İnorganik katalizörler pratik olarak ortamın reaksiyonundan bağımsızdır.  

Deneyimlerin gösterdiği gibi inorganik katalizörler, birkaç yüz dereceye kadar daha yüksek sıcaklıklarda mükemmel şekilde çalışabilir.  

Enzimler inorganik katalizörlerden birçok karakteristik özellik bakımından farklılık gösterir. Her şeyden önce enzimler son derece etkilidir ve orta sıcaklık (vücut ısısı), normal basınç koşullarında ve nötre yakın pH değerleri bölgesinde milyonlarca, milyarlarca kat daha yüksek katalitik aktivite sergilerler.  

İnorganik katalizörler gibi enzimler de yalnızca kendiliğinden oluşan reaksiyonları çok düşük hızlarda hızlandırır.  

İnorganik katalizörlerin aksine, enzimler aktivitelerini kesin olarak tanımlanmış bir pH değerleri aralığında sergilerler. Tabloda Şekil 43, çeşitli enzimlerin maksimum aktivitelerini sergiledikleri pH değerlerini göstermektedir.  

İnorganik katalizörlerin aksine, enzimler aktivitelerini kesin olarak tanımlanmış bir pH değerleri aralığında sergilerler. Tabloda Şekil 20, çeşitli enzimlerin maksimum aktivitelerini sergiledikleri pH değerlerini göstermektedir.  

Enzimler, kimyasal özgüllükle birlikte enzimatik katalizin ana özelliğini oluşturan devasa aktiviteleriyle inorganik katalizörlerden farklılık gösterir. Enzimlerin mutlak aktivitesi, en üretken inorganik katalizörlerden bile birkaç kat daha yüksek olan çok büyük değerlere ulaşır.  

Enzimler geleneksel inorganik katalizörlerden önemli ölçüde daha verimlidir. Enzimatik katalizde reaksiyonlar genellikle geleneksel katalizden 100.000 ila 1.000.000 kat daha hızlı gerçekleşir. Eğer tepkimeler daha yavaş ilerleseydi yaşam mümkün olmazdı. Örneğin sinir sistemindeki ana reaksiyonlardan birinin saniyenin milyonda biri kadar bir sürede gerçekleştiği bilinmektedir.  

Organik ve inorganik katalizörlerin etkisini karşılaştırırsak, ilki TNT'yi düşük basınçlarda yakarken ve nitroguanidin yakarken yüksek basınçlarda daha etkiliydi. Patlayıcıları organometalik tuzlarla yakarken, bu metalin katalizör olmaması durumunda, indirgeyici madde olan katkı maddesi molekülünün organik kısmının engelleyici etkisi ağır basar.  

İnorganik katalizörlerle karşılaştırıldığında enzimler çok daha karmaşık bir yapıya sahiptir. Her enzim, biyolojik katalizörlerin yüksek özgüllüğünü açıklayan bir protein içerir. Yapılarına göre enzimler iki büyük sınıfa ayrılır: tek bileşenli ve iki bileşenli. Tek bileşenli enzimler, yalnızca katalitik özelliklere sahip protein gövdelerinden oluşan enzimleri içerir. Bu enzimlerde aktif grupların rolü, protein molekülünün bir parçası olan ve aktif merkezler adı verilen belirli kimyasal gruplar tarafından gerçekleştirilir.  

İnorganik katalizörlerle karşılaştırıldığında enzimlerin yapısı çok daha karmaşıktır.  

İnorganik katalizörlerle karşılaştırıldığında enzimler çok daha karmaşık bir yapıya sahiptir. Her enzim, biyolojik katalizörlerin yüksek özgüllüğünü açıklayan bir protein içerir. Yapılarına göre enzimler iki büyük sınıfa ayrılır: tek bileşenli ve iki bileşenli. Tek bileşenli enzimler, yalnızca katalitik özelliklere sahip protein gövdelerinden oluşan enzimleri içerir. Bu enzimlerde aktif grupların rolü, protein molekülünün bir parçası olan ve aktif merkezler adı verilen belirli kimyasal gruplar tarafından gerçekleştirilir.  

Şu anda enzimlerin incelenmesi biyokimyada merkezi bir öneme sahiptir ve bağımsız bir bilime ayrılmıştır. enzimoloji . Enzimolojinin kazanımları tıpta teşhis ve tedavi amacıyla, patoloji mekanizmalarını incelemek için ve ayrıca tarım, gıda endüstrisi, kimya, ilaç vb. gibi diğer alanlarda da kullanılmaktadır.

Enzimlerin yapısı

Metabolit - metabolik süreçlere katılan bir madde.

Yüzey – kimyasal reaksiyona giren bir madde.

Ürün – kimyasal reaksiyon sırasında oluşan bir madde.

Enzimler belirli kataliz merkezlerinin varlığıyla karakterize edilir.

Aktif merkez (Ac), enzim molekülünün substratla spesifik olarak etkileşime giren ve doğrudan katalize katılan bir parçasıdır. Ats, kural olarak bir nişte (cepte) bulunur. Ac'de iki bölge ayırt edilebilir: substrat bağlanma bölgesi - alt tabaka alanı (temas yüzeyi) ve aslında katalitik merkez .

Substratların çoğu enzimle en az üç bağ oluşturur, bu sayede substrat molekülü aktif bölgeye mümkün olan tek şekilde bağlanır ve bu da enzimin substrat spesifikliğini sağlar. Katalitik merkez, kimyasal dönüşüm yolunun seçimini ve enzimin katalitik özgüllüğünü sağlar.

Bir grup düzenleyici enzim vardır. allosterik merkezler Aktif merkezin dışında bulunanlar. Allosterik merkeze enzim aktivitesini düzenleyen “+” veya “-” modülatörler bağlanabilir.

Yalnızca amino asitlerden oluşan basit enzimler ve ayrıca protein olmayan yapıya sahip düşük moleküler ağırlıklı organik bileşikler (koenzimler) ve (veya) metal iyonları (kofaktörler) içeren karmaşık enzimler vardır.

Koenzimler aktif merkezin katalitik bölgesinin bir parçası olarak katalizde yer alan, protein olmayan nitelikteki organik maddelerdir. Bu durumda protein bileşenine denir. apoenzim ve karmaşık bir proteinin katalitik olarak aktif formu holoenzim . Böylece: holoenzim = apoenzim + koenzim.

Koenzimler olarak aşağıdaki işlevler:

nükleotidler,

koenzim Q,

Glutatyon

suda çözünen vitaminlerin türevleri:

Protein kısmına kovalent bağlarla bağlanan koenzime denir protez grubu . Bunlar örneğin FAD, FMN, biyotin, lipoik asittir. Protez grubu protein kısmından ayrılmaz. Protein kısmına kovalent olmayan bağlarla bağlanan koenzime denir. ortak substrat . Bunlar örneğin NAD +, NADP +'dır. Kosubstrat reaksiyon sırasında enzime bağlanır.

Enzim kofaktörleri Birçok enzimin katalitik aktivitesi için gerekli olan metal iyonlarıdır. Potasyum, magnezyum, kalsiyum, çinko, bakır, demir vb. iyonlar kofaktör görevi görür. Rolleri çeşitlidir; enzimin aktif merkezi olan substrat moleküllerini, üçüncül ve dördüncül yapısını stabilize ederler ve substrat bağlanmasını ve katalizini sağlarlar. Örneğin ATP kinazlara yalnızca Mg2+ ile bağlanır.

