструменти).

Фотолабилност.

Фотолабилност е зависноста на ензимската активност од дејството на ултравиолетовите зраци. УВ зраците предизвикуваат фотоденатурација на протеинските молекули и ја намалуваат ензимската активност. Ова својство на ензимите се користи во бактерицидното дејство на ултравиолетовите светилки.

Зависност на активноста од pH вредност.

Сите ензими имаат одреден опсег на pH во кој ензимската активност е максимална - pH оптимална. За многу ензими, оптимумот е околу 7. Во исто време, за пепсин оптималната средина е 1-2, за алкалната фосфатаза е околу 9. Кога рН отстапува од оптимумот, активноста на ензимот се намалува, како што може се гледа од графиконот. Ова својство на ензимите се објаснува со промена на јонизацијата на јоногените групи во ензимските молекули, што доведува до промена на јонските врски во протеинската молекула на ензимот. Ова е придружено со промена во конформацијата на молекулата на ензимот, а тоа, пак, доведува до промена во неговата активност. Под услови на телото, pH-зависноста ја одредува максималната активност на ензимите. Овој имот наоѓа и практична примена. Ензимските реакции надвор од телото се изведуваат со оптимална pH вредност. Во случај на намалена киселост на желудечниот сок, за терапевтски цели се пропишува раствор од НС.л.

Зависност на брзината на ензимската реакција од концентрацијата на ензимот и концентрацијата на подлогата

Зависноста на брзината на реакцијата од концентрацијата на ензимот и концентрацијата на супстратот (кинетика на ензимските реакции) е прикажана на графиконите.

Распоред 1 распоред 2

Во ензимска реакција ( F + S 2  1 FS → 3 F + P ) Се разликуваат брзините на три компоненти:

1- формирање на комплекс ензим-супстратФ.С.

2- обратно распаѓање на комплексот на ензимската супстрат,

3 распаѓање на комплексот ензим-супстрат со формирање на реакциони производи. Брзината на секоја од овие реакции го почитува законот за масовно дејство:

V 1 = K 1 [F]* [S]

V 2 = K 2 * [FS]

V 3 = K 3 *[ FS ]

Во моментот на рамнотежа, стапката на реакција на формирањеФС еднаков на збирот на неговите стапки на распаѓање: V 1 = V 2 + V 3. Од трите фази на ензимската реакција, третата е најважна и најбавна., бидејќи е поврзан со формирање на реакциони продукти. Користејќи ја горната формула, пронајдете ја брзината V 3 невозможно, бидејќи комплексот ензим-супстрат е многу нестабилен, мерењето на неговата концентрација е тешко. Во овој поглед, Михаелис-Ментен го воведе Км Михаелис константа и ја трансформира равенката по мерка V 3 во нова равенка која содржи всушност мерливи величини:

V 3 = K 3 * [ F 0 ] * [S] / Km + [S] или V 3 =V max * [S] / Km+[S]

[F0] почетна ензимска концентрација

К м Михаелис константа.

Физичко значење на К m: K m = (K 2 + K 3) / K 1 . Го покажува односот на константите на брзината за распаѓање на комплексот ензим-супстрат и константата на брзина за неговото формирање.

Равенката Михаелис-Ментен е универзална. Ја илустрира зависноста на брзината на реакција од [ F 0] од [S]

1. Зависност на брзината на реакција од концентрацијата на подлогата.Оваа зависност се открива при ниски концентрации на супстратот [ S]< Km . Во овој случај, концентрацијата на подлогата во равенката може да се занемари и равенката ја добива формата: V 3 = K 3* [F 0] * [S] / Km. Во оваа равенка K 3 , F 0 ], Km константи и може да се замени со нова константа K*. Така, при ниска концентрација на подлогата, брзината на реакција е директно пропорционална на оваа концентрација V 3 = K * * [S]. Оваа зависност одговара на првиот дел од графиконот 2.
2. Зависност на брзината од концентрацијата на ензимотсе појавува при високи концентрации на подлогата. S ≥ Km . Во овој случај можеме да занемаримеКм и равенката станува следна: V 3 = K 3* (([ F 0 ] * [ S ]) / [ S ]) = K 3 * [ F 0 ] = V макс. Така, при високи концентрации на супстратот, брзината на реакција се одредува според концентрацијата на ензимот и ја достигнува својата максимална вредност V 3 = K 3 [ F 0 ] = V макс. (трет дел од графиконот 2).
3. Ви овозможува да одредите нумеричка вредностОбезбедени Km V 3 = V макс /2. Во овој случај, равенката има форма:

V max /2 = ((V max *[ S ])/ Km +[ S ]), од каде произлегува дека Km =[S]

Така, К м е нумерички еднаква на концентрацијата на подлогата при брзина на реакција еднаква на половина од максимумот. ДОм е многу важна карактеристика на ензимот, се мери во молови (10-2 10 -6 mol) и ја карактеризираат специфичноста на ензимот: долниотКм , толку е поголема специфичноста на ензимот.

