เอ็นไซม์มีกี่ประเภท? กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์ เอนไซม์ของมนุษย์และโรคทางพันธุกรรม

ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ที่มีชีวิตจำนวนมาก เซลล์ถือเป็นหน่วยหนึ่งของสิ่งมีชีวิตซึ่งประกอบด้วยโครงสร้างซึ่งเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีขึ้น องค์ประกอบสำคัญที่ควบคุมการดำเนินการของกระบวนการทางเคมีคือเอนไซม์

บทบาทของเอนไซม์ในร่างกาย

เอนไซม์เป็นโปรตีนที่เร่งการไหลของปฏิกิริยาเคมี ส่วนใหญ่จะทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นการสลายและการก่อตัวของสารใหม่ในร่างกาย

เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมี พวกเขาเร่งกระบวนการชีวิตอย่างมาก พวกเขาควบคุมกระบวนการแยก, การสังเคราะห์, เมแทบอลิซึม, การหายใจ, การไหลเวียนโลหิต, หากไม่มีพวกเขา, ปฏิกิริยาต่อการหดตัวของกล้ามเนื้อและแรงกระตุ้นของเส้นประสาทไม่ผ่าน องค์ประกอบโครงสร้างแต่ละองค์ประกอบมีชุดของเอ็นไซม์เฉพาะของตัวเอง และเมื่อเนื้อหาของเอ็นไซม์หนึ่งถูกแยกออกหรือลดลง การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญจะเกิดขึ้นในร่างกาย นำไปสู่การปรากฏตัวของพยาธิสภาพ

การจำแนกเอนไซม์

ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง เอ็นไซม์มีสองกลุ่ม

• เอนไซม์อย่างง่ายมีลักษณะโปรตีน ร่างกายผลิตเอง
• เอ็นไซม์เชิงซ้อนประกอบด้วยส่วนประกอบโปรตีนและเบสที่ไม่ใช่โปรตีน ส่วนประกอบที่ไม่ใช่โปรตีนไม่ได้ถูกสังเคราะห์ในร่างกายมนุษย์และมาหาเราพร้อมกับสารอาหารที่เรียกว่าโคเอ็นไซม์ สารที่ไม่ใช่โปรตีนที่เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ ได้แก่ วิตามินบี วิตามินซี และธาตุบางชนิด

เอ็นไซม์ถูกจำแนกตามหน้าที่ที่ทำและประเภทของปฏิกิริยาที่พวกมันกระตุ้น

ตามหน้าที่ของเอนไซม์แบ่งออกเป็น:

1. การย่อยอาหารมีหน้าที่ในการสลายสารอาหารส่วนใหญ่พบในน้ำลาย เยื่อเมือก ตับอ่อนและกระเพาะอาหาร เอนไซม์ที่รู้จักคือ:
   • อะไมเลส มันแบ่งน้ำตาลที่ซับซ้อน (แป้ง) ออกเป็นน้ำตาลซูโครสและมอลโตสอย่างง่าย ซึ่งสามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการที่สำคัญของร่างกาย
   • ไลเปสมีส่วนร่วมในการไฮโดรไลซิสของกรดไขมันแบ่งไขมันออกเป็นส่วนประกอบที่ร่างกายดูดซึม
   • โปรตีเอสควบคุมการสลายโปรตีนเป็นกรดอะมิโน
2. เอนไซม์เมตาบอลิซึมควบคุมกระบวนการเผาผลาญในระดับเซลล์มีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์การสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งรวมถึง: adenylate cyclase (ควบคุมการเผาผลาญพลังงาน), โปรตีน kinases และโปรตีน dephosphatase (เกี่ยวข้องกับกระบวนการ phosphorylation และ dephosphorylation)
3. ตัวป้องกันเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาต้านทานของร่างกาย แบคทีเรียที่เป็นอันตรายและไวรัส เอนไซม์ที่สำคัญคือไลโซไซม์ ซึ่งจะทำลายเปลือกของแบคทีเรียที่เป็นอันตราย และกระตุ้นปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันจำนวนหนึ่งที่ปกป้องร่างกายจากปฏิกิริยาการอักเสบ

เอนไซม์แบ่งออกเป็น 6 ประเภทตามประเภทของปฏิกิริยา:

