واکنش های شیمیایی زیادی در هر سلول زنده وجود دارد. آنزیم ها (آنزیم ها) پروتئین هایی با عملکردهای ویژه و فوق العاده مهم هستند. به آنها بیوکاتالیست می گویند. وظیفه اصلی آنزیم های پروتئینی در بدن تسریع واکنش های بیوشیمیایی است. معرفهای اولیه که برهمکنش آنها توسط این مولکولها کاتالیز می شود، سوبسترا و ترکیبات نهایی محصول نامیده می شوند.
در طبیعت، پروتئین های آنزیمی فقط در سیستم های زنده کار می کنند. اما در بیوتکنولوژی مدرن، تشخیص بالینی، داروسازی و پزشکی، از آنزیم های تصفیه شده یا کمپلکس های آنها و همچنین از اجزای اضافی لازم برای عملکرد سیستم و تجسم داده ها برای محقق استفاده می شود.
اهمیت بیولوژیکی و خواص آنزیم ها
بدون این مولکول ها، یک موجود زنده قادر به عملکرد نخواهد بود. تمام فرآیندهای زندگی به لطف آنزیم ها به طور هماهنگ کار می کنند. وظیفه اصلی پروتئین های آنزیمی در بدن تنظیم متابولیسم است. بدون آنها متابولیسم طبیعی غیرممکن است. فعالیت مولکولی توسط تنظیم می شودفعال کننده ها (القاء کننده ها) یا بازدارنده ها. کنترل در سطوح مختلف سنتز پروتئین عمل می کند. همچنین در رابطه با مولکول نهایی "کار می کند".
خاصیت اصلی پروتئین-آنزیم ها اختصاصی بودن به یک بستر خاص است. و بر این اساس، توانایی کاتالیز کردن تنها یک یا کمتر تعدادی از واکنش ها. معمولا چنین فرآیندهایی برگشت پذیر هستند. یک آنزیم مسئول هر دو عملکرد است. اما این همه ماجرا نیست.
نقش پروتئین های آنزیمی ضروری است. بدون آنها، واکنش های بیوشیمیایی ادامه نمی یابد. با توجه به عملکرد آنزیم ها، این امکان برای معرف ها فراهم می شود که بر سد فعال سازی بدون صرف انرژی قابل توجه غلبه کنند. در بدن هیچ راهی برای گرم کردن دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد یا استفاده از اجزای تهاجمی مانند آزمایشگاه شیمیایی وجود ندارد. پروتئین آنزیمی به سوبسترا متصل می شود. در حالت محدود، اصلاح با انتشار بعدی دومی رخ می دهد. همه کاتالیزورهای مورد استفاده در سنتز شیمیایی اینگونه کار می کنند.
سطوح سازمان دهی یک مولکول پروتئین آنزیمی چیست؟
معمولاً این مولکول ها دارای ساختار پروتئینی سوم (گلبول) یا چهارتایی (چند گلبول متصل) هستند. ابتدا آنها به صورت خطی سنتز می شوند. و سپس آنها را به ساختار مورد نیاز تا می کنند. برای اطمینان از فعالیت، بیوکاتالیست به ساختار خاصی نیاز دارد.
آنزیم ها مانند سایر پروتئین ها در اثر گرما، مقادیر زیاد pH و ترکیبات شیمیایی تهاجمی از بین می روند.
خواص اضافیآنزیم
در میان آنها، ویژگی های زیر از اجزای متمایز است:
- Stereospecific - تشکیل تنها یک محصول.
- انتخاب منطقه - شکستن یک پیوند شیمیایی یا تغییر یک گروه تنها در یک موقعیت.
- انتخاب شیمیایی - کاتالیز تنها یک واکنش.