İzoenzimler - bunlar aynı reaksiyonu katalize eden, ancak fiziksel ve kimyasal özellikler açısından farklı olan bir enzimin birden fazla formudur (substrat için afinite, katalize edilen reaksiyonun maksimum hızı, elektroforetik hareketlilik, inhibitörlere ve aktivatörlere karşı farklı hassasiyet, optimum pH ve termal stabilite) . İzoenzimler çift sayıda alt birimden (2, 4, 6 vb.) oluşan dördüncül bir yapıya sahiptir. Enzim izoformları, alt birimlerin farklı kombinasyonlarından oluşur.

Örnek olarak, tersinir bir reaksiyonu katalize eden bir enzim olan laktat dehidrojenazı (LDH) düşünün:

NADH2NAD +

piruvat ← LDH → laktat

LDH, her biri M (kas) ve H (kalp) olmak üzere 2 tip 4 protomerden (alt birim) oluşan 5 izoform formunda mevcuttur. M ve H tipi protomerlerin sentezi iki farklı genetik lokus tarafından kodlanır. LDH izoenzimleri dördüncül yapı düzeyinde farklılık gösterir: LDH 1 (NNNN), LDH 2 (NNMM), LDH 3 (NNMM), LDH 4 (NMMM), LDH 5 (MMMM).

H ve M tiplerinin polipeptit zincirleri aynı moleküler ağırlığa sahiptir, ancak ilkine karboksilik amino asitler, ikincisine ise diamino asitler hakimdir, dolayısıyla farklı yükler taşırlar ve elektroforez ile ayrılabilirler.

Dokulardaki oksijen metabolizması LDH'nin izoenzim kompozisyonunu etkiler. Aerobik metabolizmanın hakim olduğu yerde, LDH 1, LDH 2 baskındır (miyokard, adrenal bezler), burada anaerobik metabolizma - LDH 4, LDH 5 (iskelet kasları, karaciğer). Organizmanın bireysel gelişimi sırasında dokularda oksijen içeriğinde ve LDH izoformlarında değişiklikler meydana gelir. Embriyoda LDH 4 ve LDH 5 baskındır. Doğumdan sonra bazı dokularda LDH 1 ve LDH 2 içeriği artar.

İzoformların varlığı dokuların, organların ve bir bütün olarak vücudun değişen koşullara uyum sağlama kapasitesini artırır. Organ ve dokuların metabolik durumu izoenzim bileşimindeki değişikliklerle değerlendirilir.

Enzimlerin hücre ve dokularda lokalizasyonu ve bölümlendirilmesi.

Enzimler lokalizasyonlarına göre 3 gruba ayrılır:

I – genel enzimler (evrensel)

II- organa özgü

III-organele özgü

Ortak enzimler Hemen hemen tüm hücrelerde bulunan protein ve nükleik asit biyosentezi, biyomembranların ve ana hücresel organellerin oluşumu ve enerji alışverişi reaksiyonlarını katalize ederek hücrenin yaşamsal aktivitesini sağlarlar. Ancak farklı doku ve organlardaki ortak enzimlerin aktiviteleri farklılık gösterir.

Organa özgü enzimler yalnızca belirli bir organ veya dokuya özgüdür. Örneğin: Karaciğer için - arginaz. Böbrekler ve kemik dokusu için - alkalin fosfataz. Prostat bezi için – AF (asit fosfataz). Pankreas için – α-amilaz, lipaz. Miyokard için – CPK (kreatin fosfokinaz), LDH, AST, vb.

Enzimler ayrıca hücrelerin içinde eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. Bazı enzimler sitozolde kolloidal çözünmüş halde bulunur, diğerleri ise hücresel organellere gömülüdür (yapılandırılmış durum).

Organele özgü enzimler . Farklı organellerin, işlevlerini belirleyen spesifik bir enzim seti vardır.

Organele özgü enzimler, hücre içi oluşumların, organellerin belirteçleridir:

Hücre zarı: ALP (alkalin fosfataz), AC (adenilat siklaz), K-Na-ATPaz

Sitoplazma: glikoliz enzimleri, pentoz döngüsü.

ER: Hidroksilasyonu (mikrozomal oksidasyon) sağlayan enzimler.

Ribozomlar: Protein sentezini sağlayan enzimler.

Mitokondri: oksidatif fosforilasyon enzimleri, TCA döngüsü (sitokrom oksidaz, süksinat dehidrojenaz), yağ asitlerinin β-oksidasyonu.

Hücre çekirdeği: RNA, DNA (RNA polimeraz, NAD sentetaz) sentezini sağlayan enzimler.

Nucleolus : DNA'ya bağımlı RNA polimeraz

Sonuç olarak, hücrede enzim ve metabolizma kümesinde farklılık gösteren bölmeler oluşur (metabolizmanın bölümlendirilmesi).

Enzimler arasında küçük bir grup var R düzenleyici enzimler, aktiviteyi değiştirerek belirli düzenleyici etkilere yanıt verme yeteneğine sahip olanlardır. Bu enzimler tüm organ ve dokularda bulunur ve metabolik yolların başlangıç ​​veya dallanma noktalarında lokalize olurlar.

Tüm enzimlerin kesin lokalizasyonu genlerde kodlanmıştır.

Plazma veya serumdaki organele özgü enzimlerin aktivitesinin belirlenmesi, klinik teşhiste yaygın olarak kullanılmaktadır.

Enzimlerin sınıflandırılması ve isimlendirilmesi

İsimlendirme – bireysel bileşiklerin isimleri, grupları, sınıfları ve bu isimleri oluşturma kuralları. Enzim isimlendirmesi önemsiz (kısa çalışma adı) veya sistematik olabilir. Uluslararası Biyokimya Birliği tarafından 1961 yılında benimsenen sistematik isimlendirmeye göre, enzim ve onun katalize ettiği reaksiyon doğru bir şekilde tanımlanabilmektedir.

sınıflandırma - bir şeyin seçilen özelliklere göre bölünmesi.

Enzimlerin sınıflandırılması, katalize ettikleri kimyasal reaksiyonun türüne göre yapılır;

6 tip kimyasal reaksiyona dayanarak, bunları katalize eden enzimler 6 sınıfa ayrılır; bunların her biri çeşitli alt sınıflara ve alt sınıflara sahiptir (4-13);

Her enzimin kendi EC 1.1.1.1 kodu vardır. İlk rakam sınıfı, ikincisi alt sınıfı, üçüncüsü alt sınıfı, dördüncüsü alt sınıfındaki enzimin seri numarasını (keşif sırasına göre) gösterir.

Enzimin adı 2 bölümden oluşur: 1 kısım - substratın adı (substratlar), 2 kısım - katalize edilen reaksiyonun türü. Bitiş – AZA;

Gerekirse ek bilgiler sonuna yazılır ve parantez içine alınır: L-malat + NADP+ ↔ PVK + CO2 + NADH2 L-malat: NADP+ - oksidoredüktaz (dekarboksile edici);

Enzimlerin isimlendirilmesine ilişkin kurallara ilişkin tek tip bir yaklaşım yoktur.

