Enzimat janë proteina globulare që ndihmojnë të gjitha proceset qelizore të vazhdojnë. Si të gjithë katalizatorët, ata nuk mund ta kthejnë reagimin, por shërbejnë për ta përshpejtuar atë.
Lokalizimi i enzimave në qelizë
Brenda qelizës, enzimat individuale zakonisht përmbahen dhe veprojnë në organele të përcaktuara rreptësisht. Lokalizimi i enzimave lidhet drejtpërdrejt me funksionin që kryen zakonisht kjo pjesë e qelizës.
Pothuajse të gjitha enzimat e glikolizës ndodhen në citoplazmë. Enzimat e ciklit të acidit trikarboksilik janë në matricën mitokondriale. Substancat aktive të hidrolizës përmbahen në lizozome.
Indet dhe organet individuale të kafshëve dhe bimëve ndryshojnë jo vetëm në grupin e enzimave, por edhe në aktivitetin e tyre. Kjo veçori e indeve përdoret në klinikë në diagnostikimin e sëmundjeve të caktuara.
Ka gjithashtu veçori të lidhura me moshën në aktivitetin dhe grupin e enzimave në inde. Ato janë më qartë të dukshme gjatë zhvillimit embrional gjatë diferencimit të indeve.
Nomenklatura e enzimave
Ka disa sisteme emërtimi, secila prej të cilave merr parasysh vetitë e enzimave në një masë të ndryshme.
- I parëndësishëm. Emrat e substancave jepen në mënyrë të rastësishme. Për shembull, pepsina (pepsis - "tretje", greqisht) dhe tripsina (tripsis - "i hollë", greqisht)
- Racionale. Emri i enzimës përbëhet nga substrati dhe mbaresa "-ase". Për shembull, amilaza përshpejton hidrolizën e niseshtës (amylo - "amidon", greqisht).
- Moskë. Ai u miratua në vitin 1961 nga Komisioni Ndërkombëtar për Nomenklaturën e Enzimeve në Kongresin e 5-të Ndërkombëtar të Biokimisë. Emri i substancës përbëhet nga substrati dhe reaksioni që katalizohet (përshpejtohet) nga enzima. Nëse funksioni i enzimave është të transferojnë një grup atomesh nga një molekulë (substrat) në një tjetër (pranues), emri i katalizatorit përfshin emrin kimik të pranuesit. Për shembull, në reaksionin e transferimit të një grupi amino nga alanina në acidin 2-hidroksiglutarik, përfshihet enzima alanine: aminotransferaza 2-oksoglutarate. Emri pasqyron:
- substrat - alaninë;
- akceptor - acid 2-oksoglutarik;
- një grup amino transferohet në reaksion.
Komisioni Ndërkombëtar ka përpiluar një listë të të gjitha enzimave të njohura, e cila përditësohet vazhdimisht. Kjo është për shkak të zbulimit të substancave të reja.
Klasifikimi i enzimave
Ka dy mënyra për të ndarë enzimat në grupe. E para ofron dy klasa të këtyre substancave:
- e thjeshtë - përbëhet vetëm nga proteina;
- kompleks - përmbajnë një pjesë proteinike (apoenzimë) dhe një pjesë jo proteinike të quajtur koenzimë.
Në pjesën jo proteinikeenzima komplekse mund të përfshijë vitamina. Ndërveprimi me substanca të tjera ndodh përmes qendrës aktive. E gjithë molekula e enzimës nuk merr pjesë në proces.
Vetitë e enzimave, si proteinat e tjera, përcaktohen nga struktura e tyre. Në varësi të tij, katalizatorët përshpejtojnë vetëm reagimet e tyre.
Metoda e dytë e klasifikimit i ndan substancat sipas funksionit të enzimave. Rezultati është gjashtë klasa:
- oksidoreduktazë;
- transferaza;
- hidrolaza;
- izomerazë;
- lyases;
- ligaza.
Këto janë grupe të pranuara përgjithësisht, ato ndryshojnë jo vetëm në llojet e reaksioneve që rregullojnë enzimat në to. Substancat e grupeve të ndryshme kanë struktura të ndryshme. Prandaj, funksionet e enzimave në një qelizë nuk mund të jenë të njëjta.
