ENTSYYMI: MITEN SE TOIMII JA ESIMERKKEJÄ - BIOLOGIA - 2026

Entsyymi, biologisen katalyytin tai biokatalyytti on molekyyli, yleensä proteiini alkuperää, jolla on kyky nopeuttaa kemiallisia reaktioita, jotka tapahtuvat sisällä eläville olennoille. Katalyyttiset proteiinimolekyylit ovat entsyymejä, ja RNA-tyyppiset molekyylit ovat ribotsyymejä.

Entsyymien puuttuessa valtavaa määrää reaktioita, jotka tapahtuvat solussa ja jotka sallivat elämän, ei voitu tapahtua. Ne ovat vastuussa prosessin nopeuttamisesta suuruusluokilla lähellä 10 ⁶ - ja joissain tapauksissa paljon suuremmat.

Kaavio entsyymi-substraattikompleksin näppäinlukituskohdasta. Lähde: Competitive_inhibition_es.svg: * Competitive_inhibition.svg: Kirjoittaja Jerry Crimson Mann, muuntaja TimVickers, vektorisoitu Fvasconcellosderivaattoriteoksesta: Retama (talk) -johdannaisteos: Bekerr

katalyysi

Katalyytti on molekyyli, joka kykenee muuttamaan kemiallisen reaktion nopeutta kuluttamatta sitä mainitussa reaktiossa.

Kemiallisiin reaktioihin liittyy energiaa: reaktiossa mukana olevat alkuperäiset molekyylit tai reagenssit alkavat yhdellä energiaasteella. Lisämäärä energiaa imeytyy "siirtymätilan" saavuttamiseksi. Seuraavaksi energia vapautuu tuotteiden mukana.

Reagenssien ja tuotteiden välinen energiaero ilmaistaan ​​∆G. Jos tuotteiden energiatasot ovat korkeammat kuin reagenssit, reaktio on endergoninen eikä ole spontaani. Sitä vastoin, jos tuotteiden energia on alhaisempi, reaktio on eksergoninen ja spontaani.

Vain siksi, että reaktio on spontaani, ei tarkoita, että se tapahtuu tuntuvalla nopeudella. Reaktion nopeus riippuu ∆G * (tähdellä tarkoitetaan aktivointienergiaa).

Lukijan on pidettävä nämä käsitteet mielessä ymmärtääkseen kuinka entsyymit toimivat.

entsyymit

Mikä on entsyymi?

Entsyymit ovat uskomattoman monimutkaisia ​​biologisia molekyylejä, jotka koostuvat pääasiassa proteiineista. Proteiinit puolestaan ​​ovat aminohappojen pitkiä ketjuja.

Yksi entsyymien näkyvin ominaisuus on niiden spesifisyys kohdemolekyyliin - tätä molekyyliä kutsutaan substraatiksi.

Entsyymien ominaisuudet

Entsyymejä on olemassa eri muodoissa. Jotkut koostuvat kokonaan proteiineista, kun taas toisilla on kofaktoreiksi kutsuttuja alueita, jotka eivät ole proteiineja (metalleja, ioneja, orgaanisia molekyylejä jne.).

Siten apoentsyymi on entsyymi, jolla ei ole kofaktoria, ja apoentsyymin ja sen kofaktorin yhdistelmää kutsutaan holoentsyymiksi.

Ne ovat huomattavan suuria molekyylejä. Kuitenkin vain pieni kohta entsyymissä osallistuu suoraan reaktioon substraatin kanssa, ja tämä alue on aktiivinen kohta.

Kun reaktio alkaa, entsyymi kytkeytyy substraattiinsa kuin avain kiinnittää lukkoonsa (tämä malli on yksinkertaistaa todellista biologista prosessia, mutta sen tarkoituksena on havainnollistaa prosessia).

Entsyymit katalysoivat kaikkia kehossa tapahtuvia kemiallisia reaktioita. Itse asiassa, jos näitä molekyylejä ei olisi olemassa, meidän olisi odotettava satoja tai tuhansia vuosia reaktioiden loppuun saattamiseen. Siksi entsyymiaktiivisuuden säätelyä on valvottava hyvin spesifisesti.

Entsyymien nimikkeistö ja luokittelu

Kun näemme molekyylin, jonka nimi päättyy -aseiin, voimme olla varmoja, että se on entsyymi (vaikka tästä säännöstä on poikkeuksia, kuten trypsiini). Tämä on entsyymien nimeämiskäytäntö.

