Ензим - Лексикон за хемија

Металоензими содржат метални јони како состојки (на пр. оксидоредуктази Fe 2+ и Fe 3+, оксидази Cu 2+, дехидрогенази Zn 2+, нитрогеназа Mo 2+ и α-амилаза Ca 2+) или се предизвикани од кооперативно влијание на метал Јони оптимизирани во нивната ефикасност (на пример, Zn 2+ во ацилази и Mg 2+ во хексокиназа и карбоксилаза).

Аминокиселините вклучени во формирањето на активниот центар на Е. честопати се наоѓаат многу далеку во примарната структура, но доаѓаат во непосредна близина поради просторното преклопување на полипептидниот ланец. Честопати активниот центар на Е. кој припаѓа на истата група покажува неверојатна кореспонденција. Значи содржат z. Б. животинските серински протеази трипсин, химотрипсин, еластаза, тромбин и плазмин имаат реактивен серински остаток во активниот центар, кој е опкружен со остатоци од аспарагинска киселина и хистидин. За ваквите поврзани Е. се претпоставува еволуција која започнува од заеднички примарен ензим.

Формирањето на Е. генерално се одвива според принципите на биосинтезата на протеините. Е. кои постојано се формираат во клетката се нарекуваат конститутивна Е.. наречен, се произведува Е. произведено само под одредени услови на раст или кога е потребно адаптивни Е.. Во последното се прави разлика помеѓу индуктивна Е.., кои се јавуваат во поголеми количини и со зголемена активност под влијание на индуктор, супстратот на предметниот ензим или странски молекули, на пр. Б. фармацевтски производи или пестициди, дејствуваат и потиснувачки Е.., чија синтеза може да биде блокирана од одредени супстанции, особено од крајните производи на биосинтетскиот ланец.

Механизам на дејствување. Во сите ензимски реакции, специфичната интермолекуларна интеракција помеѓу ензимот (Е) и подлогата (С) првично формира ензимски-супстратен комплекс (ES), кој се преуредува во активиран комплекс со промена на конформацијата на протеинската компонента, а потоа и во ензимскиот производ (ЕП) поминува. Производот се ослободува од комплексот ЕП со дисоцијација и ензимот се повлекува. Делумните чекори на реакцијата може да се формулираат на следниов начин:

E + S

ИТ

ЕП

П + Е.

Стрелките за рамнотежа покажуваат дека сите чекори на реакција се реверзибилни. Обратните реакции се особено важни кога нивната конверзија на слободна енергија е само мала, на пр. Б. со трансертификации или трансаминации. Со промена на концентрациите на рамнотежата, рамнотежата може да се префрли на двете страни. Се менува рамнотежа на пр. Б. исто така се одвива кога производот за реакција се спроведува побрзо во следната реакција отколку што се појавува во првата. Кај Е., кои се ефикасни само заедно со коензим (C), ова често зафаќа дел од молекулата (x) разделен од подлогата (S 1 x), на пр. Атоми на водород во оксидоредуктазите, тогаш е самиот како коензим (Cx), z. B. CH2, преземен од ензим (Е 2), кој потоа x, z. B. 2 H, трансфери на втора подлога:

E 1 + S 1 H2 + C

[E 1 CÂ · S 1 H2]

E 1 + S 1 + CH2;

CH2 + E 2 + S 2

[Е 2 Â · С 2 Â · CH2]

E 2 + C + S 2 H2.

Брзината на ензимски катализираната реакција зависи особено од високата концентрација на подлогата во областа на активниот центар, од оптималната орбитална ориентација на реагирачките молекули, како и од брзата промена на конформацијата на протеинската компонента и брзината на распаѓање на ЕП комплексот. Со дадена количина на ензим, стапката на реакција се зголемува со зголемување на концентрацијата на подлогата. Според Михаилис и Ментен, следното се однесува на ензимската реакција со подлогата

во кои v0 е почетната брзина, В.максимална максимална брзина, [S] концентрација на подлогата и К.М Михаилис-Ментен константа значи. К.М е концентрација на подлогата при која се постигнува половина од максималната брзина на реакција. Висина К.М вредностите означуваат дека Е. имаат само мал афинитет кон подлогата. Во дијаграмот на подлогата-брзина, E. карактеризирано со равенката Михаилис-Ментен покажува хиперболична крива на ензимската карактеристика. Алостерични Е. покажуваат сигмоиден (S-облик) тек на карактеристиката. Тука ефекторното врзување доведува до многу брза промена во тродимензионалната протеинска структура, при што конформациските промени што произлегуваат од една под-единица можат да бидат пренесени во други под-единици на ензимската молекула.

Ензими. Сл.: Поедноставена претстава на расцеп на пептидна врска со химотрипсин. R1 и R2 претставуваат странични ланци на аминокиселини 1 и 2.

Ензимски единици. Да се ​​утврди Ензимска активност Во реакцијата катализирана од одредена количина на ензим, намалувањето на подлогата со текот на времето или зголемувањето на подлогата или зголемувањето на производот на реакција обично се одредува спектроскопски.

Според спецификациите на Меѓународната комисија за ензими на IUPAC, a Ензимска единица (1 U) количината на E. која под стандардни услови ја катализира конверзијата на 1 μmol подлога во минута. Каталитичката единица катал, симбол кат, беше воведена како нова меѓународна единица во 1972 година. 1 kat е количина на ензимска активност што претвора 1 mol супстрат во секунда. Микрокаталот (μkat), нанокаталот (nkat) и пикокаталот (pkat) беа одобрени како под-единици. За конверзија помеѓу единиците важи следново: 1 kat = 6Â · 10 7 U или 1 U = 16,67 nkat.

Од страна на а Ензимната молекула или бројот на молекули на супстрат претворени во минута од активен центар се нарекува молекуларна активност (порано Променете го бројот) назначен. Со обрт од 36 милиони молекули на супстрат во минута, Е. карбонска анхидраза Ц покажува особено висока активност.

Екстракција. Е. може да се добие од депозити на животни, зеленчук или микроби. За изолација од животинско ткиво, претежно само одредени органи, на пр. B. панкреасот или бубрезите пораснале. По хомогенизација на материјалот, Е. се извлекуваат директно со соодветни пуферни раствори или најпрво на ниски температури со органски растворувач, на пр. Б.ацетон, преработен во сув прашок. Зеленчук Е. на пр. B. папаинот е изолиран од исцедените сокови што се добиваат од механички смачканиот растителен материјал. Концентрацијата и финото прочистување на Е. се одвиваат преку врнежи и процеси на адсорпција, како и преку ултрафилтрација.

Ферментацијата со микроорганизми и мутанти е од огромно значење за техничкото производство на Е. Производството се одвива дисконтинуирано во ферменти со капацитет до 100.000 литри; времето на ферментација е од 50 до 150 часа. Изолацијата е едноставна ако Е. се излачуваат вонклеточно во филтратот на културата, на пр. B. со бактериски протеази и амилази произведени на скала од 500 t/a. Повеќето Е. се формираат интрацелуларно, така што најчесто стабилниот клеточен wallид на микроорганизмите мора прво да биде механички уништен, на пр. B. во хомогенизатор под висок притисок или во мелници за агитатор.

Значење и употреба. Предностите на ензимската катализа, овозможувајќи реакции без нуспроизводи со високи приноси под благи услови, сè повеќе се користат во пракса. Технички области на примена се првенствено детергент, храна, пијалоци и фармацевтска индустрија (Таб. 2). Значителен напредок во ензимската технологија беше постигнат преку имобилизација на Е. (имобилизирани ензими).

Ензими. Таб. 2: Техничка употреба на ензими (избор).