1. ออกซิโดรีดักเตส เอนไซม์จำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยารีดอกซ์
2. โอน เอนไซม์เหล่านี้มีหน้าที่ในการถ่ายโอนกลุ่มอะตอมและมีส่วนร่วมในการสลายและการสังเคราะห์โปรตีน
3. ไฮโดรเลสจับพันธะและส่งเสริมโมเลกุลของน้ำให้รวมอยู่ในองค์ประกอบของสารในร่างกาย
4. ไอโซเมอเรสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยที่สารหนึ่งตัวเข้าสู่ปฏิกิริยาและเกิดสารหนึ่งตัวขึ้น ซึ่งต่อมามีส่วนร่วมในกระบวนการชีวิต ดังนั้นไอโซเมอเรสจึงทำหน้าที่เป็นตัวแปลงของสารต่างๆ
5. Lyases เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาที่สารเมตาบอลิซึมและน้ำเกิดขึ้น
6. Ligases ให้การศึกษา สารที่ซับซ้อนจากสิ่งที่ง่ายกว่า มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์กรดอะมิโน คาร์โบไฮเดรต โปรตีน

เหตุใดการขาดเอนไซม์จึงเกิดขึ้นและเหตุใดจึงเป็นอันตราย

เมื่อขาดเอนไซม์ ความล้มเหลวจึงเริ่มต้นใน ระบบทั่วไปสิ่งมีชีวิตที่นำไปสู่การเจ็บป่วยที่รุนแรง เพื่อรักษาสมดุลของเอ็นไซม์ในร่างกายให้เหมาะสม จำเป็นต้องรักษาสมดุลของอาหาร เนื่องจากสารเหล่านี้สังเคราะห์จากธาตุที่เรารับประทานเข้าไป ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องแน่ใจว่าการบริโภคไมโครอิลิเมนต์, วิตามิน, คาร์โบไฮเดรตที่มีประโยชน์, โปรตีน ส่วนใหญ่จะพบในผลไม้สด ผัก เนื้อไม่ติดมัน เนื้ออวัยวะ และปลา ไม่ว่าจะนึ่งหรืออบ

การรับประทานอาหารที่ไม่ดี การดื่มแอลกอฮอล์ อาหารจานด่วน เครื่องดื่มให้พลังงานและเครื่องดื่มสังเคราะห์ ตลอดจนอาหารที่มีสีย้อมและสารปรุงแต่งรสในปริมาณมาก ส่งผลเสียต่อการทำงานของตับอ่อน เธอเป็นผู้สังเคราะห์เอนไซม์ที่รับผิดชอบในการสลายและการเปลี่ยนแปลงของสารอาหาร ความผิดปกติของการทำงานของเอนไซม์ในตับอ่อนทำให้เกิดโรคอ้วน โรคเฉียบพลันของกระเพาะอาหารและลำไส้ ต่อมา การขาดเอนไซม์ส่งผลต่อการทำงานของระบบหัวใจและระบบทางเดินหายใจตลอดจนลักษณะทั่วไป มีอาการแพ้, ลอกของผิวหนัง, ลักษณะของสิว, เล็บลอก, ผมร่วง

เพื่อกระตุ้นและรักษาการทำงานของตับอ่อน จะมีการเตรียมเอนไซม์พิเศษเข้าไปในอาหาร ซึ่งมีส่วนช่วยในการดูดซึมอาหาร เป็นที่รู้จักหมายถึงเช่น: pancreatin, creon, mezim, festal, cholenzim ใช้อย่างเคร่งครัดตามคำแนะนำของแพทย์ ในขณะเดียวกัน เพื่อการฟื้นตัวเต็มที่ ก็จำเป็นต้องได้รับสารอาหารที่เหมาะสม

ธรรมชาติของโปรตีนที่มีบทบาทต่อร่างกาย

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์

การอธิบายกลไกที่เป็นสาเหตุของกระบวนการเร่งปฏิกิริยาเป็นหนึ่งในงานพื้นฐานและปัญหาเร่งด่วน ไม่เพียงแต่เกี่ยวกับเอนไซม์วิทยาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงชีวเคมีและชีววิทยาระดับโมเลกุลสมัยใหม่ด้วย