Графичка дефиниција на Михаелисовата константа.

Попогодно е да се користи графикон кој претставува права линија. Таков график беше предложен од Lineweaver Burke (график на двојни реципроци), што одговара на инверзната равенка Michaelis-Menten

Зависност на брзината на ензимските реакции од присуството на активатори и инхибитори.

Активатори супстанции кои ја зголемуваат брзината на ензимските реакции. Постојат специфични активатори кои ја зголемуваат активноста на еден ензим (NSл - пепсиноген активатор) и неспецифични активатори кои ја зголемуваат активноста на голем број ензими (јониМг активатори на хексокиназа, К, Na АТПаза и други ензими). Металните јони, метаболитите и нуклеотидите можат да послужат како активатори.

Механизам на дејство на активатори.

1. Завршување на активниот центар на ензимот, како резултат на што се олеснува интеракцијата на ензимот со супстратот. Овој механизам се јавува главно во метални јони.
2. Алостеричен активатор е во интеракција со алостеричното место (подединица) на ензимот, преку неговите промени индиректно ја менува структурата на активниот центар и ја зголемува активноста на ензимот. Метаболитите на ензимските реакции, АТП, имаат алостеричен ефект.
3. Алостеричниот механизам може да се комбинира со промена на олигомерноста на ензимот. Под влијание на активаторот, неколку подединици се комбинираат во олигомерна форма, што нагло ја зголемува активноста на ензимот. На пример, изоцитратот е активатор на ензимот ацетил-КоА карбоксилаза.
4. Фосфолилација - дефосфорилација на ензими се однесува на реверзибилна модификација на ензимите. Врска H 3 RO 4 најчесто нагло ја зголемува активноста на ензимот. На пример, два неактивни димери на ензимот фосфорилаза се комбинираат со четири молекули на АТП за да формираат активната тетрамерна фосфорилирана форма на ензимот. Фосфолилацијата на ензимите може да се комбинира со промена на нивната олигомерност. Во некои случаи, фосфорилацијата на ензимот, напротив, ја намалува неговата активност (на пример, фосфорилација на ензимот гликоген синтетаза)
5. Делумна протеолиза (неповратна модификација). Со овој механизам, фрагмент од молекулата се одвојува од неактивната форма на ензимот (проензим), блокирајќи го активниот центар на ензимот. На пример, неактивен пепсиноген под влијание HCL се претвора во активен пепсин.

Инхибитори супстанции кои ја намалуваат ензимската активност.

Според специфичностаразликуваат специфични и неспецифични инхибитори

Со реверзибилност ефект, се прави разлика помеѓу реверзибилни и неповратни инхибитори.

По локацијаПостојат инхибитори кои делуваат на активниот центар и надвор од активниот центар.

Според механизмот на дејствосе разликуваат во конкурентни и неконкурентни инхибитори.

Конкурентна инхибиција.

Инхибиторите од овој тип имаат структура блиска до структурата на подлогата. Поради ова, инхибиторите и супстратот се натпреваруваат за врзување за активното место на ензимот. Конкурентната инхибиција е реверзибилна инхибиција.Ефектот на конкурентен инхибитор може да се намали со зголемување на концентрацијата на супстратот на реакцијата.

Пример за конкурентна инхибиција е инхибицијата на активноста на сукцинат дехидрогеназа, која ја катализира оксидацијата на дикарбоксилна килибарна киселина, со дикарбоксилна маланска киселина, која е слична по структура на сукцинската киселина.

Принципот на конкурентна инхибиција е широко користен во развојот на лекови. На пример, сулфонамидните лекови имаат структура блиска до онаа на пара-аминобензоевата киселина, која е неопходна за растот на микроорганизмите. Сулфонамидите ги блокираат микробиолошките ензими неопходни за апсорпција на пара-аминобензоева киселина. Некои антиканцерогени лекови се аналози на азотни бази и со тоа ја инхибираат синтезата на нуклеинските киселини (флуороурацил).