ویژگی های کار
ویژگی آنزیم متفاوت است. اما هر آنزیمی همیشه در رابطه با یک بستر خاص یا گروهی از ترکیبات مشابه از نظر ساختار فعال است. کاتالیزورهای غیر پروتئینی این خاصیت را ندارند. ویژگی با ثابت اتصال (mol/l) اندازه‌گیری می‌شود، که می‌تواند تا 10-10 mol/l باشد. کار آنزیم فعال سریع است. یک مولکول هزاران تا میلیون ها عملیات را در ثانیه کاتالیز می کند. درجه شتاب واکنش های بیوشیمیایی به طور قابل توجهی (1000-100000 برابر) بیشتر از کاتالیزورهای معمولی است.
عمل آنزیم ها بر اساس مکانیسم های مختلفی است. ساده ترین برهمکنش با یک مولکول بستر و به دنبال آن تشکیل یک محصول اتفاق می افتد. بیشتر آنزیم ها قادر به اتصال 2-3 مولکول مختلف هستند که واکنش نشان می دهند. به عنوان مثال، انتقال یک گروه یا اتم از یک ترکیب به ترکیب دیگر، یا جایگزینی مضاعف بر اساس اصل "پینگ پنگ". در این واکنش‌ها، یک سوبسترا معمولاً متصل می‌شود و دومی از طریق یک گروه عاملی با آنزیم مرتبط می‌شود.
مطالعه مکانیسم عملکرد آنزیم با استفاده از روش‌هایی انجام می‌شود:
- تعریف محصولات میانی و نهایی.
- مطالعات هندسه ساختار و گروه های عملکردی مرتبط بابستر و سرعت واکنش بالایی را ارائه می دهد.
- جهش ژن های آنزیم و تعیین تغییرات در سنتز و فعالیت آن.
مرکز فعال و اتصال
یک مولکول سوبسترا بسیار کوچکتر از یک پروتئین آنزیمی است. بنابراین، اتصال به دلیل تعداد کمی از گروه های عملکردی بیوکاتالیست رخ می دهد. آنها یک مرکز فعال را تشکیل می دهند که از مجموعه خاصی از اسیدهای آمینه تشکیل شده است. در پروتئین های پیچیده، یک گروه پروتزی با ماهیت غیر پروتئینی در ساختار وجود دارد که می تواند بخشی از مرکز فعال نیز باشد.
لازم است گروه جداگانه ای از آنزیم ها را جدا کنید. مولکول آنها حاوی کوآنزیمی است که دائماً به مولکول متصل می شود و از آن آزاد می شود. یک پروتئین آنزیمی کاملاً تشکیل شده، هولوآنزیم نامیده می شود و هنگامی که کوفاکتور حذف شود، آپوآنزیم نامیده می شود. ویتامین ها، فلزات، مشتقات بازهای نیتروژنی اغلب به عنوان کوآنزیم عمل می کنند (NAD - نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید، FAD - فلاوین آدنین دی نوکلئوتید، FMN - فلاوین مونوکلئوتید).
محل اتصال ویژگی بستر را فراهم می کند. با توجه به آن، یک کمپلکس سوبسترا-آنزیم پایدار تشکیل می شود. ساختار گلبول به گونه ای ساخته شده است که دارای یک طاقچه (شکاف یا فرورفتگی) روی سطح با اندازه مشخص باشد که اتصال زیرلایه را تضمین می کند. این منطقه معمولاً نه چندان دور از مرکز فعال قرار دارد. برخی از آنزیم‌ها محل اتصال به کوفاکتورها یا یون‌های فلزی دارند.
نتیجه گیری
پروتئین-آنزیم نقش مهمی در بدن دارد. چنین موادی واکنش های شیمیایی را کاتالیز می کنند، مسئول فرآیند متابولیسم - متابولیسم هستند. در هر سلول زنده، صدها فرآیند بیوشیمیایی به طور مداوم در حال انجام است، از جمله واکنش های کاهش، شکافتن و سنتز ترکیبات. اکسیداسیون مواد به طور مداوم با آزاد شدن انرژی زیاد اتفاق می افتد. این به نوبه خود برای تشکیل کربوهیدرات ها، پروتئین ها، چربی ها و مجتمع های آنها صرف می شود. محصولات برش بلوک های ساختمانی برای سنتز ترکیبات آلی ضروری هستند.