นานก่อนที่เอ็นไซม์บริสุทธิ์จะมีขึ้นและธรรมชาติของพวกมันถูกอธิบายอย่างชัดเจน เชื่อกันว่าการจับกันของเอ็นไซม์กับซับสเตรตมีความสำคัญต่อกระบวนการของเอนไซม์ ความพยายามในการค้นหาสารประกอบเชิงซ้อนของเอนไซม์ที่มีสารตั้งต้นเป็นเวลานานไม่ได้นำไปสู่ความสำเร็จ เนื่องจากสิ่งที่ซับซ้อนดังกล่าวไม่สามารถใช้งานได้จึงสลายตัวอย่างรวดเร็ว การใช้วิธีการสเปกโทรสโกปีทำให้สามารถระบุสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้นสำหรับคาตาเลส เปอร์ออกซิเดส แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนส และเอนไซม์ที่ขึ้นกับฟลาวิน

วิธีการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ทำให้สามารถรับข้อมูลที่สำคัญมากมายเกี่ยวกับโครงสร้างและกลไกเร่งปฏิกิริยาของการกระทำของเอนไซม์ วิธีนี้ใช้เพื่อเชื่อมโยงแอนะล็อกของซับสเตรตกับเอนไซม์ไลโซไซม์และไคโมทริปซิน

หลักฐานโดยตรงบางประการสำหรับการมีอยู่ของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้นได้รับมาสำหรับกรณีที่ในขั้นตอนหนึ่งของวัฏจักรตัวเร่งปฏิกิริยา เอนไซม์จะถูกจับกับสารตั้งต้นด้วยพันธะโควาเลนต์ ตัวอย่างคือ p-nitrophenylacetate เร่งปฏิกิริยาโดย chymotrypsin เมื่อเอนไซม์ผสมกับเอสเทอร์นี้ ไคโมทริปซินจะถูกอะซิติเลตที่กลุ่มไฮดรอกซิลของสารตกค้างซีรีนที่ทำปฏิกิริยา ขั้นตอนนี้ดำเนินไปอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม การไฮโดรไลซิสของ acetylchymotrypsin กับการก่อตัวของ acetate และ chymotrypsin อิสระจะช้ากว่ามาก ดังนั้นเมื่อมี p-nitrophenylacetate อยู่ acetylchymotrypsin จะสะสมซึ่งง่ายต่อการตรวจจับ

การมีอยู่ของซับสเตรตในองค์ประกอบของเอนไซม์สามารถ "จับได้" โดยการเปลี่ยนสารเชิงซ้อน EC ที่ไม่เสถียรให้อยู่ในรูปแบบที่ไม่ใช้งาน ตัวอย่างเช่น โดยการบำบัดสารตั้งต้นของเอนไซม์-สารตั้งต้นด้วยโซเดียมบอโรไฮไดรด์ ซึ่งมีผลในการลดอย่างรุนแรง พบสารเชิงซ้อนที่คล้ายกันในรูปแบบของอนุพันธ์โควาเลนต์ที่เสถียรในเอนไซม์อัลโดเลส ปรากฎว่ากลุ่มอี-อะมิโนของไลซีนมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลของสารตั้งต้น

ซับสเตรตทำปฏิกิริยากับเอ็นไซม์ในบางส่วน ซึ่งเรียกว่าแอกทีฟไซต์ หรือโซนแอคทีฟของเอ็นไซม์

ภายใต้ศูนย์แอคทีฟหรือโซนแอคทีฟ เป็นที่เข้าใจว่าส่วนหนึ่งของโมเลกุลโปรตีนของเอนไซม์ที่รวมกับสารตั้งต้น (และปัจจัยร่วม) และกำหนดคุณสมบัติของเอนไซม์ของโมเลกุล ศูนย์แอคทีฟจะกำหนดความจำเพาะและกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาของเอ็นไซม์ และต้องเป็นโครงสร้างของระดับความซับซ้อนที่แน่นอน ปรับให้เข้ากับวิธีการอย่างใกล้ชิดและปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลของสารตั้งต้นหรือชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับปฏิกิริยา

ในบรรดากลุ่มการทำงาน มีกลุ่มที่เป็นส่วนหนึ่งของไซต์ "เร่งปฏิกิริยา" ของเอนไซม์และสร้างไซต์ที่ให้ความสัมพันธ์เฉพาะ (สารตั้งต้นจับกับเอนไซม์) - การสัมผัสที่เรียกว่าหรือ "สมอ" (หรือการดูดซับ ตำแหน่งศูนย์กลางการทำงานของเอนไซม์)