1. Enzimler daha yüksek katalitik aktiviteye sahiptir (milyon kat daha fazla);

2. Katalitik aktivite çok hafif koşullar altında kendini gösterir (orta sıcaklıklar 37-40ºС, normal basınç, nötr pH değerlerine yakın 6.0÷8.0). Örneğin, inorganik asitlerin ve alkalilerin varlığında protein hidrolizi, 100°C ve üzerinde onlarca saat boyunca meydana gelir. Enzimlerin katılımıyla bu işlem 30÷40ºС'de onlarca dakika içinde gerçekleşir;

3. Enzimler yüksek etki özgüllüğüne sahiptir; her enzim temelde yalnızca kesin olarak tanımlanmış bir kimyasal reaksiyonu katalize eder (örneğin, platin birkaç düzine kimyasal reaksiyonu katalize eder);

4. Hücrelerdeki enzimlerin aktivitesi sıkı bir şekilde kontrol edilir ve düzenlenir;

5. Herhangi bir olumsuz reaksiyona neden olmayın;

6. Enzimlerin protein doğasına ilişkin farklılıklar (termal değişkenlik, ortamın pH'ına bağımlılık, aktivatörlerin ve inhibitörlerin varlığı vb.).

Enzimlerin yapısı

Yakın zamana kadar kesinlikle tüm enzimlerin protein niteliğindeki maddeler olduğuna inanılıyordu. Ancak 80'li yıllarda bazı düşük moleküllü RNA'larda katalitik aktivite keşfedildi. Bu enzimlere isim verildi ribozimler . Şu anda bilinen 2000'den fazla enzimin geri kalanı, doğası gereği proteindir ve proteinlerin tüm özellikleriyle karakterize edilir.

Yapılarına göre enzimler ikiye ayrılır:

Basit veya tek bileşenli;

Kompleks veya iki bileşenli (holoenzimler).

Basit enzimler basit proteinlerdir ve hidrolize edildiklerinde yalnızca amino asitlere parçalanırlar. Basit enzimler hidrolitik enzimleri (pepsin, trypsin, üreaz, vb.) içerir.

Karmaşık proteinler karmaşık proteinlerdir ve polipeptit zincirlerine ek olarak protein olmayan bir bileşen içerir ( kofaktör ). Enzimlerin çoğu karmaşık proteinlerdir.

İki bileşenli bir enzimin protein kısmına denir apoenzim.

Kofaktörler apoenzim ile farklı bağ kuvvetlerine sahip olabilir.

Bir kofaktör bir polipeptit zincirine sıkı bir şekilde bağlıysa buna denir. protez grubu . Prostetik grup ile apoenzim arasında kovalent bir bağ vardır.

Eğer bir kofaktör apoenzimden kolayca ayrılıyorsa ve bağımsız olarak var olabilme yeteneğine sahipse böyle bir kofaktör denir. koenzim.

Apoenzim ile koenzim arasındaki bağlantılar zayıftır (hidrojen, elektrostatik vb.).

Kofaktörlerin kimyasal yapısı son derece çeşitli. İki bileşenli enzimlerde kofaktörlerin rolü şu şekilde oynanır:

1 – çoğu vitamin (E, K, Q, C, H, B1, B2, B6, B12, vb.);

2- nükleotid niteliğindeki bileşikler (NAD, NADP, ATP, CoA, FAD, FMN) ve ayrıca bir dizi başka bileşik;

3 – lipolik asit;

4 – birçok iki değerlikli metal (Mg 2+, Mn 2+, Ca 2+, vb.).

Enzimlerin aktif bölgesi.

Enzimler, moleküler ağırlığı birkaç milyona ulaşan yüksek moleküllü maddelerdir. Enzimlerle etkileşime giren substrat molekülleri genellikle çok daha küçük bir boyuta sahiptir. Bu nedenle, bir bütün olarak enzim molekülünün tamamının substratla etkileşime girmediğini, yalnızca bir kısmının - enzimin "aktif merkezi" olarak adlandırılan kısmının etkileşime girdiğini varsaymak doğaldır.

Bir enzimin aktif merkezi, molekülünün substratlarla doğrudan etkileşime giren ve kataliz eylemine katılan bir parçasıdır.

Enzimin aktif merkezi üçüncül yapı seviyesinde oluşur. Bu nedenle denatürasyon sırasında üçüncül yapı bozulduğunda enzim katalitik aktivitesini kaybeder. !

Aktif merkez sırasıyla aşağıdakilerden oluşur:

- katalitik merkez substratın kimyasal dönüşümünü gerçekleştiren;

- alt tabaka merkezi Substratın enzime bağlanmasını, bir enzim-substrat kompleksinin oluşumunu sağlayan (“çapa” veya temas pedi).

Bazı enzimlerde katalitik ve substrat merkezleri arasında net bir çizgi çizmek her zaman mümkün değildir; bunlar çakışır veya örtüşür.

Aktif merkeze ek olarak, enzim molekülü bir sözde içerir. allosterik merkez . Bu, belirli bir düşük moleküler maddenin bağlanmasının bir sonucu olarak bir enzim molekülünün bir bölümüdür ( efektör ), enzimin üçüncül yapısı değişir. Bu, aktif bölgenin konfigürasyonunda bir değişikliğe ve dolayısıyla enzimin aktivitesinde bir değişikliğe yol açar. Bu, enzim aktivitesinin allosterik düzenlenmesi olgusudur.

Birçok enzim vardır multimerler (veya oligomerler ), yani. iki veya daha fazla alt birimden oluşur - protomerler(bir proteinin dördüncül yapısına benzer).

Alt birimler arasındaki bağlar genellikle kovalent değildir. Enzim, bir multimer formunda maksimum katalitik aktivite sergiler. Protomerlere ayrışma, enzim aktivitesini keskin bir şekilde azaltır.

Enzimler - multimerler genellikle net sayıda alt birim (2-4) içerir; di- ve tetramerlerdir. Heksa- ve oktamerler bilinmesine rağmen (6-8), trimerler ve pentamerler (3-5) oldukça nadirdir.

Multimer enzimleri aynı veya farklı alt birimlerden oluşturulabilir.

Multimer enzimleri farklı alt birim türlerinden oluşuyorsa, birkaç izomer halinde mevcut olabilirler. Bir enzimin çoklu formlarına izoenzimler (izoenzimler veya izozimler) adı verilir.

Örneğin bir enzim A ve B tipi 4 alt birimden oluşur. 5 izomer oluşturabilir: AAAA, AAAB, AABB, ABBB, BBBB. Bu izomerik enzimler izoenzimlerdir.

İzoenzimler aynı kimyasal reaksiyonu katalize eder, genellikle aynı substrat üzerinde etki gösterir, ancak bazı fizikokimyasal özellikler (moleküler ağırlık, amino asit bileşimi, elektroforetik hareketlilik vb.) Ve organ ve dokulardaki lokalizasyon açısından farklılık gösterir.

Özel bir grup enzim sözde oluşur. multimerik kompleksler. Bunlar herhangi bir substratın dönüşümünün ardışık aşamalarını katalize eden enzim sistemleridir. Bu tür sistemler, substrat boyunca minimum yol ve maksimum dönüşüm hızı sağlayan güçlü bağlar ve enzimlerin katı mekansal organizasyonu ile karakterize edilir.

Bir örnek, pirüvik asidin oksidatif dekarboksilasyonunu gerçekleştiren bir çoklu enzim kompleksidir. Kompleks 3 tip enzimden oluşur (M.v. = 4.500.000).

