Τα ένζυμα (ένζυμα) είναι οργανικές ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους πρωτεϊνικής φύσης που παίζουν το ρόλο των βιολογικών καταλυτών στο σώμα.
Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων
Выяснение механизмов, лежащих в основе Η καταλυτική δράση των ενζύμων είναι ένα από τα θεμελιώδη καθήκοντα και επείγοντα προβλήματα όχι μόνο της ενζυμολογίας, αλλά και της σύγχρονης μοριακής βιοχημείας και της βιολογίας.
Πολύ πριν γίνει διαθέσιμος ο καθαρισμόςτα ένζυμα και η φύση τους διασαφηνίστηκε, πιστεύεται ότι ο συνδυασμός του ενζύμου με το υπόστρωμα ήταν κρίσιμο για την εφαρμογή της ενζυματικής διαδικασίας. Οι προσπάθειες ανίχνευσης μιας σύνθετης ένωσης του ενζύμου με το υπόστρωμα για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν οδήγησαν σε επιτυχία, αφού ένα τέτοιο σύμπλεγμα είναι ασταθές, αποσυντίθεται πολύ γρήγορα. Η χρήση της μεθόδου φασματοσκοπίας κατέστησε δυνατή την ταυτοποίηση συμπλοκών ενζύμου-υποστρώματος για καταλάση, υπεροξειδάση, αλκοολική αφυδρογονάση και εξαρτώμενα από φλαβίνη ένζυμα.
Μέθοδος ανάλυσης ακτίνων Χ επιτρέπεταινα πάρετε πολλές σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τη δομή και τους καταλυτικούς μηχανισμούς της δράσης των ενζύμων. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για να καθιερωθεί η σύνδεση αναλόγων υποστρώματος με ένζυμα λυσοζύμης και χυμοθρυψίνης.
Κάποιες άμεσες αποδείξεις ύπαρξηςΉταν δυνατόν να ληφθούν σύμπλοκα ενζύμου-υποστρώματος για περιπτώσεις όπου σε ένα από τα στάδια του καταλυτικού κύκλου το ένζυμο συνδέεται με το υπόστρωμα με έναν ομοιοπολικό δεσμό. Ένα παράδειγμα είναι η αντίδραση υδρόλυσης του οξεικού η-νιτροφαινυλίου που καταλύεται με χυμοθρυψίνη. Όταν το ένζυμο αναμιγνύεται με αυτόν τον εστέρα, χυμοτρυψίνη ακετυλιώνεται στην υδροξυλομάδα του δραστικού υπολείμματος σερίνης. Αυτό το στάδιο είναι γρήγορο, αλλά η υδρόλυση της ακετυλοχυμιψίνης με τον σχηματισμό οξικού και ελεύθερου χυμοτρυψίνης είναι πολύ πιο αργή. Ως εκ τούτου, παρουσία οξικού ν-νιτροφαινυλίου, συσσωρεύεται ακετυλοχυτρυψίνη, η οποία είναι εύκολο να ανιχνευθεί.
Η παρουσία ενός υποστρώματος στο ένζυμο μπορεί"Πιάστε" μεταφέροντας το ασταθές σύμπλοκο EC σε μια ανενεργή μορφή, για παράδειγμα, με επεξεργασία του συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος με βοροϋδρίδιο του νατρίου, το οποίο έχει ένα ισχυρό μειωτικό αποτέλεσμα. Ένα παρόμοιο σύμπλοκο με τη μορφή σταθερού ομοιοπολικού παραγώγου βρέθηκε στο ένζυμο αλδολάσης. Αποδείχθηκε ότι η ε-αμινομάδα της λυσίνης αλληλεπιδρά με το μόριο του υποστρώματος.
Το υπόστρωμα αλληλεπιδρά με το ένζυμο σε ένα συγκεκριμένο μέρος, το οποίο ονομάζεται ενεργό κέντρο ή η ενεργή ζώνη του ενζύμου.
Κάτω από το ενεργό κέντρο ή τον πυρήνα,κατανοούν αυτό το μέρος του μορίου πρωτεϊνικού ενζύμου που δεσμεύεται στο υπόστρωμα (και συμπαράγοντες) και προσδιορίζει τις ενζυματικές ιδιότητες του μορίου. Το ενεργό κέντρο προσδιορίζει την εξειδίκευση και την καταλυτική δραστικότητα του ενζύμου και θα πρέπει να είναι μια δομή ενός ορισμένου βαθμού πολυπλοκότητας, προσαρμοσμένη για στενή προσέγγιση και αλληλεπίδραση με το μόριο υποστρώματος ή τα τμήματα του που εμπλέκονται άμεσα στην αντίδραση.
Μεταξύ των λειτουργικών ομάδων διακρίνονται περιλαμβάνονται στοη σύνθεση της "καταλυτικά δραστικής" θέσης του ενζύμου και ο σχηματισμός της θέσης που παρέχει ειδική συγγένεια (σύνδεση του υποστρώματος με το ένζυμο) είναι η αποκαλούμενη επαφή ή "άγκυρα" (ή θέση προσρόφησης του ενεργού κέντρου του ενζύμου).
Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων εξηγεί τη θεωρία Michaelis-Menten. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε τέσσερα στάδια.
Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων: στάδιο Ι
Μεταξύ του υποστρώματος (C) και του ενζύμου (Ε) δημιουργείται ένας δεσμός - σχηματίζεται ένα σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος EC στο οποίο τα συστατικά συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς, ιοντικούς, υδατικούς και άλλους δεσμούς.
Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων: στάδιο II
Υπό την επίδραση του προσαρτημένου ενζύμου, το υπόστρωμα ενεργοποιείται και καθίσταται διαθέσιμο για τις αντίστοιχες αντιδράσεις καταλύσεως ΕΚ.
Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων: στάδιο IIII
Η κατάλυση της ΕΕ λαμβάνει χώρα. Αυτή η θεωρία επιβεβαιώνεται από πειραματικές μελέτες.
Τέλος, το στάδιο IV χαρακτηρίζεται από την απελευθέρωση του μορίου του ενζύμου Ε και των προϊόντων αντίδρασης Ρ. Η αλληλουχία των μετασχηματισμών μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: Ε + C - EC - EC * - E + P.
Η ιδιαιτερότητα της δράσης των ενζύμων
Каждый энзим действует на определенный субстрат ή μια ομάδα ουσιών που έχουν παρόμοια δομή. Η εξειδίκευση της δράσης των ενζύμων εξηγείται από την ομοιότητα της διαμόρφωσης του ενεργού κέντρου και του υποστρώματος. Στη διαδικασία αλληλεπίδρασης, σχηματίζεται ένα σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος.