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์อธิบายโดยทฤษฎี Michaelis-Menten ตามทฤษฎีนี้ กระบวนการเกิดขึ้นในสี่ขั้นตอน

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์: ระยะ I

พันธะเกิดขึ้นระหว่างซับสเตรต (C) และเอ็นไซม์ (E) - EC เชิงซ้อนของเอ็นไซม์-ซับสเตรตก่อตัวขึ้น ซึ่งส่วนประกอบนั้นเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ อิออน น้ำ และพันธะอื่นๆ

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์: ระยะ II

ซับสเตรตถูกกระตุ้นภายใต้อิทธิพลของเอ็นไซม์ที่ติดอยู่ และพร้อมใช้งานสำหรับปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของ EC ที่สอดคล้องกัน

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์: ระยะ III

การเร่งปฏิกิริยาของ EC กำลังเกิดขึ้น ทฤษฎีนี้ได้รับการยืนยันแล้ว การศึกษาทดลอง.

และสุดท้าย ระยะที่ 4 มีลักษณะเฉพาะด้วยการปลดปล่อยโมเลกุลของเอนไซม์ E และผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา P ลำดับของการเปลี่ยนแปลงสามารถแสดงได้ดังนี้ E + C - EC - EC * - E + P

ความจำเพาะของการออกฤทธิ์ของเอนไซม์

เอนไซม์แต่ละตัวทำหน้าที่เฉพาะกับสารตั้งต้นหรือกลุ่มของสารที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน ความจำเพาะของการกระทำของเอนไซม์อธิบายโดยความคล้ายคลึงกันของการกำหนดค่าของศูนย์แอคทีฟและสารตั้งต้น ในกระบวนการปฏิสัมพันธ์จะเกิดสารตั้งต้นของเอนไซม์และสารตั้งต้น

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณอย่างยิ่ง

โพสต์เมื่อ http:// www. ดีที่สุด. en/

โครงสร้าง คุณสมบัติ และกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์

เนื้อหา

• โครงสร้างของเอนไซม์
• กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์
• การเรียกชื่อเอนไซม์
• การจำแนกเอนไซม์
• คุณสมบัติของเอนไซม์
• คลินิกหมักดอง
• วรรณกรรม

ประวัติโดยย่อของวิทยาการหมัก

การศึกษาทดลองของเอนไซม์ในศตวรรษที่ 19 ใกล้เคียงกับการศึกษากระบวนการหมักยีสต์ซึ่งสะท้อนให้เห็นในคำว่า "เอนไซม์" และ "เอนไซม์" เอนไซม์ชื่อมาจากคำภาษาละติน fermentatio - fermentation คำว่า เอ็นไซม์ มาจากแนวคิดของ เอ็นไซม์ - จากยีสต์ ในตอนแรกชื่อเหล่านี้ได้รับความหมายต่างกัน แต่ปัจจุบันมีความหมายเหมือนกัน

นักวิทยาศาสตร์ในประเทศ K.S. ศึกษาปฏิกิริยาทางเอนไซม์ครั้งแรกของการทำให้เป็นน้ำตาลกลูโคสจากแป้งกับมอลต์ เคิร์ชฮอฟฟ์ ในปี ค.ศ. 1814 ต่อจากนั้น มีการพยายามแยกเอนไซม์ออกจากเซลล์ยีสต์ (E. Buechner, 1897) ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 L. Michaelis และ M. Menten ได้พัฒนาทฤษฎีการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ ในปีพ.ศ. 2469 ดี. ซัมเนอร์เป็นคนแรกที่แยกการเตรียมเอนไซม์ยูรีเอสบริสุทธิ์ในสถานะผลึก ในปี 1966 B. Merrifield ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์เอนไซม์ RNase เทียม

โครงสร้างของเอนไซม์

เอ็นไซม์เป็นโปรตีนเฉพาะทางสูงที่สามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาในสิ่งมีชีวิต เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ

เอ็นไซม์ทั้งหมดเป็นโปรตีน มักจะเป็นรูปทรงกลม พวกเขาสามารถอ้างถึงทั้งโปรตีนที่เรียบง่ายและซับซ้อน ส่วนโปรตีนของเอนไซม์อาจประกอบด้วยหนึ่งสายโซ่พอลิเปปไทด์ - โปรตีนโมโนเมอร์ - เอ็นไซม์ (เช่น เปปซิน) เอ็นไซม์จำนวนหนึ่งเป็นโปรตีนโอลิโกเมอร์ที่มีโปรโตเมอร์หรือหน่วยย่อยหลายตัว โปรโตเมอร์ซึ่งรวมกันเป็นโครงสร้างโอลิโกเมอริกนั้นเชื่อมต่อกันอย่างเป็นธรรมชาติด้วยพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์ที่อ่อนแอ ในกระบวนการเชื่อมโยง (ความร่วมมือ) การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเกิดขึ้นในโปรโตเมอร์แต่ละตัวซึ่งเป็นผลมาจากกิจกรรมของเอนไซม์เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด การแยกตัว (การแยกตัว) ของโปรโตเมอร์และการรวมตัวเข้ากับโปรตีนโอลิโกเมอร์เป็นกลไกในการควบคุมการทำงานของเอนไซม์

หน่วยย่อย (โปรโตเมอร์) ในโอลิโกเมอร์สามารถเหมือนกันหรือต่างกันในโครงสร้างหลัก - ตติยภูมิ (โครงสร้าง) ในกรณีของการรวมโปรโตเมอร์ต่างๆ เข้ากับโครงสร้างโอลิโกเมอร์ของเอนไซม์ พหูพจน์เอนไซม์ตัวเดียวกัน ไอโซไซม์ .

ไอโซไซม์กระตุ้นปฏิกิริยาเดียวกัน แต่ต่างกันในชุดของหน่วยย่อย คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี, การเคลื่อนที่แบบอิเล็กโตรโฟเรติก, สัมพรรคภาพต่อซับสเตรต, ตัวกระตุ้น, สารยับยั้ง ตัวอย่างเช่น, แลคเตทดีไฮโดรจีเนส (LDH) - เอนไซม์ที่ออกซิไดซ์กรดแลคติกไปเป็นกรดไพรูวิกคือเตตระเมอร์ ประกอบด้วยโปรโตเมอร์สี่ตัวจากสองประเภท โปรโตเมอร์ชนิดหนึ่งถูกกำหนดให้เป็น H (แยกจากกล้ามเนื้อหัวใจ) โปรโตเมอร์ที่สองถูกกำหนดให้เป็น M (แยกจากกล้ามเนื้อโครงร่าง) มีชุดค่าผสมที่เป็นไปได้ 5 ประการของโปรโตเมอร์เหล่านี้ใน LDH: ชม 4 , ชม 3 เอ็ม, ชม 2 เอ็ม 2 , ชม 1 เอ็ม 3 , เอ็ม 4 .

บทบาททางชีวภาพของไอโซไซม์

· ไอโซไซม์ช่วยให้แน่ใจว่าปฏิกิริยาเคมีจะไหลเวียนตามเงื่อนไขในอวัยวะต่างๆ ดังนั้น ไอโซไซม์ LDH 1 จึงมีสัมพรรคภาพสูงต่อออกซิเจน จึงออกฤทธิ์ในเนื้อเยื่อในอัตราที่สูง ปฏิกิริยาออกซิเดชัน(เม็ดเลือดแดง, กล้ามเนื้อหัวใจ). ไอโซไซม์ LDH 5 จะทำงานเมื่อมีแลคเตทที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะส่วนใหญ่ของเนื้อเยื่อตับ

ความจำเพาะของอวัยวะที่เด่นชัดใช้ในการวินิจฉัยโรคของอวัยวะต่างๆ

ไอโซไซม์เปลี่ยนแปลงกิจกรรมตามอายุ ดังนั้น ในทารกในครรภ์ที่ขาดออกซิเจน LDH 3 จึงมีชัย และเมื่ออายุมากขึ้น ปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มขึ้น สัดส่วนของ LDH 2 จะเพิ่มขึ้น

พลังงานยับยั้งเอนไซม์กระตุ้น

ถ้าเอ็นไซม์เป็นโปรตีนเชิงซ้อน แสดงว่าประกอบด้วยโปรตีนและส่วนที่ไม่ใช่โปรตีน ส่วนโปรตีนเป็นส่วนที่ทนต่อความร้อนของเอนไซม์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและเรียกว่า อะโพเอนไซม์ . มีโครงสร้างเฉพาะและกำหนดความจำเพาะของเอนไซม์