Enzimlerin etki mekanizması

Enzimlerin etki mekanizması aşağıdaki gibidir. Bir substrat bir enzimle birleştiğinde kararsız bir enzim-substrat kompleksi oluşur. Substrat molekülünü aşağıdaki nedenlerden dolayı aktive eder:

1. Substrat molekülündeki kimyasal bağların polarizasyonu ve elektron yoğunluğunun yeniden dağıtılması;

2. reaksiyona dahil olan bağların deformasyonu;

3. Substrat moleküllerinin (S) yaklaşımı ve gerekli karşılıklı yönelimi.

Substrat molekülü, enzimin aktif merkezinde stresli bir konfigürasyonda, deforme olmuş bir durumda sabitlenir, bu da kimyasal bağların gücünün zayıflamasına yol açar ve enerji bariyerinin seviyesini azaltır, yani. Substrat etkinleştirilir.

Enzimatik reaksiyon sürecinde 4 aşama vardır:

1 – bir substrat molekülünün bir enzime bağlanması ve bir enzim-substrat kompleksinin oluşumu;

2 - Bir enzimin etkisi altında substratta meydana gelen değişiklik, onu kimyasal reaksiyon için uygun hale getirir; substrat aktivasyonu;

3 – kimyasal reaksiyon;

4 – reaksiyon ürünlerinin enzimden ayrılması.

Bu bir diyagram olarak yazılabilir:

E + S ES ES* EP E + P

burada: E – enzim, S – substrat, S* – aktifleştirilmiş substrat, P – reaksiyon ürünü.

1. aşamada substrat molekülünün kimyasal dönüşüme uğramayan kısmı zayıf etkileşimler kullanılarak substrat merkezine bağlanır.

Bir enzim-substrat kompleksinin (ES) oluşumu için, enzim etkisinin yüksek özgüllüğünü belirleyen üç koşulun karşılanması gerekir.

Enzim-substrat kompleksinin oluşumu için koşullar:

1 - yapısal uyumluluk Substrat ile enzimin aktif bölgesi arasında Fischer'in ifadesiyle, "kilidin anahtarı gibi" birbirine uymaları gerekiyor. Bu benzerlik enzimin üçüncül yapısı düzeyinde sağlanır. aktif fonksiyonel grupların mekansal düzenlemesi merkez.

2 Elektrostatik Uyumluluk Zıt yüklü grupların etkileşiminden kaynaklanan enzimin ve substratın aktif merkezi.

3 Enzimin üçüncül yapısının esnekliği “uyarılmış uygunluktur”. Zorlanmış veya uyarılmış uygunluk teorisine göre, enzim molekülünün katalitik olarak aktif konfigürasyonu, "eldiven" prensibine göre deforme edici etkisinin bir sonucu olarak yalnızca substratın bağlanma anında ortaya çıkabilir.

Tek bileşenli ve iki bileşenli enzimlerin etki mekanizması benzerdir.

Kompleks enzimlerde enzim-substrat kompleksinin oluşumunda hem apoenzim hem de koenzim rol alır. Bu durumda, substratın merkezi genellikle apoenzim üzerinde bulunur ve koenzim, substratın kimyasal dönüşümünde doğrudan rol alır. Reaksiyonun son aşamasında apoenzim ve koenzim değişmeden salınır.

Aşama 2 ve 3'te substrat molekülünün dönüşümü, kovalent bağların kopması ve kapanmasıyla ilişkilidir.

Kimyasal reaksiyonlar meydana geldikten sonra enzim orijinal durumuna döner ve reaksiyon ürünleri ayrılır.

özgüllük

Bir enzimin belirli bir reaksiyon tipini katalize etme yeteneğine özgüllük denir.

Üç tür spesifiklik vardır:

1. - göreceli veya grup özgüllüğü – enzim belirli bir tür kimyasal bağ üzerinde etki gösterir (örneğin, pepsin enzimi bir peptid bağını parçalar);

2. – mutlak özgüllük - enzim yalnızca kesin olarak tanımlanmış bir substrat üzerinde etki eder (örneğin, üreaz enzimi amid bağını yalnızca ürede böler);

3. – stokiyometrik özgüllük – enzim stereoizomerlerden yalnızca biri üzerinde etki gösterir (örneğin, glikozidaz enzimi yalnızca D-glikozu fermente eder, ancak L-glikoz üzerinde etki etmez).

Enzimin özgüllüğü metabolik reaksiyonların düzenliliğini sağlar.

Enzimlerin kimyasal doğası

Yapılarına göre tek bileşenli protein enzimleri ve iki bileşenli protein enzimleri vardır.

Gruba protein enzimleri Enzimin aktif bir merkeze sahip olduğu basit proteinler gibi inşa edilmiş enzimleri içerir. Moleküllerinde aktif bir merkezin varlığı, enzimin katalitik aktivitesini sağlar. Gastrointestinal sistemin hemen hemen tüm enzimleri tek bileşenli enzimlerdir.

Protein enzimleri- iki bileşenli (holoenzimler) - karmaşık proteinler. Bir protein kısmı (apoenzim) ve protein olmayan bir kısımdan (koenzim) oluşurlar. Bazı enzimlerde apoenzim ve koenzim birbirine o kadar sıkı bağlıdır ki, bu bağlantı koptuğunda enzim yok olur. Ancak bağlantının zayıf olduğu enzimler var. Apoenzim ve koenzimin rolleri farklıdır. Protein kısmı, enzimin substrat spesifikliğini belirler ve enzimin katalitik merkezinin bir parçası olan koenzim, enzimin eyleminin spesifikliğini, enzimin gerçekleştirdiği reaksiyon tipini sağlar. Koenzimlerin rolü, çeşitli vitamin ve metallerin (demir, bakır) türevleri tarafından gerçekleştirilir.

Enzimin aktif merkezinin yapısı, rolü.

Aktif merkez, enzimlerin yüzeyinde yer alan ve enzimlerin üçüncül ve bazen dördüncül yapısı nedeniyle kesinlikle uzaya yönlendirilmiş bir dizi fonksiyonel amino asit kalıntısı grubudur. Aktif merkezin 2 bölümü vardır: a) enzimin substrat spesifikliğini belirleyen ve substrat ile etkileşimini sağlayan substrat (temas veya bağlantı bölgesi); b) enzimin etkisinin özgüllüğünü belirleyen, substratın kimyasal dönüşümlerinden sorumlu katalitik merkez.

Aktif merkez dar bir çöküntü veya yarık şeklindedir. Bu girintide bağlanma veya kataliz için çeşitli polar amino asit kalıntıları mevcuttur. Aktif merkezler enzim molekülünün küçük bir kısmını kaplar. Enzimin geri kalanı aktif maddeyi korur. Yıkımdan merkez.

E. Fisher tarafından önerilen aktif merkezin orijinal modeli, substrat ve enzimin etkileşimini sisteme benzeterek yorumladı. ANAHTAR KİLİDİ enzimin aktif merkezi ile substrat arasında tam bir yazışma olması gerektiğine inanılıyordu. Bazen model olarak da adlandırılan bu model SERT MATRİS. Şu anda, substrat ile enzim arasında tam bir yazışmanın bulunmadığına inanılmaktadır; bunun, substrat ile enzim arasındaki etkileşim sürecinde ortaya çıktığına inanılmaktadır (Koshland'ın teorisi veya uyarılmış yazışma teorisi).

Enzimlerin allosterik merkezi ve rolü nedir?