Oksidoreduktaza - redoks
Funksioni kryesor i enzimave të grupit të parë është përshpejtimi i reaksioneve redoks. Një tipar karakteristik: aftësia për të formuar zinxhirë enzimash oksiduese në të cilat elektronet ose atomet e hidrogjenit transferohen nga substrati i parë në pranuesin përfundimtar. Këto substanca ndahen sipas parimit të punës ose vendit të punës në reaksion.
- Dehidrogjenazat aerobike (oksidazat) përshpejtojnë transferimin e elektroneve ose protoneve drejtpërdrejt në atomet e oksigjenit. Ato anaerobe kryejnë të njëjtat veprime, por në reaksione që vazhdojnë pa transferimin e elektroneve ose atomeve të hidrogjenit në atomet e oksigjenit.
- Filloredehidrogjenazat katalizojnë procesin e largimit të atomeve të hidrogjenit nga substanca e oksiduar (substrati primar). Sekondar - përshpejtoni heqjen e atomeve të hidrogjenit nga substrati sekondar, ato u morën duke përdorur dehidrogjenazën parësore.
Një veçori tjetër: duke qenë katalizatorë me dy komponentë me një grup koenzimash (grupe aktive) shumë të kufizuar, ata mund të përshpejtojnë një shumëllojshmëri të gjerë reaksionesh redoks. Kjo arrihet nga një numër i madh opsionesh: e njëjta koenzimë mund të bashkojë apoenzima të ndryshme. Në çdo rast, përftohet një oksidoreduktazë e veçantë me vetitë e veta.
Ekziston një funksion tjetër i enzimave të këtij grupi, i cili nuk mund të injorohet - ato përshpejtojnë rrjedhën e proceseve kimike që lidhen me çlirimin e energjisë. Reaksione të tilla quhen ekzotermike.
Transferazat - transportuesit
Këto enzima kryejnë funksionin e përshpejtimit të reaksioneve të transferimit të mbetjeve molekulare dhe grupeve funksionale. Për shembull, fosfofruktokinaza.
Tetë grupe katalizatorësh dallohen në bazë të grupit të transferuar. Le të shohim vetëm disa prej tyre.
- Fosfotransferazat - ndihmojnë në transferimin e mbetjeve të acidit fosforik. Ato ndahen në nënklasa sipas destinacionit (alkool, karboksil dhe të tjera).
- Aminotransferazat – përshpejtojnë reaksionet e transaminimit të aminoacideve.
- Glikoziltransferazat - transferojnë mbetjet e glikozilit nga molekulat e esterit të fosforit në molekulat mono- dhe polisakaride. Siguroni reagimezbërthimi dhe sinteza e oligo- ose polisaharideve në bimë dhe kafshë. Për shembull, ato janë të përfshira në zbërthimin e saharozës.
- Aciltransferazat transferojnë mbetjet e acidit karboksilik në amina, alkoole dhe aminoacide. Acil-koenzima-A është një burim universal i grupeve acil. Mund të konsiderohet si një grup aktiv i aciltransferazave. Acili i acidit acetik tolerohet më së shpeshti.
Hidrolaza - e ndarë me ujë
Në këtë grup, enzimat veprojnë si katalizatorë për reaksionet e ndarjes (më rrallë të sintezës) të përbërjeve organike, në të cilat përfshihet uji. Substancat e këtij grupi gjenden në qeliza dhe në lëngun tretës. Molekulat e katalizatorëve në traktin gastrointestinal përbëhen nga një komponent.
Vendndodhja e këtyre enzimave janë lizozomet. Ata kryejnë funksionet mbrojtëse të enzimave në qelizë: zbërthejnë substancat e huaja që kanë kaluar nëpër membranë. Ata gjithashtu shkatërrojnë ato substanca që nuk i nevojiten më qelizës, për të cilat lizozomet u quajtën të rregullt.
Nofka tjetër e tyre është vetëvrasjet e qelizave, pasi ato janë mjeti kryesor për autolizën e qelizave. Nëse ndodh një infeksion, fillojnë proceset inflamatore, membrana e lizozomës bëhet e përshkueshme dhe hidrolazat hyjnë në citoplazmë, duke shkatërruar gjithçka në rrugën e saj dhe duke shkatërruar qelizën.
