Enzymy (enzymy) to wysokocząsteczkowe związki organiczne o charakterze białkowym, które pełnią rolę biologicznych katalizatorów w organizmie.
Enzymatyczny mechanizm działania
Wyjaśnienie mechanizmów leżących u podstawkatalityczne działanie enzymów jest jednym z podstawowych zadań i pilnych problemów nie tylko enzymologii, ale także współczesnej biochemii molekularnej i biologii.
Na długo przed czyszczeniemwyjaśniono enzymy i ich naturę, doszło do przekonania, że połączenie enzymu z substratem ma decydujące znaczenie dla realizacji procesu enzymatycznego. Próby wykrycia złożonego związku enzymu z substratem przez długi czas nie zakończyły się sukcesem, ponieważ taki kompleks jest nietrwały, bardzo szybko się rozkłada. Zastosowanie metody spektroskopowej umożliwiło identyfikację kompleksów enzym-substrat dla katalazy, peroksydazy, dehydrogenazy alkoholowej, enzymów flawinozależnych.
Dopuszczalna metoda rentgenowskiej analizy strukturalnejuzyskać wiele ważnych informacji na temat budowy i katalitycznych mechanizmów działania enzymów. Metodę tę wykorzystano do ustalenia połączenia analogów substratu z enzymami lizozymem i chymotrypsyną.
Kilka bezpośrednich dowodów na istnienieKompleksy enzym-substrat uzyskano dla przypadków, gdy na jednym z etapów cyklu katalitycznego enzym jest związany z substratem wiązaniem kowalencyjnym. Przykładem jest reakcja hydrolizy octanu p-nitrofenylu katalizowana przez chymotrypsynę. Gdy enzym jest mieszany z tym estrem, chymotrypsyna jest acetylowana na grupie hydroksylowej reaktywnej reszty seryny. Ten etap jest szybki, ale hydroliza acetylochymotrypsyny z utworzeniem octanu i wolnej chymotrypsyny jest znacznie wolniejsza. Dlatego w obecności octanu n-nitrofenylu gromadzi się acetylochymotrypsyna, która jest łatwa do wykrycia.
Może występować substrat w enzymie„Złap” przez przeniesienie niestabilnego kompleksu EC do postaci nieaktywnej, na przykład, przez traktowanie kompleksu enzym-substrat borowodorkiem sodu, który ma silne działanie redukujące. Podobny kompleks w postaci stabilnej pochodnej kowalencyjnej stwierdzono w enzymie aldolazie. Okazało się, że grupa e-aminowa lizyny oddziałuje z cząsteczką substratu.
Substrat oddziałuje z enzymem w określonej części, która nazywana jest centrum aktywnym lub aktywną strefą enzymu.
Pod aktywnym centrum lub aktywną strefązrozumieć tę część enzymatycznej cząsteczki białka, która wiąże się z substratem (i kofaktorami) i określa właściwości enzymatyczne cząsteczki. Centrum aktywne określa specyficzność i aktywność katalityczną enzymu i musi być strukturą o pewnym stopniu złożoności, przystosowaną do bliskiego sąsiedztwa i interakcji z cząsteczką substratu lub jej częściami bezpośrednio zaangażowanymi w reakcję.
Wśród grup funkcjonalnych są te zawarte wskład „katalitycznie aktywnego” miejsca enzymu i tworzący miejsce, które zapewnia specyficzne powinowactwo (wiązanie substratu z enzymem) - tzw. kontakt lub „kotwica” (lub miejsce adsorpcji centrum aktywnego enzym).
Mechanizm działania enzymów wyjaśnia teoria Michaelisa-Mentena. Zgodnie z tą teorią proces przebiega w czterech etapach.
Enzymatyczny mechanizm działania: I stopień
Pomiędzy substratem (C) a enzymem (E) powstaje wiązanie - powstaje kompleks enzym-substrat EC, w którym składniki są połączone wiązaniami kowalencyjnymi, jonowymi, wodnymi i innymi.
Mechanizm działania enzymów: etap II
Substrat jest aktywowany pod wpływem przyłączonego enzymu i staje się dostępny dla odpowiednich reakcji katalizy EC.
Enzymatyczny mechanizm działania: etap IІI
UE jest katalizatorem. Teoria ta została potwierdzona badaniami eksperymentalnymi.
I wreszcie etap IV charakteryzuje się uwalnianiem cząsteczki enzymu E i produktów reakcji P. Sekwencja przemian może być przedstawiona następująco: E + C - EC - EC * - E + P.
Specyfika działania enzymów
Każdy enzym działa na określony substratlub grupa substancji o podobnej strukturze. Specyfikę działania enzymu wyjaśnia podobieństwo konfiguracji centrum aktywnego i substratu. W procesie interakcji powstaje kompleks enzym-substrat.