Bazı enzimlerin, aktif merkezin aktivitesinin düzenlenmesinde rol oynayan allosterik merkez adı verilen bir merkezi vardır. Bu merkezin yeri konusunda fikir birliği yoktur. Bazı verilere göre allostasis merkezi aktif merkezin yakınında yer almaktadır. Allosterik efektörler bu merkeze etki ettiğinde, aktif merkezin topografisindeki değişiklikler de dahil olmak üzere enzim molekülünde konformasyonel değişiklikler meydana gelir ve bunun sonucunda enzimin substrata olan yapısal afinitesi artar veya azalır. Allost. merkez yalnızca birkaç alt birime sahip enzimlerin karakteristiğidir.

Enzimlerin etki mekanizması

Enzimatik kataliz mekanizmasında 3 aşama vardır:

1. Bir enzim-substrat kompleksinin oluşumu. Substrat, enzim molekülünün aktif merkez adı verilen bir kısmına bağlanır; içinde çapa bölgeleri bulunur. Bağlantı, doğası alt tabakanın kimyasal yapısına bağlı olan bağlar yoluyla gerçekleşir. Örneğin, substrat molekülü yüklü gruplar içeriyorsa, elektrostatik etkileşim nedeniyle bir kompleksin oluşumu mümkündür. Substratın bağlandığı yer enzim molekülünün yüzeyidir. Bu tür 2-3 alan olabilir, birbirlerinden belli bir mesafede bulunurlar.

2. Karmaşık bir enzim - reaksiyon ürününün oluşumu. Enzimin aktif bölgesindeki fonksiyonel olarak aktif gruplar substrat üzerinde etki göstererek bağları dengesizleştirir. Bu etkileşimle, substratın konfigürasyonu değişir, deformasyon meydana gelir, substrat molekülü polarize olur, substratın bireysel bölümleri arasındaki bağ gerilir, elektronlar yeniden dağıtılır, bu da elektrik yükünün konumunda bir değişikliğe yol açar; Aktivasyon enerjisi azalır ve substrat parçalanır.

3.Enzim-reaksiyon ürünü kompleksinin ayrışması serbest enzimin salınımı ile. Üçüncü aşama daha yavaştır ve tüm reaksiyonların hızı buna bağlıdır. Enzimlerin etki mekanizmasında substratın yapısında meydana gelen değişikliğin büyük önem taşıdığı ve aktivasyon enerjisinde azalmaya neden olduğu ortaya çıkmıştır. Aktivasyon enerjisi farklı substratlar için farklıdır.

6. Enzimlerin özgüllüğü: a) substrat, b) etkinin özgüllüğü.

Enzimlerin özgüllüğü vardır, yani. belirli bir substrat üzerinde seçici olarak etki eder (substrat özgüllüğü) ve belirli bir kimyasal reaksiyonu hızlandırır (etkinin özgüllüğü), yani. eylemin özgüllüğü enzimlerin bir substratla olası kimyasal dönüşümlerden yalnızca birini gerçekleştirebilme yeteneğidir. Enzimler birden fazla substrata etki edebilir ancak yalnızca belirli bir reaksiyonu katalize edebilir. Yüzey spesifikliği: Bir enzim yalnızca bir substratın dönüşümünü katalize ediyorsa, bu durumda özgüllük mutlak(arginaz arginini parçalar). Bir enzim, bir tür bağ ile birleştirilmiş bir grup substratın dönüşümünü katalize ediyorsa, bu tür bir spesifikliğe denir. akraba(pepsin hem hayvan hem de bitki kökenli yağları parçalar). stereokimyasalözgüllük, L ve D formlarının optik izomerlerinin veya kimyasalların geometrik izomerlerinin varlığından kaynaklanmaktadır. maddeler. Yani enzim izomerlerden yalnızca biri üzerinde etki gösterebilir (fumaraz yalnızca fumarik asidin dönüşümünü katalize eder, ancak maleik asit üzerinde etki etmez)

7. Enzim gücü. Enzimle katalize edilen reaksiyonların çoğu, katalize edilmeyen reaksiyonlardan 10-100 kat daha hızlı ilerler. Enzim etkisinin gücünü karakterize etmek için, katal kavramı (1 dakika boyunca bir enzim molekülüne maruz kalan substrat moleküllerinin sayısı) tanıtıldı. Çoğu enzimin gücü 1000 katal, katalazın gücü 1.000.000 katal, amilazın gücü 240.000 ve asetilkolinesterazın gücü 1.000.000 kataldan fazladır. Enzim etkisinin yüksek gücü, vücuttaki kimyasal süreçlerin yüksek hızını belirler.

8. İzoenzimler, tanısal değerleri.İzoenzimler, aynı reaksiyonu aynı substratla ancak farklı koşullar altında katalize eden enzimlerin moleküler formlarıdır. Apoenzimin yapısı, fizikokimyasal özellikleri ve apoenzimin substrata olan afinitesi bakımından farklılık gösterirler. İzoenzimlerin koenzimleri aynı olduğundan izoenzimlerin biyolojik etkisi de aynıdır. Hücreler ve organlar belirli izoenzimlerin içeriği bakımından farklılık gösterir; izoenzimler organotropiktir. Bu, büyük bir teşhis önemine sahiptir, çünkü bir veya başka bir organ hasar gördüğünde, ağırlıklı olarak belirli izoenzimler kana salınır ve bu da organ teşhisinin yapılmasını mümkün kılar. Örneğin, laktik asidin dehidrojenasyon reaksiyonunu hızlandıran laktat dehidrojenaz (LDH), aynı koenzim - NAD ile 5 izoenzime sahiptir. LDH apoenzimi 4 polipeptit zincirinden oluşur. H zincirleri (kalp) ve M zincirleri (kaslar) vardır.

LDH 1 – 4 H tipi zincirler, kalpte

LDH 2 – 3 H tipi zincir ve 1 M tipi zincir, kalpte ve böbreklerde

Akciğerlerde LDH 3 – 2 H tipi zincir ve 2 M tipi zincir

Karaciğerde LDH 4 – 1 H tipi zincir ve 3 M tipi zincir

LDH 5 – 4 M tipi zincirler, kaslarda ve karaciğerde.

Amino asit dekarboksilaz

Kimyasal yapısına göre, amino asit dekarboksilazlar, koenzimleri fosfopiridoksal (fosfor ile ilişkili Vit B6) olabilen karmaşık enzimlerdir.

Ve pirolokinolinokinon (PQQ). Amino asit DC'ler bakterilerde, örneğin hayvanların ve insanların kalın bağırsağında bulunan enzimlerdir. Kalın bağırsakta bulunan bu enzimler, amino asitleri dekarboksilleyerek proteinin çürümesine neden olur. İnsan ve hayvan DC hücrelerinde az sayıda amino asit vardır. Amino asitlerin dekarboksilasyonu, katepsinlerin etkisi altında doku proteinlerinin amino asitlere parçalandığı ve amino asit DC'lerin içlerinde daha fazla değişiklik yaptığı bir cesedin ayrışması sırasında da meydana gelir.

Alt sınıf hidrolizler

Temsilci karbanhidraz iki bileşenli bir enzimdir; koenzim tam olarak araştırılmamıştır ancak çinko içerdiği bilinmektedir. Enzim, karbonik asit H2O + CO2 = H2CO3 sentezinin ve ayrışmasının tersinir reaksiyonunu hızlandırır.

Reaksiyonun yönü CO2 konsantrasyonuna bağlıdır, dolayısıyla enzim fazla karbonik asidin uzaklaştırılmasına neden olur ve solunum merkezinin düzenlenmesinde rol oynar.

