Enzimler, tüm hücresel süreçlerin ilerlemesine yardımcı olan küresel proteinlerdir. Tüm katalizörler gibi, reaksiyonu tersine çeviremezler, ancak hızlandırmaya hizmet ederler.
Hücredeki enzimlerin lokalizasyonu
Hücrenin içinde, bireysel enzimler genellikle bulunur ve kesin olarak tanımlanmış organellerde hareket eder. Enzimlerin lokalizasyonu, hücrenin bu bölümünün genellikle gerçekleştirdiği işlevle doğrudan ilişkilidir.
Glikoliz enzimlerinin neredeyse tamamı sitoplazmada bulunur. Trikarboksilik asit döngüsünün enzimleri mitokondriyal matriste bulunur. Hidrolizin aktif maddeleri lizozomlarda bulunur.
Hayvanların ve bitkilerin bireysel dokuları ve organları sadece enzim setinde değil, aynı zamanda aktivitelerinde de farklılık gösterir. Dokuların bu özelliği klinikte bazı hastalıkların teşhisinde kullanılmaktadır.
Dokulardaki enzimlerin aktivitesinde ve setinde yaşa bağlı özellikler de vardır. Doku farklılaşması sırasında embriyonik gelişim sırasında en açık şekilde görülürler.
Enzim terminolojisi
Her biri enzimlerin özelliklerini farklı ölçüde dikkate alan birkaç adlandırma sistemi vardır.
- Önemsiz. Maddelerin isimleri rastgele verilmiştir. Örneğin, pepsin (pepsis - "sindirim", Yunanca) ve tripsin (tripsis - "ince", Yunanca)
- Rasyonel. Enzimin adı, substrattan ve "-ase" sonundan oluşur. Örneğin, amilaz nişastanın hidrolizini hızlandırır (amilo - "nişasta", Yunanca).
- Moskova. 1961'de 5. Uluslararası Biyokimya Kongresi'nde Uluslararası Enzim Adlandırma Komisyonu tarafından kabul edilmiştir. Maddenin adı, substrattan ve enzim tarafından katalize edilen (hızlandırılan) reaksiyondan oluşur. Enzimlerin işlevi, bir atom grubunu bir molekülden (substrat) diğerine (alıcı) aktarmak ise, katalizörün adı alıcının kimyasal adını içerir. Örneğin, bir amino grubunun alaninden 2-hidroksiglutarik aside transfer edilmesi reaksiyonunda alanin: 2-oksoglutarat aminotransferaz enzimi yer alır. İsim şunu yansıtıyor:
- substrat - alanin;
- alıcı - 2-oksoglutarik asit;
- reaksiyonda bir amino grubu transfer edilir.
Uluslararası Komisyon, sürekli güncellenen, bilinen tüm enzimlerin bir listesini derlemiştir. Bunun nedeni yeni maddelerin keşfedilmesidir.
Enzimlerin sınıflandırılması
Enzimleri gruplara ayırmanın iki yolu vardır. İlki, bu maddelerin iki sınıfını sunar:
- basit - sadece proteinden oluşur;
- kompleks - bir protein kısmı (apoenzim) ve koenzim adı verilen protein olmayan bir kısım içerir.
Protein olmayan kısmakompleks enzim vitaminleri içerebilir. Diğer maddelerle etkileşim, aktif merkez aracılığıyla gerçekleşir. Tüm enzim molekülü sürece katılmaz.
Enzimlerin özellikleri diğer proteinler gibi yapıları tarafından belirlenir. Buna bağlı olarak, katalizörler yalnızca tepkimelerini hızlandırır.
İkinci sınıflandırma yöntemi, maddeleri enzimlerin işlevine göre ayırır. Sonuç altı sınıftır:
- oksidoredüktaz;
- transferazlar;
- hidrolazlar;
- izomeraz;
- liyaz;
- ligazlar.
Bunlar genel kabul görmüş gruplardır, sadece içlerindeki enzimleri düzenleyen reaksiyon türlerinde farklılık göstermezler. Farklı gruplara ait maddeler farklı yapılara sahiptir. Ve bu nedenle bir hücredeki enzimlerin işlevleri aynı olamaz.