Графички, конкурентната инхибиција има форма:

Неконкурентна инхибиција.

Неконкурентните инхибитори не се структурно слични на супстратите на реакцијата и затоа не можат да се поместат при високи концентрации на супстратот. Постојат неколку опции за дејство на неконкурентни инхибитори:

1. Блокирање на функционалната група на активниот центар на ензимот и, како резултат на тоа, намалување на активноста. На пример, активностС H - групите можат да ги врзат отровите на тиол реверзибилно (метални соли, жива, олово) и неповратно (мониодоацетат). Инхибиторниот ефект на инхибиторите на тиол може да се намали со воведување на адитиви богати со SH групи (на пример, унитиол). Серинските инхибитори кои ги блокираат OH групите на активниот центар на ензими се наоѓаат и се користат. Органски супстанции кои содржат фосфофлуор го имаат овој ефект. Овие супстанции можат, особено, да ги инхибираат OH групите во ензимот ацетилхолинестераза, кој го уништува невротрансмитерот ацетилхолин.
2. Блокирање на метални јони кои се дел од активното место на ензимите. На пример, цијанидите ги блокираат атомите на железо, EDTA (етилендиаминтетраацетат) ги блокира јоните на Ca,Мг.
3. Алостеричен инхибитор комуницира со алостеричното место, индиректно преку него според принципот на соработка, менувајќи ја структурата и активноста на каталитичкото место. Графички, неконкурентната инхибиција има форма:

Максималната брзина на реакција при неконкурентна инхибиција не може да се постигне со зголемување на концентрацијата на подлогата.

Регулирање на ензимската активност за време на метаболизмот.

Прилагодувањето на телото на променливите услови (исхрана, влијанија од околината итн.) е можно поради промените во ензимската активност. Постојат неколку можности за регулирање на брзината на ензимските реакции во телото:

1. Промена на стапката на синтеза на ензими (овој механизам бара долг временски период).
2. Зголемување на достапноста на супстратите и ензимите со промена на пропустливоста на клеточните мембрани.
3. Промена на активноста на ензимите кои се веќе присутни во клетките и ткивата. Овој механизам се јавува со голема брзина и е реверзибилен.

Во повеќестепените ензимски процеси,регулаторна, клучнаензими кои ја ограничуваат вкупната брзина на процесот. Најчесто тоа се ензими од почетната и завршната фаза на процесот. Промените во активноста на клучните ензими се случуваат преку различни механизми.

1. Алостеричен механизам:

1. Промена на ензимската олигомерност:

Мономерите не се активни ↔ олигомерите се активни

1. Фосфолилација - дефосфорилација:

Ензим (неактивен) + H 3 RO 4 ↔ фосфорилиран активен ензим.

Авторегулаторниот механизам е широко распространет во клетките. Авторегулаторниот механизам е, особено, ретроинхибиција, во која производите од ензимскиот процес ги инхибираат ензимите од почетните фази. На пример, високите концентрации на пурински и пиримидински нуклеотиди ги инхибираат почетните фази на нивната синтеза.

Понекогаш почетните супстрати ги активираат финалните ензими, на дијаграмот: супстратот А активира F 3 . На пример, активната форма на гликоза (гликоза-6-фосфат) го активира финалниот ензим во синтезата на гликоген од гликоза (гликоген синтетаза).

Структурна организација на ензимите во клетката

Кохерентноста на метаболичките процеси во телото е можна поради структурното единство на ензимите во клетките. Индивидуалните ензими се наоѓаат во одредени интрацелуларни структуриразградување.На пример, ензимот калиум - натриум АТПаза - е активен во плазматската мембрана. Ензимите на оксидативните реакции (сукцинат дехидрогеназа, цитохром оксидаза) се активни во митохондриите. Ензимите за синтеза на нуклеински киселини (ДНК полимераза) се активни во јадрото. Ензимите кои разградуваат различни супстанции (РНКаза, фосфатаза и други) се активни во лизозомите.

Ензимите кои се најактивни во дадена клеточна структура се нарекуваатиндикатор или маркерни ензими. Нивната дефиниција во клиничката пракса ја одразува длабочината на структурното оштетување на ткивото. Некои ензими се комбинираат во мултиензимски комплекси, на пример, комплексот на пируват дехидрогеназа (PDC), кој врши оксидација на пирувична киселина.

