Ο μηχανισμός της δράσης των ενζύμων

Ένζυμα (ένζυμα) - ένα υψηλού μοριακού βάρους οργανικές ενώσεις πρωτεΐνης φύσης, τα οποία λειτουργούν στον οργανισμό ένα ρόλο των βιολογικών καταλυτών.

Ο μηχανισμός της δράσης των ενζύμων

Διαλεύκανση των μηχανισμών που διέπουν την καταλυτική δράση των ενζύμων, είναι ένα από τα θεμελιώδη προβλήματα και τρέχοντα προβλήματα όχι μόνο ενζυμολογία, αλλά σύγχρονη βιοχημεία και μοριακή βιολογία.

Πολύ πριν έγινε διαθέσιμο καθαρό τα ένζυμα και διαλευκάνθηκε φύση τους, έχουν γίνει πεποίθηση ότι ζωτικής σημασίας για ενζυματική διεργασία έχει ένα σύζευξη του ενζύμου στο υπόστρωμα. Προσπάθειες να βρεθεί ένα σύμπλοκο ένωσης του ενζύμου με το υπόστρωμα για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν οδήγησε σε επιτυχία, καθώς αυτό το συγκρότημα είναι ασταθής, αποσυντίθεται πολύ γρήγορα. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο φασματοσκοπίας κατέστησε δυνατή την ταυτοποίηση των συμπλεγμάτων ενζύμου-υποστρώματος στην καταλάση, υπεροξειδάση, αφυδρογονάση αλκοόλης, flavinzavisimyh ένζυμα.

Η μέθοδος της ανάλυσης με ακτίνες Χ επέτρεψε να πάρει πολλές σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τη δομή και την καταλυτική μηχανισμούς δράσης των ενζύμων. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργηθεί ένα αναλόγων υποστρώματος σύνδεση με ένζυμα λυσοζύμη και χυμοθρυψίνη.

Μερικά άμεση απόδειξη για την ύπαρξη των συμπλοκών ενζύμου-υποστρώματος κατάφεραν να φτάσουν όπου ένα από τα καταλυτικά στάδια του κύκλου του ενζύμου συνδέεται με το υπόστρωμα με ένα ομοιοπολικό δεσμό. Ένα παράδειγμα είναι η αντίδραση της υδρόλυσης του οξικού ν-νιτροφαινυλ καταλύεται από χυμοθρυψίνη. Όταν αναμιγνύεται με το ένζυμο χυμοτρυψίνη αιθέρα ακετυλιώνεται στην ομάδα υδροξυλίου του δραστικού καταλοίπου σερίνης. Αυτό το στάδιο είναι ταχεία, αλλά atsetilhimotripsina υδρόλυση με το σχηματισμό του οξικού και ελεύθερη χυμοθρυψίνη είναι πολύ πιο αργή. Ως εκ τούτου atsetilhimotripsin συσσωρεύεται, η οποία ανιχνεύεται εύκολα με την παρουσία της Ν-νιτροφαινυλοξεικός.

Η παρουσία του υποστρώματος ενζύμου στη σύνθεση μπορεί να «πιάσει» από ασταθή σύμπλοκο μεταφοράς της ΕΕ σε ανενεργό μορφή, για παράδειγμα, με κατεργασία με το σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος του βοροϋδριδίου του νατρίου που έχει ένα ισχυρό αποτέλεσμα μείωσης. Ένα τέτοιο σύμπλοκο με τη μορφή σταθερού ομοιοπολικού παραγώγου ανιχνεύθηκε στο ένζυμο αλδολάσης. Διαπιστώθηκε ότι το υπόστρωμα αλληλεπιδρά με ένα μόριο e-αμινο ομάδα της λυσίνης.

Το υπόστρωμα αντιδρά με το ένζυμο σε ένα συγκεκριμένο μέρος το οποίο ονομάζεται ενεργό κέντρο του ενζύμου ή του δραστικού περιοχή.

Κάτω από το ενεργό κέντρο, ή πυρήνα, να καταλάβουν ότι μόριο πρωτεΐνης τμήμα ενζύμου που είναι συνδεδεμένο με το υπόστρωμα (και συμπαράγοντες) και προκαλεί τις ενζυματικές ιδιότητες του μορίου. Η δραστική θέση καθορίζει την ειδικότητα και την καταλυτική δραστικότητα του ενζύμου και θα πρέπει να είναι ένας ορισμένος βαθμός δομής δυσκολίας προσαρμοσμένη για τη στενή προσέγγιση και να αλληλεπιδρούν με ένα μόριο υπόστρωμα, ή των τμημάτων του που εμπλέκονται άμεσα στην αντίδραση.

Μεταξύ οι λειτουργικές ομάδες διακρινόμενη περιλαμβάνονται στο «καταλυτικά ενεργό» τμήμα του ενζύμου και το τμήμα που σχηματίζει παρέχει μια συγκεκριμένη συγγένεια (η πρόσδεση του υποστρώματος με το ένζυμο) - το λεγόμενο πείρο, ή «άγκυρα» (ή προσρόφηση της δραστικής θέσης ενζύμου).

Ο μηχανισμός της δράσης των ενζύμων εξηγεί τη θεωρία της εξίσωσης Michaelis-Menten. Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε τέσσερα στάδια.

Ο μηχανισμός της δράσης των ενζύμων: Ι Φάση

Μεταξύ του υποστρώματος (C) και το ένζυμο (Ε) προκύπτει μια σύνδεση - σχηματίζεται σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος ΕΕ, όπου τα συστατικά αλληλοσυνδέονται με ομοιοπολική, ιοντική, νερό και άλλα ομόλογα.

Ο μηχανισμός της δράσης των ενζύμων: στάδιο IІ

Το υπόστρωμα εκτίθεται στο συνημμένο ένζυμο ενεργοποιείται και γίνεται διαθέσιμο για τις αντίστοιχες αντιδράσεις της κατάλυσης της ΕΕ.

Ο μηχανισμός της δράσης των ενζύμων: IІI στάδιο

ΕΕ δεσμεύτηκε κατάλυση. Αυτή η θεωρία υποστηρίζεται από πειραματικές μελέτες.

Τέλος, IV στάδιο χαρακτηρίζεται από την απελευθέρωση του ενζύμου μορίων Ε και F. Η αλληλουχία των μετασχηματισμών των προϊόντων μπορεί να εμφανίζεται ως η αντίδραση: E + S - ΕΕ ΕΕ - * - E + Π

Η ειδικότητα της ενζυμικής δράσης

Κάθε ένζυμο δρα σε ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα ή ομάδα ουσιών, οι οποίες είναι παρόμοιες ως προς τη δομή. Ιδιαιτερότητα της ενζυματικής δραστηριότητας λόγω της ομοιότητας της ενεργού διαμόρφωσης χώρου και του υποστρώματος. Κατά τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης του ενζύμου-υποστρώματος σχηματίζεται σύμπλοκο.