Amino asit dekarboksilaz

Çoğu zaman bakteriyel kökenli olan amino asit dekarboksilazlar, bakteriyel enfeksiyonlarda ve çürüme sürecinde önemli bir rol oynar. Hayvan dokularında da çok sayıda bulunur; burada belirli amino asitlerin metabolizmasında yer alırlar ve biyojenik aminlerin (hayvanların veya bitkilerin vücudunda dekarboksilaz enzimleri tarafından dekarboksilasyonu sırasında amino asitlerden oluşan ve yüksek etkiye sahip maddeler) oluşumunu teşvik ederler. biyolojik aktivite.) Yapı olarak iki şirketli bir binadır. Enzimler, cof-t – fosfopiridoksal (H3PO4 ile B6 vitamini).

Karbonik anhidraz.

Karbonik anhidraz veya karbonik anhidraz, hidroliz alt sınıfının bir temsilcisidir. İki bileşenli bir apoenzim ve bir koenzimden oluşan bir enzim; koenzim çinko iyonları içerir; Kömür bileşiklerinin ayrışmasını ve sentezini katalize eder. Soda kırmızı kan hücrelerinde bulunur ve CO2'nin dokulardan akciğerlere transferinde rol oynar.

H2O + CO2 ↔ H2CO3

Reaksiyonun yönü CO2 konsantrasyonuna bağlıdır. Fazla karbondioksitin (CO2) uzaklaştırılmasında önemlidir ve solunum merkezinin düzenlenmesinde rol oynar.

36 Oksiredüktaz. Sınıflandırma. Bu, redoks reaksiyonlarını (hidrojen veya elektronların çıkarılması veya eklenmesi reaksiyonları) katalize eden geniş bir enzim sınıfıdır. Kimyasal yapıda iki bileşenlidirler ve hücrelerde bulunurlar. Yaklaşık 90 alt sınıf vardır. Sunum ve asimilasyon kolaylığı için bu malzeme oksidasyon yöntemine göre 4 gruba ayrılabilir:

1) dehidrolazlar(Temsilciler: 1) piridin enzimleri; 2) flavin enzimleri)

Sitokromlar,

Katalaz ve peroksidaz,

Hidroksilazlar ve oksijenazlar

Dehidrojenazlar, temsilciler

Dehidrojenazlara maddelerin dehidrojenasyonu (hidrojenin uzaklaştırılması) yoluyla oksidasyonunu gerçekleştiren, BO'ya katılan ve indirgenmeye katılan enzimleri içerir; doku solunumu, glikoliz ve fermantasyon süreçleriyle ilişkili reaksiyonlarda. 150'den fazla DG-az bilinmektedir. Temsilciler: 1) piridin enzimleri; 2) flavin enzimleri

Temsilciler. 1.

TCA reaksiyonları

BO ve OF arasındaki arayüz noktaları

BO, ATP oluşumu için yeterli enerjinin salındığı 3 noktaya sahiptir. Bu noktalara BO ve OP'nin konjugasyon noktaları denir, bunlar 2 (NADH2, FF tarafından oksitlendiğinde), 6 (Cxx oksitlenir, CXa3 indirgenir), 9 ve 10 (CXO'da, Cxa oksitlenir, CXa3 olur) azaltılmış)

BO ve OF'nin ayrılması

Asıl mesele BO ile OF yani enerjinin 3. ve 4. aşamaları arasındaki bağlantıyı koparmaları. Değişme.

A. 2.4 dinitrofenol (obeziteye karşı alınır)

B. Dikumarol - klinik ortamlarda antikoagülan olarak kullanılır. Pratik.

B. Ca'nın mitokondriye taşınması. ATP korunmaz ve ATP kalsiyum alımına harcanır.

Enzim toplulukları.

Mitokondride BO'ya katılan membrana bağlı enzimler doğrusal olarak yerleştirilmemiştir, ancak bir kompleks halinde birleştirilmiştir:

1. FP(FMN) kompleksi

Oksidaz oksidasyonu.

PP ve FP, ubikinon üzerinde hidrojeni aktararak substratları oksitler; protonlara ve elektronlara ayrıştırırlar. Daha sonra elektronlar çeşitli sitokromlar tarafından taşınır, oksijene aktarılır ve onu iyonize eder. Oksijen iyonu, bileşik. Hidrojen protonları ile endojen su oluşturur. BO işlemi sırasında,% 40 ATP ve% 60 ısı oluşumuna giden enerji açığa çıkar.

½ O2 + 2H+ = enerji + H2O

61. Oksijenaz oksidasyonu, önemi, enzimler, son ürünler. Geriye kalan oksijenin yarısından fazlası, monooksijenaz ve dioksijenaz olmak üzere 2 yolu takip eden oksijenaz tipi oksidasyon için kullanılır. Monooksijenaz yolu mitokondri ve mikrozomlarda meydana gelir. Hidroksilasyon mitokondride meydana gelir (NADPH2, CxP450'nin katılımıyla). Hidroksilasyon oksitlenmiş bir ürün, su ve NADP üretir. Oksijenaz tipinin dioksijenaz yolunda, oksijenazların etkisi altında, her iki oksijen atomu da substrata dahil edilir. Bu genellikle, doymamış yağ asitleri gibi, kırılma bölgesinde doymamış bağlara sahip olan maddelerde meydana gelir.

62. Peroksidaz oksidasyonu. Peroksidaz oksidasyonu, genellikle sitokrom sistemi başarısız olduğunda veya substrat başka bir yolla (örneğin ürik asit) oksitlenmediğinde gözlenen bir yan oksidasyon yoludur. Peroksizomlarda en aktif olan oksidaz enzimlerinin katılımıyla oluşur.

Peroksizomlar, hepotositlerde bulunan mikro cisimlerdir; Oksidatif organeller. Bu mikro cisimler, hidrojen peroksiti parçalayan ürik asit oksidaz, D-amino asit oksidaz ve katalaz içerir.

Örneğin: Ksantin + H2O2 + O2 = (ksantin oksidaz enzimi) laktik asit + H2O2 üretir; Vücuttaki oksijenin %2'si hidrojen peroksit oluşumuyla indirgenmiş FP'nin (FAD) oksidasyonuna gider

FPN2 + O2 = FP + H2O2 (Katalaz enzimi)

H2O2 = H2O + O2 (katalaz enzimi)

63. Peroksit oksidasyonu. Eğitim AFK. Peroksit tipi oksidasyon, peroksit veya serbest radikal, O2'nin tek elektron indirgenmesi sırasında meydana gelir. PL membranlarındaki PUFA'lar bu tür oksidasyona uğrar. ROS etkisi altında başlatılan LPO, 2 gruba ayrılır: Grup 1 – serbest radikaller: süperoksit anyon radikali, hidroksiperoksi radikali (HOO), hidroksil radikali, nitrik oksit radikali, alkiloksi radikali (LO), lipoperoksi radikali (LOO). Grup 2 – radikal olmayan maddeler: hipoklorit anyonu, hidrojen peroksit, singlet oksijen (1O2), ozon (O3), demir-oksijen kompleksi (Fe++-O2) ve GPL (LOOH). Büyük miktarlardaki ROS hücreler için tehlikelidir. Böylece süperoksit anyonu GAG'ların depolimerizasyonuna, adrenalin ve tiyollerin oksidasyonuna neden olabilir. Hidrojen peroksit toksiktir, ancak toksisite mekanizması belirsizdir. Aşırı hidrojen peroksitin proteinlerin tiyo gruplarının oksidasyonuna neden olduğu ve hidroksil radikallerinin oluşumuna yol açabileceği bilinmektedir. ROS'un ana tehlikesi LPO'nun başlatılmasıdır. Serbest radikal oksidasyonu (FRO) zincir niteliğindedir:

PUFA - DC - GPL - MDA (malondialdehit)

dien hidroperoksitleri konjuge eder

SEX, PUFA'ları kullanmanın ana yoludur. LPO ürünleri, belirli hormonların ve proteinlerin sentezi (örneğin, tiroid hormonlarının sentezinde), prostaglandinlerin (PRG) oluşumu, fagositlerin işleyişi, membran lipitlerinin geçirgenliğinin ve bileşiminin düzenlenmesi için gereklidir. hücre proliferasyon hızı ve salgı fonksiyonları.