Принципи на откривање и квантификација на ензими:

Откривањето на ензимите се заснова на нивната висока специфичност. Ензимите се идентификуваат според дејството што го произведуваат, т.е. врз основа на појавата на реакцијата што ја катализира овој ензим. На пример, амилазата се открива со реакцијата што го разложува скробот во гликоза.

Критериуми за појава на ензимска реакција може да бидат:

• исчезнување на реакциониот супстрат
• појава на реакциони производи
• промена на оптичките својства на коензимот.

Ензимска квантификација

Бидејќи концентрацијата на ензимите во клетките е многу мала, нивната вистинска концентрација не е одредена, но количината на ензимот се проценува индиректно, според активноста на ензимот.

Ензимската активност се проценува според брзината на ензимската реакција што се случува во оптимални услови (оптимална температура, pH, претерано висока концентрација на супстратот). Под овие услови, брзината на реакцијата е директно пропорционална со концентрацијата на ензимот ( V = K 3 [F 0 ]).

Единици за ензимска активност (количина)

Во клиничката пракса, се користат неколку единици на ензимска активност.

1. Меѓународна единица е количината на ензимот што ја катализира конверзијата на 1 микромол супстрат во минута на температура од 25 0 C.
   1. Катал (во системот SI) е количината на ензимот што ја катализира конверзијата на 1 мол супстрат во секунда.
   2. Специфична активност е односот на ензимската активност со масата на ензимскиот протеин.
   3. Молекуларната активност на ензимот покажува колку молекули на супстрат се претвораат под дејство на 1 молекула ензим.

Клиничка ензимологија

Примената на информациите за ензимите во медицинската пракса е гранка на медицинската ензимологија. Вклучува 3 дела:

1. Ензимодијагностика
   1. Ензимопотологија
      1. Ензимска терапија

Ензимодијагностикадел што ги истражува можностите за проучување на ензимската активност за дијагностицирање на болести. За да се процени оштетувањето на поединечните ткива, се користат ензими и изоензими специфични за органите.

Во педијатриската пракса, при спроведување на ензимска дијагностика, неопходно е да се земат предвид карактеристиките на децата. Кај децата, активноста на некои ензими е повисока отколку кај возрасните.На пример, високата активност на LDH ја одразува доминацијата на анаеробните процеси во раниот постнатален период. Содржината на трансаминази во крвната плазма кај децата се зголемува како резултат на зголемена пропустливост на васкуларното ткиво. Активноста на гликоза-6-фосфат дехидрогеназа е зголемена како резултат на зголеменото распаѓање на црвените крвни зрнца. Активноста на другите ензими, напротив, е помала отколку кај возрасните. На пример, активноста на пепсин и ензими на панкреасот (липаза, амилаза) е намалена поради незрелоста на секреторните клетки.

Со возраста, можна е прераспределба на поединечни изоензими. Така, LDH преовладува кај децата 3 (повеќе анаеробна форма), а кај возрасни LDH 2 (повеќе аеробна форма).

Ензимпатологијагранка на ензимологијата која ги проучува болестите, чиј водечки механизам на развој е повреда на ензимската активност. Тие вклучуваат метаболички нарушувања на јаглехидратите (галактоземија, гликогеноза, мукополисахаридоза), амино киселини (фенилкетонурија, цистинурија), нуклеотиди (оротатацидурија), порфирини (порфирија).

Ензимска терапија дел од ензимологијата што ја проучува употребата на ензими, коензими, активатори и инхибитори за медицински цели. Ензимите може да се користат за замена (пепсин, ензими на панкреасот), за литички цели за отстранување на некротични маси, згрутчување на крвта и за втечнување на вискозни ексудати.

Литература

1. Авдеева, Л.В. Биохемија: Учебник / Л.В. Авдеева, Т.Л. Алејникова, Л.Е. Андријанова; Ед. Е.С. Северин. - М.: ГЕОТАР-МЕД, 2013. - 768 стр.

2. Оерман, Т.Л. Основи на биохемија: Учебник / Т.Л. Оерман, Т.Г. Генералова, Г.М. Суслјанок. - М.: NIC INFRA-M, 2013. - 400 стр.

3. Базарнова, Ју.Г. Биохемиски принципи на преработка и складирање на суровини од животинско потекло: Учебник / Ју.Г. Базарнова, Т.Е. Бурова, В.И. Марченко. - Санкт Петербург: Просп. Науки, 2011. - 192 стр.