Entsyymejä on kuusi perustyyppiä: oksidoreduktaasit, transferaasit, hydrolaasit, lyaasit, isomeraasit ja ligaasit; vastuussa: redox-reaktiot, atomin siirto, hydrolyysi, kaksoissidosten lisääminen, isomerointi ja molekyylien yhdistäminen, vastaavasti.

Kuinka entsyymit toimivat?

Katalyysiosassa mainitsimme, että reaktion nopeus riippuu ∆G *: n arvosta. Mitä korkeampi tämä arvo, sitä hitaampi reaktio. Entsyymi on vastuussa tämän parametrin laskemisesta - siten lisäämällä reaktion nopeutta.

Ero tuotteiden ja reagenssien välillä pysyy samana (entsyymi ei vaikuta siihen), samoin kuin niiden jakautuminen. Entsyymi helpottaa siirtymätilan muodostumista.

Entsyymin estäjät

Entsyymien tutkimuksen yhteydessä estäjät ovat aineita, jotka onnistuvat vähentämään katalyytin aktiivisuutta. Ne luokitellaan kahteen tyyppiin: kilpailevat ja ei-kilpailulliset estäjät. Ensimmäisen tyyppiset kilpailevat substraatin kanssa, ja muut eivät.

Inhibitioprosessi on yleensä palautuva, vaikka jotkut estäjät voivat pysyä kiinnittyneinä entsyymiin melkein pysyvästi.

esimerkit

Soluissamme - ja kaikkien elävien olentojen soluissa - on valtavia määriä entsyymejä. Tunnetuimpia ovat kuitenkin ne, jotka osallistuvat aineenvaihduntareitteihin, kuten glykolyysiin, Krebs-sykliin ja elektronin kuljetusketjuun.

Sukkinaattidehydrogenaasi on oksidoreduktaasityyppinen entsyymi, joka katalysoi sukkinaatin hapettumista. Tässä tapauksessa reaktioon liittyy kahden vetyatomin menetys.

Ero biologisten katalyyttien (entsyymien) ja kemiallisten katalyyttien välillä

On kemiallisia katalyyttejä, jotka, kuten biologiset, lisäävät reaktioiden nopeutta. Kahden tyyppisten molekyylien välillä on kuitenkin huomattavia eroja.

Entsyymikatalysoidut reaktiot tapahtuvat nopeammin

Ensimmäinen, entsyymit voivat lisätä nopeutta reaktioiden kertaluokkia lähes 10 ⁶ 10 ¹². Kemialliset katalyytit lisäävät myös nopeutta, mutta vain muutamilla kertaluokilla.

Suurin osa entsyymeistä toimii fysiologisissa olosuhteissa

Koska biologiset reaktiot suoritetaan elävien olentojen sisällä, niiden optimaaliset olosuhteet ympäröivät lämpötilan ja pH: n fysiologiset arvot. Kemistit puolestaan ​​tarvitsevat rajuja lämpötila-, paine- ja happamuusolosuhteita.

spesifisyys

Entsyymit ovat hyvin spesifisiä reaktioissa, joita ne katalysoivat. Useimmissa tapauksissa ne toimivat vain yhden tai muutaman alustan kanssa. Erityisyys koskee myös heidän tuottamiaan tuotetyyppejä. Kemiallisten katalyyttien substraattien valikoima on paljon laajempi.

Voimat, jotka määräävät entsyymin ja sen substraatin välisen vuorovaikutuksen spesifisyyden, ovat samat, jotka sanelevat itse proteiinin muodonmuutoksen (Van der Waals -vuorovaikutukset, sähköstaattiset, vedysidokset ja hydrofobiset).

Entsyymin säätö on tarkka

Lopuksi entsyymeillä on suurempi säätelykyky ja niiden aktiivisuus vaihtelee riippuen eri aineiden pitoisuuksista solussa.

Sääntelymekanismeihin kuuluvat allosteerinen hallinta, entsyymien kovalenttinen modifiointi ja syntetisoidun entsyymin määrän vaihtelu.

Viitteet

1. Berg, JM, Stryer, L., ja Tymoczko, JL (2007). Biokemia. Käänsin.
2. Campbell, MK, ja Farrell, SO (2011). Biokemia. Kuudes painos. Thomson. Brooks / Cole.
3. Devlin, TM (2011). Biokemian oppikirja. John Wiley & Sons.
4. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokemia: teksti ja atlas. Panamerican Medical Ed.
5. Mougios, V. (2006). Harjoittele biokemiaa. Ihmisen kinetiikka.
6. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemia. Lääketieteen ja biotieteiden perusteet. Käänsin.
7. Poortmans, JR (2004). Liikunnan biokemian periaatteet. Karger.
8. Voet, D., ja Voet, JG (2006). Biokemia. Panamerican Medical Ed.