Ancak LPO oranının ve LPO ürünlerinin konsantrasyonunun artmasının hücre hasarına ve ölüme yol açtığı, örneğin LPO ürünlerinin oldukça toksik olduğu, DNA ve RNA'ya zarar verdiği ve mutasyonlara neden olduğu dikkate alınmalıdır. LPO ürünleri proteinlerin denatürasyonuna neden olur, BO ve OP'yi ayırır ve membranların yapısını bozar.

64. Enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidanlar LPO oranı AOS tarafından kontrol edilir. AOS enzimatik ve enzimatik olmayan olarak ikiye ayrılır.

Birincisi şunları içerir: 1) Süperoksit radikalini daha az toksik hidrojen peroksite dönüştüren SOD (Süperoksit dismutaz) 2O2 + 2H+ = H2O2 + O2 2) Hidrojen peroksiti suya ve moleküler oksijene yok eden katalaz; 3) Glutatyon peroksidaz (GPO), lipid hidroperoksidi kolayca oksitlenen FA'lara oksitler. 4) Oksitlenmiş glutatyonu azaltan Glutatyon redüktaz (GR). Enzimatik olmayan AOS, yağda çözünen vitaminleri, karotenoidleri, C vitamini, P vitamini, B2 vitamini, karnosin (hidroksil radikallerini nötralize eder), ferritin (ROS oluşumu için bir elektron kaynağı olan demirli demiri bağlar), seruloplazmini (bağlar) içerir. oksidasyon ve süperoksit anyon radikali oluşumu olasılığını azaltan ve aynı zamanda ferrooksidaz görevi gören demirli demiri oksitleyen iki değerlikli bakır), metalotiyoneinler (bakır ve diğer metalleri bağlar, yalnızca antioksidan bir işlev değil, aynı zamanda antitoksik bir işlev de gerçekleştirir) , taurin (hipoklorit anyonunu nötralize eder).

BO ve OF arasındaki arayüz noktaları

Bunlar 2,6,9,10 numaralı maddeleri içerir

2) 2 puan- NADH2, FP tarafından oksitlenir. Hidrojenleri kaybeden NADH2 oksitlenir ve hidrojenleri ekleyen flavoproteinler azalır.

6) 6 nokta- ORR, ferroCxb (oksitlenmiş) ve ferriCxc 1 (indirgenmiş) arasında meydana gelir.

9-10) çok yakından birleşmiştir çünkü çoklu enzim kompleksi sitokrom oksidazda meydana gelirler. 2 ferro Txa (Fe2+), 2e 2 ferro Txa3'ü (Fe3+) aktarır.

Tskha (Fe2+) oksitlenir, Tskha3 (Fe3+) indirgenir

BO ve OF'nin ayrılması

Bazı lipofilik maddeler(2,4-dinitrofenol, bazı ilaçlar, yağ asitleri), hidrojen iyonlarını ATP sentaz kanalını atlayarak iç mitokondriyal membrandan matrise taşıyabilir. Sonuç olarak proton gradyanı azalır ve ATP sentezi durur. Bu fenomene denir ayrılık, ve maddeler - bölücüler Solunum ve fosforilasyon.

OF ayırıcıların prototipleri

2,4-dinitrofenol, OF'nin klasik bir ayırıcısıdır. Zehirli ama bir zamanlar obezite karşıtı ilaç olarak kullanılmıştı.

Dikumarol - benzer bir etkiye sahiptir ve antikoagülan olarak kullanılır

Ca2+'nın mitokondriye taşınması aynı zamanda elektron taşınması ve OF arasındaki ilişkiyi de değiştirir.

Enzim toplulukları

Mitokondride CP'de yer alan membrana bağlı enzimler doğrusal olarak konumlandırılmaz ancak 4 kompleks halinde birleştirilir: 1 kompleks FP(FMN), 2 kompleks FP(FAD), 3 kompleks Cxb ve Cxc1, 4 – Cxa ve Cxa3

Enzimler, kavram. Enzimlerin ve inorganik katalizörlerin etkisindeki benzerlikler. Enzimlerin genel özellikleri.

Enzimler, hayvan organizmalarında biyokimyasal reaksiyonları hızlandıran, protein niteliğindeki biyolojik katalizörlerdir.

Benzerlikler: 1) enzim ve inorganik katalizör aktivasyon enerjisini azaltır;

2) enzim ve inorganik. kedi. yalnızca enerjisel olarak mümkün olan reaksiyonları hızlandırır;

3) fer. ve org.cat olmayan. reaksiyonun yönünü değiştirmeyin, tersinir bir reaksiyonun dengesini bozmayın, yalnızca dengenin başlangıcını hızlandırın;

4) fer. ve org.cat olmayan. reaksiyon sırasında tüketilmez ve son reaksiyon ürünlerinin bir parçası değildir.

Genel özellikler: Enzimlerin genel özellikleri aynı zamanda enzimler ile sıra dışı katagoriler arasındaki farklardır:

· Enzimler protein yapısındadır, dolayısıyla proteinlere özgü özelliklere sahiptirler;

· Enzimler karmaşık bir yapıya sahiptir;

· Enzimlerin hem substrat hem de eylem özgüllüğü açısından yüksek özgüllüğü vardır;

· Enzimler, enzimin substrata olan yüksek afinitesinden dolayı yüksek biyolojik aktiviteye sahiptirler ve aktivasyon enerjisini çok daha güçlü bir şekilde azaltırlar. Enzim aktivitesi için ölçüm birimi kataldir;

· Enzimler ılımlı koşullar altında çalışır (T-37-45'te, basınç 1 atm.);

· Enzimler kontrollü aktiviteye sahip katalizörlerdir.

Soru 18. Enzimler ve inorganik katalizörler arasındaki benzerlikler ve farklılıklar. Enzimatik reaksiyonların hızının sıcaklığa, pH'a bağımlılığı. Spesifiklik türleri.

Basit ve karmaşık enzimlerin yapısı (örneğin hidrolazlar, dehidrojenazlar).

Bileşimlerine göre enzimler basit ve karmaşık olarak ikiye ayrılır.

Basit enzimler aminoasitlerden oluşur. Bunlar gastrointestinal sistem enzimlerini içerir - a-amilaz, pepsin, trypsin, lipaz, vb. Tüm bu enzimler sınıf 3 - hidrolazlara aittir.

Kompleks enzimler protein kısmı olan apoenzim ve protein olmayan kısım olan kofaktörden oluşur. Katalitik olarak aktif enzim-kofaktör kompleksine holoenzim denir. Birçoğu vitamin türevleri olan metal iyonları ve organik bileşikler kofaktör görevi görebilir.