4. Бајшев, И.М. Биохемија. Тест прашања: Учебник / Д.М. Зубаиров, И.М. Бајшев, Р.Ф. Бајкеев; Ед. Д.М. Зубаиров. - М.: ГЕОТАР-Медиа, 2008. - 960 стр.

5. Бокут, С.Б. Биохемија на филогенезата и онтогенезата: Учебник / А.А. Чиркин, Е.О. Данченко, С.Б. Бокут; Под општо ед. А.А. Чиркин. - М.: NIC INFRA-M, ноем. знаење, 2012. - 288 стр.

6. Гидранович, В.И. Биохемија: Учебник / В.И. Гидранович, А.В. Гидранович. - Mn.: TetraSystems, 2012. - 528 стр.

7. Голошчапов, А.П. Генетски и биохемиски аспекти на човечката адаптација на условите на град со развиена хемиска индустрија / А.П. Голошчапов. - М.: КМК, 2012. - 103 стр.

8. Гункова, П.И. Биохемија на млеко и млечни производи / К.К. Горбатова, П.И. Гункова; Под општо ед. К.К. Горбатова. - Санкт Петербург: GIORD, 2010. - 336 стр.

9. Димитриев, А.Д. Биохемија: Учебник / А.Д. Димитриев, Е.Д. Амбросиева. - М.: Дашков и К, 2013. - 168 стр.

10. Ершов, Ју.А. Општа биохемија и спорт: Учебник / Ју.А. Ершов. - М.: МСУ, 2010. - 368 стр.

11. Ершов, Ју.А. Основи на биохемија за инженери: Учебник / Ју.А. Ершов, Н.И. Заицева; Ед. С.И. Шчукин. - М.: МСТУ им. Бауман, 2010. - 359 стр.

12. Камишников, В.С. Прирачник за клиничка и биохемиска лабораториска дијагностика: Во 2 тома. Во 2 тома.Прирачник за клиничка и биохемиска лабораториска дијагностика: Во 2 тома / В.С. Камишников. - Мн.: Белорусија, 2012. - 958 стр.

13. Клопов, М.И. Биолошки активни супстанции во физиолошките и биохемиските процеси во телото на животното: Учебник / М.И. Клопов, В.И. Максимов. - Санкт Петербург: Лан, 2012. - 448 стр.

14. Михаилов, С.С. Спортска биохемија: Учебник за универзитети и колеџи за физичко образование / С.С. Михајлов. - М.: Сов. спорт, 2012. - 348 стр.

15. Репников, Б.Т. Стоковна наука и биохемија на производи од риба: Учебник / Б.Т. Репников. - М.: Дашков и К, 2013. - 220 стр.

16. Рогожин, В.В. Биохемија на млеко и месо: Учебник / В.В. Рогожин. - Санкт Петербург: GIORD, 2012. - 456 стр.

17. Рогожин, В.В. Биохемија на растенија: Учебник / В.В. Рогожин. - Санкт Петербург: GIORD, 2012. - 432 стр.

18. Рогожин, В.В. Работилница за физиологија и биохемија на растенијата: Учебник / В.В. Рогожин, Т.В. Рогожина. - Санкт Петербург: GIORD, 2013. - 352 стр.

19. Таганович, А.Д. Патолошка биохемија: Монографија / А.Д. Таганович. - М.: БИНОМ, 2013. - 448 стр.

20. Филипович, Ју.Б. Биохемиски основи на човечкиот живот: Учебник за студенти / Ју.Б. Филипович, А.С. Коничев, Г.А. Севастијанова, Н.М. Кутузова. - М.: ВЛАДОС, 2005. - 407 стр.

21. Шчербаков, В.Г. Биохемија и стоковна наука за суровини од маслодајни семиња / В.Г. Шчербаков, В.Г. Лобанов. - М.: KolosS, 2012. - 392 стр.