Oksidoredüktazlar - redoks
Birinci grup enzimlerin ana işlevi redoks reaksiyonlarını hızlandırmaktır. Karakteristik bir özellik: elektronların veya hidrojen atomlarının ilk substrattan son alıcıya aktarıldığı oksidatif enzim zincirleri oluşturma yeteneği. Bu maddeler çalışma prensibine veya reaksiyondaki iş yerine göre ayrılırlar.
- Aerobik dehidrojenazlar (oksidazlar), elektronların veya protonların doğrudan oksijen atomlarına transferini hızlandırır. Anaerobik olanlar da aynı eylemleri gerçekleştirir, ancak elektronların veya hidrojen atomlarının oksijen atomlarına aktarımı olmadan ilerleyen reaksiyonlarda.
- Birincildehidrojenazlar, oksitlenmiş maddeden (birincil substrat) hidrojen atomlarının çıkarılması sürecini katalize eder. İkincil - ikincil substrattan hidrojen atomlarının çıkarılmasını hızlandırın, bunlar birincil dehidrojenaz kullanılarak elde edildi.
Başka bir özellik: Çok sınırlı sayıda koenzim (aktif gruplar) içeren iki bileşenli katalizörler olduklarından, çok çeşitli redoks reaksiyonlarını hızlandırabilirler. Bu, çok sayıda seçenekle sağlanır: aynı koenzim, farklı apoenzimlere katılabilir. Her durumda, kendi özelliklerine sahip özel bir oksidoredüktaz elde edilir.
Bu gruptaki enzimlerin göz ardı edilemeyecek başka bir işlevi daha vardır - enerji salınımı ile ilişkili kimyasal süreçlerin seyrini hızlandırırlar. Bu tür reaksiyonlara ekzotermik denir.
Transferazlar - taşıyıcılar
Bu enzimler, moleküler kalıntıların ve fonksiyonel grupların transfer reaksiyonlarını hızlandırma işlevini yerine getirir. Örneğin, fosfofruktokinaz.
Sekiz katalizör grubu, aktarılan gruba göre ayırt edilir. Bunlardan sadece birkaçına bakalım.
- Fosfotransferazlar - fosforik asit kalıntılarının transferine yardımcı olur. Hedefe göre alt sınıflara ayrılırlar (alkol, karboksil ve diğerleri).
- Aminotransferazlar – amino asit transaminasyon reaksiyonlarını hızlandırır.
- Glikosiltransferazlar - glikozil kalıntılarını fosfor ester moleküllerinden mono- ve polisakarit moleküllerine aktarın. Tepkiler sağlayınbitkilerde ve hayvanlarda oligo veya polisakkaritlerin parçalanması ve sentezi. Örneğin sakarozun parçalanmasında rol alırlar.
- Asiltransferazlar, karboksilik asit kalıntılarını aminlere, alkollere ve amino asitlere aktarır. Asil-koenzim-A, evrensel bir asil grubu kaynağıdır. Aktif bir asiltransferaz grubu olarak kabul edilebilir. Asetik asit açil en yaygın olarak tolere edilir.
Hidrolazlar - suyla bölün
Bu grupta enzimler, suyun dahil olduğu organik bileşiklerin parçalanma (daha az sıklıkla sentez) reaksiyonları için katalizör görevi görür. Bu grubun maddeleri hücrelerde ve sindirim sıvısında bulunur. Gastrointestinal sistemdeki katalizör molekülleri tek bileşenden oluşur.
Bu enzimlerin yeri lizozomlardır. Hücredeki enzimlerin koruyucu işlevlerini yerine getirirler: zardan geçen yabancı maddeleri parçalarlar. Ayrıca, hücrenin artık ihtiyaç duymadığı, lizozomların emir olarak anıldığı maddeleri de yok ederler.
Diğer "takma adları" hücre intiharlarıdır, çünkü bunlar hücre otolizinin ana aracıdır. Bir enfeksiyon meydana gelirse, iltihaplanma süreçleri başlar, lizozom zarı geçirgen hale gelir ve hidrolazlar sitoplazmaya girerek yolundaki her şeyi ve hücreyi yok eder.