Örneğin oksidoredüktazlar kofaktör olarak Fe²+, Cu²+, Mn²+, Mg²+ kinazları kullanır; Hidrojen peroksiti nötralize eden bir enzim olan glutatyon peroksidaz selenyum gerektirir.

Koenzimler, protein kısmına gevşek bir şekilde bağlanan organik maddelerdir. Örneğin, NAD'a bağlı dehidrojenazlar, protein ve koenzimler NAD, NADP, PP vitamini türevlerinden oluşur.

Protez grup, bir apoenzim ile sıkı bir şekilde (çoğunlukla kovalent olarak) ilişkili olan bir koenzimdir. Örneğin flavin dehidrojenazlar protein ve protez grupları FAD, FMN ve B2 vitamini türevlerinden oluşur. Apoenzim, enzimin hareketinin yönünü veya özgüllüğünü belirler.

. Enzimlerin genel özellikleri: özgüllük, sıcaklığın etkisi, ortamın pH'ının enzim aktivitesine etkisi.

Enzimlerin aktivitesi sıcaklık, ortamın pH'ı ve çözeltilerin iyonik gücünden etkilenir.

Enzimler kimyasal yapı olarak protein olduklarından sıcaklığın 45-50˚C'nin üzerine çıkması termal denatürasyona neden olur ve enzimler inaktive olur (kas miyokinazı, papain hariç).

Düşük sıcaklıklar enzimleri yok etmez, sadece onların etkisini durdurur. Enzim aktivitesinin ortaya çıkması için en uygun sıcaklık 37-40˚C'dir.

Enzimlerin aktivitesi çevrenin reaksiyonundan etkilenir. Enzimin maksimum aktivite gösterdiği ortamın pH değerine, bu enzimin faaliyet gösterebileceği ortamın optimum pH'ı denir. Enzim etkisi için optimum pH, 6,0-8,0 arasındaki fizyolojik aralıkta yer alır. İstisnalar: pH optimumu 2,0 olan pepsin; arginaz – optimum pH 10.0'dır.

Enzimlerin özgüllüğü vardır. Birkaç tür spesifiklik vardır:

1. Mutlak özgüllük - enzim yalnızca bir substratla etkileşime girer. Örneğin üreaz, ürenin hidrolizini hızlandırır ancak tiyoüreyi parçalamaz.

2. Stereospesifiklik - enzim, spesifik bir optik ve geometrik izomer ile etkileşime girer.

3. Mutlak grup özgüllüğü - enzimler, bağın doğasına ve bu bağı oluşturan bileşiklere göre özgüldür. Örneğin, a-amilaz, iki glikoz molekülünden oluşan bir maltoz molekülündeki a-glikosidik bağı keser, ancak bir glikoz molekülü ve bir fruktoz molekülünden oluşan bir sakaroz molekülünü ayırmaz.

4. Göreceli grup özgüllüğü. Bu durumda enzimler yalnızca bağa göre spesifiktir ancak bu bağı oluşturan bileşiklere karşı kayıtsızdır. Örneğin, proteazlar çeşitli proteinlerdeki peptit bağlarının hidrolizini hızlandırır, lipazlar ise yağlardaki ester bağlarının parçalanmasını hızlandırır.

Soru 19 Enzim aktivatörleri ve inhibitörleri. Eylemlerinin mekanizması. Geri döndürülebilir ve geri döndürülemez, rekabetçi ve rekabetçi olmayan engelleme. Tıpta rekabetçi inhibisyon ilkesinin kullanılması.

.Enzim aktivatörleri ve inhibitörleri, etki mekanizmaları ve önemi.

Kimyasal reaksiyonların hızı çeşitli maddelerden etkilenir. Etkilerinin niteliğine göre maddeler, enzim aktivitesini artıran aktivatörlere ve enzim aktivitesini baskılayan inhibitörlere (felç ediciler) ayrılır.

Enzim aktivasyonuna şunlar neden olabilir:

1. Kofaktörlerin varlığı – metal iyonları Fe²+, Mg²+, Mn²+, Cu²+, Zn²+, ATP, lipoik asit.

2. Kısmi proteolizleri.

Gastrointestinal sistemin enzimleri aktif olmayan formlar - zimojenler formunda üretilir. Çeşitli faktörlerin etkisi altında peptit, aktif bir merkez oluşturacak şekilde bölünür ve zimojen, enzimin aktif formuna dönüştürülür.

Pepsinojen HCl pepsin + peptit

Tripsinojen enterokinaz trypsin + peptid

Bu tür aktivasyon, gastrointestinal sistem hücrelerini kendi kendine sindirimden korur.

3. Fosforilasyon ve defosforilasyon. Örneğin:

aktif değil lipaz + ATP → lipaz-fosfat (aktif lipaz);

lipaz-fosfat + H3PO4 → lipaz (aktif olmayan lipaz)

İnhibitörler, eylemlerinin niteliğine göre geri dönüşümlü ve geri döndürülemez olarak ikiye ayrılır. Bu ayrım, inhibitör ile enzim arasındaki bağlantının gücüne dayanmaktadır.

Tersinir inhibitörler, bir enzimle kovalent olmayan bir şekilde etkileşime giren ve enzimden ayrılabilen bileşiklerdir.

Geri dönüşümsüz inhibitörler, enzimle kovalent, güçlü bağlar oluşturan bileşiklerdir.

Geri dönüşü olmayan inhibisyon spesifik veya spesifik olmayabilir.

Spesifik inhibisyon ile inhibitörler, aktif bölgenin bireysel fonksiyonel gruplarına bağlanarak belirli enzimlerin etkisini inhibe eder. Örneğin tiyol zehirleri, aktif merkezi SH gruplarını içeren enzimleri inhibe eder; karbon monoksit (CO), aktif bölgesinde Fe²+ bulunan enzimleri inhibe eder.

Spesifik olmayan inhibitörler tüm enzimlerin etkisini engeller. Bunlar, tüm denatüre edici faktörleri (yüksek sıcaklık, organik ve mineral asitler, ağır metal tuzları vb.) içerir.

Geri dönüşümlü inhibisyon rekabetçi olabilir. Bu durumda inhibitör, substratın yapısal bir analoğudur ve aktif merkezin substrat bağlanma bölgesine bağlanmak için onunla rekabet eder.

Rekabetçi inhibisyonun ayırt edici bir özelliği, substrat konsantrasyonunun arttırılmasıyla zayıflatılabilmesi veya tamamen ortadan kaldırılabilmesidir.

Sitrat döngüsündeki bir enzim olan süksinat dehidrojenaz (SDH), süksinatı dehidrojenleyerek fumarat haline dönüştürür. Yapısal olarak süksinata benzeyen malonat, LDH'nin aktif bölgesine bağlanır ancak dehidrojene edilemez. Bu nedenle malonat, SDH'nin rekabetçi bir inhibitörüdür.

Birçok ilaç rekabetçi enzim inhibitörleridir. Örneğin, patojenik mikroorganizmaların ana büyüme faktörü olan para-aminobenzoik asidin (PABA) yapısal analogları olan sülfonamid ilaçları, enzimin aktif merkezinin substrat bağlanma bölgesine bağlanmak için onunla rekabet eder. Sülfonamid ilaçlarının antimikrobiyal etkisi buna dayanmaktadır.