Други слични дела кои може да ве интересираат.vshm>
3791.		Пазарен механизам: суштина, структура, функции	86,49 KB
	Пазарниот механизам е механизам за интеракција помеѓу продавачите и купувачите во однос на поставувањето на цените, обемот на производството, неговата структура и квалитетот на производите; тој е механизам за распределба на ресурсите и приходите врз основа на објективните економски закони на пазарот.
5233.		Фероелектрика - структура, својства и примена	2,33 MB
	Фероелектриците се диелектрици кои имаат спонтана (спонтана) поларизација во одреден температурен опсег, односно поларизација во отсуство на надворешно електрично поле. Фероелектриците го добиваат своето име од името на минералот
7848.		Семејство на ретровирус. ХИВ, неговите својства, антигенска структура. Епидемиологија и патогенеза на ХИВ инфекција, дијагностички методи. Проблеми на лекување и специфична превенција на ХИВ инфекција	16,75 KB
	ХИВ неговите својства антигенска структура. Епидемиологија и патогенеза на ХИВ инфекција, дијагностички методи. Проблеми на лекување и специфична превенција на ХИВ инфекција Специјалност општа медицина Изготвен од наставникот Коледа В. Минск Актуелизација на темата: ХИВ инфекцијата е заразен процес во човечкото тело предизвикан од вирусот на хумана имунодефициенција ХИВ, кој се карактеризира со бавен тек на оштетување на имунолошкиот и нервниот систем, последователниот развој на опортунистички инфекции на оваа позадина...
3755.		Дејства на броеви	16,02 KB
	Кога се собираат бинарни броеви во секоја цифра во согласност со табелата за бинарни собирања, се врши собирање на две цифри од поимите или две од овие цифри и 1 ако има пренос од соседната цифра од низок ред
10885.		Истражни дејствија	41,97 KB
	Во други случаи, кога акцентот беше ставен на когнитивниот аспект, само оние дејствија што служеа како начини за проучување на околностите на случајот и утврдување на вистината беа наречени истражни. Во име на истражителот, поднесени на начин утврден во кривичното процесно право, поединечни истражни дејствија во случајот што се истражува може да вршат истражните органи или други истражители. По правило, истражните дејствија се спроведуваат по иницијатива на истражителот или лицето кое ја спроведува истрагата.
5406.		Психолошки карактеристики на групната акција	16,13 KB
	Појавите што ги разгледуваме може да се поделат во три главни групи: карактеристики на групата како субјект на дејствување, врз основа на самосвеста на групата, карактеристики на моралните и психолошките односи во процесот на групно дејствување
533.		Комбинација на штетни фактори	4,94 KB
	Утврдено е дека токсичноста на отровите може да се зголеми и со зголемување и со намалување на температурата на воздухот. Проширувањето на крвните садови во кожата и мукозните мембрани ја зголемува стапката на апсорпција на токсични материи преку кожата и респираторниот тракт Зголемување на токсичните ефекти при покачени температури на воздухот е забележано за многу испарливи отрови на пареа на бензин и жива, азотни оксиди и други. Причината за ова е зголемување на процесите на хидролиза, зголемување на задржувањето на отровите на површината на мукозните мембрани, промена на агрегативната состојба на отровите. Со зголемена...
7422.		СТУДИЈА НА ЕФЕКТОТ НА ХЕЛИОГЕОФИЗИЧКИТЕ ФАКТОРИ ВРЗ БИОСИСТЕМИТЕ	1,34 MB
	Како резултат на тезата беше проучена реакцијата на волутинските гранули на геохелиофизички влијанија. Добиени се графикони кои ја изразуваат зависноста на типот на реакција на метахромазија од различни хелиофизички фактори. Набљудувањето на третиот тип на реакција на метахромазија често се случува 2-3 дена по максимумите на индексите Ap и Kp на геомагнетно пореметување. Добиени се податоци за корелација на Пирсон
3643.		Работни принципи агол. закон во вселената	2,96 KB
	Ова е прашање на одредување на територијата на која се применува КМ. Лицето кое извршило кривично дело на територијата на Руската Федерација е предмет на кривична одговорност. Граѓаните на Руската Федерација и лицата без државјанство кои постојано престојуваат во Руската Федерација, кои извршиле кривично дело надвор од Руската Федерација, подлежат на кривичната правда според Кривичниот законик, доколку делото што го сториле е признаено како кривично дело во државата на чија територија е извршено и доколку овие лица не биле осудени во странска држава. При осудувањето на овие лица, казната не може да ја надмине горната граница на санкцијата предвидена со законот на странската држава на територијата на која е извршено делото.
17448.		Проучување на сериска машина за лупење зеленчук МОК-250	364,1 KB
	Храната е една од темелите во животот на луѓето, како извор на енергија за функционирање на организмот, човекот треба да јаде од 1 до 5 пати на ден. Комплетна храна, нејзината исхрана ги содржи сите есенцијални елементи на храната, тоа се елементите кои храната мора да ги содржи за да се обезбеди нормално функционирање на човечкото тело. Во делот „Животна безбедност“ се посветува посебно внимание на безбедносните мерки на претпазливост и на сите преземени мерки за да се осигури дека работата на машината што се испитува предизвикува што е можно помала штета и опасност...