Ndani disa lloje katalizatorësh nga ky grup:
- esterase - përgjegjëse për hidrolizën e estereve të alkoolit;
- glikozidazat - përshpejtojnë hidrolizën e glikozideve, në varësi tëçfarë izomeri veprojnë, sekretojnë α- ose β-glikozidaza;
- hidrolazat peptide janë përgjegjëse për hidrolizën e lidhjeve peptide në proteina, dhe në kushte të caktuara për sintezën e tyre, por kjo metodë e sintezës së proteinave nuk përdoret në një qelizë të gjallë;
- amidaza - përgjegjëse për hidrolizën e amideve acidike, për shembull, ureaza katalizon zbërthimin e uresë në amoniak dhe ujë.
Izomeraza - transformimi i molekulës
Këto substanca përshpejtojnë ndryshimet brenda një molekule të vetme. Ato mund të jenë gjeometrike ose strukturore. Kjo mund të ndodhë në shumë mënyra:
- transferimi i atomeve të hidrogjenit;
- lëvizja e grupit të fosfatit;
- ndryshimi i renditjes së grupeve atomike në hapësirë;
- lëvizja e lidhjes së dyfishtë.
Izomerizimi mund të jetë acide organike, karbohidrate ose aminoacide. Izomerazat mund të shndërrojnë aldehidet në ketone dhe, anasjelltas, të riorganizojnë formën cis në formën trans dhe anasjelltas. Për të kuptuar më mirë se çfarë funksioni kryejnë enzimat e këtij grupi, është e nevojshme të dihen ndryshimet në izomere.
Liases prenë lidhjet
Këto enzima përshpejtojnë zbërthimin johidrolitik të përbërjeve organike me anë të lidhjeve:
- karbon-karbon;
- fosfor-oksigjen;
- squfur karbon;
- azot karboni;
- karbon-oksigjen.
Në këtë rast, produkte të tilla të thjeshta si dioksidi i karbonit, uji, amoniaku çlirohen dhe lidhjet e dyfishta mbyllen. Pak nga këto reaksione mund të shkojnë në drejtim të kundërt, enzimat përkatëse në drejtimin e duhurnë këto kushte katalizojnë proceset jo vetëm të kalbjes, por edhe të sintezës.
Liaset klasifikohen sipas llojit të lidhjes që thyejnë. Ato janë enzima komplekse.
Ligase ndërlidhje
Funksioni kryesor i enzimave të këtij grupi është përshpejtimi i reaksioneve të sintezës. Veçori e tyre është konjugimi i krijimit me kalbjen e substancave që janë në gjendje të japin energji për zbatimin e procesit biosintetik. Ekzistojnë gjashtë nënklasa sipas llojit të lidhjes së krijuar. Pesë prej tyre janë identike me nëngrupet e liazës dhe i gjashti është përgjegjës për krijimin e lidhjes azot-metal.
Disa ligaza përfshihen në procese veçanërisht të rëndësishme të qelizave. Për shembull, ligaza e ADN-së është e përfshirë në riprodhimin e acidit deoksiribonukleik. Ai ndërlidh thyerjet me një fije, duke krijuar lidhje të reja fosfodiesterike. Është ajo që lidh fragmentet Okazaki.
E njëjta enzimë përdoret në mënyrë aktive në inxhinierinë gjenetike. Ai i lejon shkencëtarët të bashkojnë molekulat e ADN-së nga pjesët që u nevojiten, duke krijuar zinxhirë unikë të acidit deoksiribonukleik. Çdo informacion mund të futet në to, duke krijuar kështu një fabrikë për prodhimin e proteinave të nevojshme. Për shembull, mund të qepni në ADN-në e një bakteri një pjesë që është përgjegjëse për sintezën e insulinës. Dhe kur qeliza do të përkthejë proteinat e veta, në të njëjtën kohë do të bëjë një substancë të dobishme të nevojshme për qëllime mjekësore. Ajo që mbetet është ta pastrohet dhe do të ndihmojë shumë njerëz të sëmurë.
Roli i madh i enzimave në trup
Ata mundenrrisin shpejtësinë e reagimit me më shumë se dhjetë herë. Është thjesht e nevojshme për funksionimin normal të qelizës. Dhe enzimat janë të përfshira në çdo reagim. Prandaj, funksionet e enzimave në trup janë të shumëllojshme, si të gjitha proceset e vazhdueshme. Dhe dështimi i këtyre katalizatorëve çon në pasoja të rënda.
Enzimat përdoren gjerësisht në ushqim, industrinë e lehtë, mjekësi: ato përdoren për të bërë djathëra, salçiçe, ushqime të konservuara dhe janë pjesë e pluhurave larës. Ato përdoren gjithashtu në prodhimin e materialeve fotografike.