Birkaç tür katalizörü bu gruptan ayırın:
- esterazlar - alkol esterlerinin hidrolizinden sorumludur;
- glikosidazlar - bağlı olarak glikozitlerin hidrolizini hızlandırırhangi izomeri etkilerler, α- veya β-glikosidazlar salgılarlar;
- peptit hidrolazlar, proteinlerdeki peptit bağlarının hidrolizinden ve belirli koşullar altında sentezlerinden sorumludur, ancak bu protein sentezi yöntemi canlı bir hücrede kullanılmaz;
- amidazlar - asit amidlerin hidrolizinden sorumludur, örneğin üreaz, ürenin amonyak ve suya parçalanmasını katalize eder.
İzomerazlar - molekülün dönüşümü
Bu maddeler tek bir molekül içindeki değişiklikleri hızlandırır. Geometrik veya yapısal olabilirler. Bu birçok şekilde olabilir:
- hidrojen atomlarının transferi;
- fosfat grubunu hareket ettirmek;
- uzaydaki atom gruplarının düzenini değiştirme;
- çift bağı hareket ettirmek.
İzomerizasyon organik asitler, karbonhidratlar veya amino asitler olabilir. İzomerazlar, aldehitleri ketonlara dönüştürebilir ve bunun tersine, cis formunu trans formuna yeniden düzenleyebilir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu gruba ait enzimlerin hangi işlevi yerine getirdiğini daha iyi anlamak için izomerlerdeki farklılıkları bilmek gerekir.
Liases bağları keser
Bu enzimler, organik bileşiklerin bağlarla hidrolitik olmayan parçalanmasını hızlandırır:
- karbon-karbon;
- fosfor-oksijen;
- karbon-sülfür;
- karbon-azot;
- karbon-oksijen.
Bu durumda karbondioksit, su, amonyak gibi basit ürünler açığa çıkar ve çift bağlar kapanır. Bu tepkimelerin çok azı ters yönde gidebilir, karşılık gelen enzimler uygun tepkimelerde bulunur.bu koşullar altında sadece bozunma değil, aynı zamanda sentez süreçlerini de katalize eder.
Liases, kopardıkları bağın türüne göre sınıflandırılır. Onlar karmaşık enzimlerdir.
Ligaz çapraz bağlantıları
Bu gruptaki enzimlerin temel işlevi sentez reaksiyonlarını hızlandırmaktır. Onların özelliği, biyosentetik sürecin uygulanması için enerji sağlayabilen maddelerin çürümesi ile yaratılışın konjugasyonudur. Oluşturulan bağlantı türüne göre altı alt sınıf vardır. Bunlardan beşi liyaz alt gruplarıyla aynıdır ve altıncısı nitrojen-metal bağının oluşturulmasından sorumludur.
Bazı ligazlar özellikle önemli hücre süreçlerinde yer alır. Örneğin, DNA ligaz, deoksiribonükleik asidin replikasyonunda rol oynar. Yeni fosfodiester bağları oluşturarak tek iplikli kopuklukları çapraz bağlar. Okazaki parçalarını birbirine bağlayan o.
Aynı enzim genetik mühendisliğinde aktif olarak kullanılmaktadır. Bilim adamlarının ihtiyaç duydukları parçalardan DNA moleküllerini bir araya getirerek benzersiz deoksiribonükleik asit zincirleri oluşturmasına olanak tanır. İçine herhangi bir bilgi girilebilir, böylece gerekli proteinlerin üretimi için bir fabrika oluşturulabilir. Örneğin, bir bakterinin DNA'sına insülin sentezinden sorumlu bir parça dikebilirsiniz. Ve hücre kendi proteinlerini çevirdiğinde, aynı zamanda tıbbi amaçlar için gerekli olan faydalı bir maddeyi de yapacaktır. Geriye sadece temizlemek kalıyor ve bu birçok hasta insana yardımcı olacak.
Enzimlerin vücuttaki devasa rolü
Yapabilirlerreaksiyon hızını on kattan fazla arttırın. Sadece hücrenin normal çalışması için gereklidir. Ve enzimler her reaksiyonda yer alır. Bu nedenle, vücuttaki enzimlerin işlevleri, devam eden tüm süreçler gibi çeşitlidir. Ve bu katalizörlerin başarısızlığı ciddi sonuçlara yol açar.
Enzimler gıdada, hafif sanayide, tıpta yaygın olarak kullanılırlar: peynir, sosis, konserve yapmak için kullanılırlar ve çamaşır tozlarının bir parçasıdırlar. Ayrıca fotoğraf malzemelerinin üretiminde de kullanılırlar.