До неодамна, се веруваше дека апсолутно сите ензими се супстанции од протеинска природа. Но, во 80-тите, каталитичката активност беше откриена во некои нискомолекуларни РНК. Овие ензими беа именувани рибозими. Останатите, преку 2000 моментално познати ензими, се протеински по природа и се карактеризираат со сите својства на протеините.

Според нивната структура, ензимите се поделени на:

1.едноставен или еднокомпонентен;

2. сложени или двокомпонентни (холоензими).

Едноставните ензими се едноставни протеини и, кога се хидролизираат, се распаѓаат само на амино киселини. Едноставните ензими вклучуваат хидролитички ензими (пепсин, трипсин, уреаза, итн.).

Комплексните протеини се сложени протеини и, покрај полипептидните синџири, содржат и непротеинска компонента ( кофактор). Повеќето ензими се сложени протеини Протеинскиот дел од двокомпонентен ензим се нарекува апоензим.Кофакторите може да имаат различна јачина на врзување за апоензимот. протетска група. Постои ковалентна врска помеѓу протетската група и апоензимот.

Ако кофактор лесно се одвојува од апоензимот и е способен за независно постоење, тогаш таквиот кофактор се нарекува коензим.

Врските меѓу апоензимот и коензимот се слаби - водородни, електростатички итн.

Хемиската природа на кофакторите е исклучително разновидна. Улогата на кофакторите во двокомпонентните ензими ја играат:

1 – повеќето витамини (E, K, Q, C, H, B1, B2, B6, B12, итн.);

2 соединенија од нуклеотидна природа (NAD, NADP, ATP, CoA, FAD, FMN), како и голем број други соединенија;

3 – липолинска киселина;

4 – многу двовалентни метали (Mg 2+, Mn 2+, Ca 2+ итн.).

Активно место на ензими.

Ензимите се високомолекуларни супстанции чија молекуларна тежина достигнува неколку милиони Молекулите на супстратите кои комуницираат со ензимите обично имаат многу помала големина. Затоа, природно е да се претпостави дека не целата ензимска молекула како целина комуницира со супстратот, туку само некој дел од него - таканаречениот „активен центар“ на ензимот.

Активниот центар на ензимот е дел од неговата молекула што директно комуницира со супстратите и учествува во чинот на катализа.

Активниот центар на ензимот се формира на ниво на терциерната структура. Затоа, при денатурација, кога терциерната структура е нарушена, ензимот ја губи својата каталитичка активност!

Активниот центар пак се состои од:

1. каталитички центар, кој врши хемиска трансформација на подлогата;

2. центар на подлогата („сидро“ или контактна површина), што обезбедува прицврстување на подлогата за ензимот, формирање на комплекс ензим-супстрат.

Не е секогаш можно да се повлече јасна линија помеѓу каталитичките и центрите на подлогата; кај некои ензими тие се совпаѓаат или се преклопуваат.

Покрај активниот центар, молекулата на ензимот содржи т.н алостеричен центар. Ова е дел од молекулата на ензимот, како резултат на додавање на одредена нискомолекуларна супстанција (ефектор) на која се менува терциерната структура на ензимот. Ова доведува до промена во конфигурацијата на активното место и, следствено, до промена на активноста на ензимот. Ова е феномен на алостерична регулација на ензимската активност.

Многу ензими се мултимери (или олигомери), т.е. се состои од две или повеќе протомерни подединици (слично на кватернарната структура на протеинот).

Врските помеѓу подединиците се генерално нековалентни. Ензимот покажува максимална каталитичка активност во форма на мултимер. Дисоцијацијата во протомери нагло ја намалува ензимската активност.

Ензими - мултимерите обично содржат јасен број на подединици (2-4), т.е. се ди- и тетрамери. Иако се познати хекса- и октамери (6-8), тримерите и пентамерите (3-5) се исклучително ретки.

Мултимерните ензими може да се конструираат или од исти или од различни подединици.

Ако мултимерните ензими се формираат од различни типови подединици, тие можат да постојат како неколку изомери. Повеќе форми на ензим се нарекуваат изоензими (изоензими или изоензими).

На пример, еден ензим се состои од 4 подединици од типовите А и Б. Може да формира 5 изомери: AAAA, AAAB, AABB, ABBB, BBBB. Овие изомерни ензими се изоензими.

Изоензимите ја катализираат истата хемиска реакција, обично делуваат на истиот супстрат, но се разликуваат по некои физичко-хемиски својства (молекуларна тежина, состав на аминокиселини, електрофоретска мобилност итн.) и локализација во органи и ткива.

Посебна група на ензими се состои од т.н. мултимерни комплекси. Тоа се системи на ензими кои катализираат последователни фази на трансформација на супстратот. Ваквите системи се карактеризираат со силни врски и строга просторна организација на ензимите, што обезбедува минимална патека низ подлогата и максимална стапка на неговата конверзија.

Пример е мултиензимски комплекс кој врши оксидативна декарбоксилација на пирувична киселина. Комплексот се состои од 3 типа на ензими (M.v. = 4.500.000).

Механизам на дејство на ензимите

Механизмот на дејство на ензимите е како што следува. Кога супстратот се комбинира со ензим, се формира нестабилен комплекс ензим-супстрат. Ја активира молекулата на подлогата поради:

1. поларизација на хемиските врски во молекулата на подлогата и прераспределба на густината на електроните;

2. деформација на врските вклучени во реакцијата;

3. пристап и неопходна меѓусебна ориентација на молекулите на подлогата (S).

Молекулата на подлогата е фиксирана во активниот центар на ензимот во напрегната конфигурација, во деформирана состојба, што доведува до слабеење на јачината на хемиските врски и го намалува нивото на енергетската бариера, т.е. подлогата се активира.

Постојат 4 фази во процесот на ензимска реакција:

1 – прицврстување на молекула на подлогата за ензимот и формирање на комплекс ензим-супстрат;

2 – промена на супстратот под дејство на ензим, што го прави достапен за хемиска реакција, т.е. активирање на подлогата;

3 – хемиска реакција;

4 – одвојување на реакционите продукти од ензимот.

Ова може да се напише како дијаграм:

E + SESES* EPE + P

каде што: E – ензим, S – супстрат, S* – активиран супстрат, P – производ на реакција.

Во првата фаза, тој дел од молекулата на подлогата што не претрпува хемиски трансформации е прикачен на центарот на подлогата користејќи слаби интеракции. За формирање на комплекс ензим-супстрат (ES), мора да се исполнат три услови, кои ја одредуваат високата специфичност на ензимското дејство.

Услови за формирање на комплекс ензим-супстрат:

1.структурна усогласеностпомеѓу супстратот и активното место на ензимот. Како што вели Фишер, тие мора да се вклопат заедно „како клуч од брава“. Оваа сличност е обезбедена на ниво на терциерната структура на ензимот, т.е. просторно распоредување на функционалните групи на активниот центар.

2.електростатска усогласеностактивниот центар на ензимот и супстратот, кој е предизвикан од интеракцијата на спротивно наелектризираните групи.

3. флексибилност на терциерната структура на ензимот - „индуцирана усогласеност“.Според теоријата на принудна или индуцирана усогласеност, каталитички активната конфигурација на ензимската молекула може да настане само во моментот на прицврстување на подлогата како резултат на нејзиниот деформирачки ефект според принципот „рака-ракавица“.

Механизмот на дејство на еднокомпонентните и двокомпонентните ензими е сличен.

И апоензимот и коензимот учествуваат во формирањето на комплексот ензим-супстрат во сложените ензими. Во овој случај, центарот на подлогата обично се наоѓа на апоензимот, а коензимот учествува директно во чинот на хемиска трансформација на подлогата. Во последната фаза од реакцијата, апоензимот и коензимот се ослободуваат непроменети.

Во фазите 2 и 3, трансформацијата на молекулата на подлогата е поврзана со кршење и затворање на ковалентни врски.

Откако ќе се случат хемиски реакции, ензимот се враќа во првобитната состојба и производите од реакцијата се одвојуваат.

Способноста на ензимот да катализира специфичен тип на реакција се нарекува специфичност.

Постојат три типа на специфичност:

1.релативна или групна специфичност– ензимот делува на одреден тип на хемиска врска (на пример, ензимот пепсин раскинува пептидна врска);

2.апсолутна специфичност -ензимот делува само на еден строго дефиниран супстрат (на пример, ензимот уреаза ја раскинува амидната врска само во уреа);

3.стехиометриска специфичност– ензимот делува само на еден од стереоизомерите (на пример, ензимот глукозидаза ферментира само Д-гликоза, но не делува на L-гликозата).

Специфичноста на ензимот обезбедува уредност на метаболичките реакции.