ส่วนที่ไม่ใช่โปรตีนของเอนไซม์เรียกว่า ปัจจัยร่วม ( โคเอ็นไซม์ ). โคแฟกเตอร์ส่วนใหญ่มักเป็นไอออนของโลหะที่สามารถจับกับอะโพไซม์ได้ (เช่น Zn ในเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮไดเรส Cu ในเอนไซม์ไซโตโครมออกซิเดส) โคเอ็นไซม์มักเป็นสารอินทรีย์ที่เกาะกับอะพอนไซม์น้อยกว่า โคเอ็นไซม์คือนิวคลีโอไทด์ NAD, FAD โคเอ็นไซม์ - น้ำหนักโมเลกุลต่ำ ส่วนความร้อนของเอนไซม์ บทบาทของมันคือการกำหนดการบรรจุเชิงพื้นที่ (โครงสร้าง) ของอะโพไซม์ และกำหนดกิจกรรมของมัน โคแฟคเตอร์สามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอน กลุ่มฟังก์ชัน มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเพิ่มเติมระหว่างเอนไซม์กับสารตั้งต้น

ในแง่การทำงาน เป็นเรื่องปกติที่จะแยกความแตกต่างสองตำแหน่งที่สำคัญในโมเลกุลของเอนไซม์: ไซต์ที่ใช้งานและไซต์ allosteric

คล่องแคล่ว ศูนย์กลาง - นี่คือส่วนของโมเลกุลของเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นและมีส่วนร่วมในกระบวนการเร่งปฏิกิริยา ศูนย์กลางการทำงานของเอนไซม์นั้นเกิดจากอนุมูลของกรดอะมิโนที่อยู่ห่างไกลกันในโครงสร้างหลัก ศูนย์ที่ใช้งานอยู่มีการบรรจุสามมิติซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วย

OH กลุ่มซีรีน

SH - ซิสเทอีน

NH 2 ไลซีน

g-COOH กรดกลูตามิก

มีสองโซนที่แตกต่างกันในศูนย์ที่ใช้งานอยู่ - โซนที่มีผลผูกพันกับพื้นผิวและโซนตัวเร่งปฏิกิริยา

โซน ผูกพันมักจะมีโครงสร้างที่แข็งซึ่งยึดติดกับพื้นผิวของปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ทริปซินแยกโปรตีนในบริเวณที่อุดมไปด้วยไลซีนกรดอะมิโนที่มีประจุบวก เนื่องจากโซนการจับของมันประกอบด้วยกรดแอสปาร์ติกที่มีประจุลบ

ตัวเร่งปฏิกิริยา โซน - นี่คือไซต์ของศูนย์แอคทีฟที่ทำหน้าที่โดยตรงบนซับสเตรตและทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยา โซนนี้เป็นมือถือมากขึ้นสามารถเปลี่ยนตำแหน่งสัมพัทธ์ของกลุ่มฟังก์ชันในนั้นได้

ในเอ็นไซม์จำนวนหนึ่ง (มักเป็นโอลิโกเมอร์) นอกเหนือจากศูนย์แอคทีฟแล้วยังมี allosteric พล็อต - บริเวณของโมเลกุลของเอนไซม์ที่อยู่ห่างไกลจากศูนย์กลางที่แอคทีฟและไม่ได้ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้น แต่มีสารเพิ่มเติม (ตัวควบคุม, เอฟเฟคเตอร์) ในเอ็นไซม์ allosteric หน่วยย่อยหนึ่งอาจมีแอคทีฟไซต์ ในขณะที่อีกอันหนึ่งมีไซต์ allosteric เอ็นไซม์ Allosteric เปลี่ยนกิจกรรมของพวกเขาในลักษณะต่อไปนี้: เอฟเฟกเตอร์ (ตัวกระตุ้น, ตัวยับยั้ง) ทำหน้าที่ในหน่วยย่อย allosteric และเปลี่ยนโครงสร้าง จากนั้นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหน่วยย่อย allosteric ตามหลักการของการเปลี่ยนแปลงแบบมีส่วนร่วมเปลี่ยนโครงสร้างของหน่วยย่อยตัวเร่งปฏิกิริยาโดยอ้อมซึ่งมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมของเอนไซม์

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์

เอนไซม์มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาทั่วไปหลายประการ:

อย่าเปลี่ยนสมดุลของตัวเร่งปฏิกิริยา

ไม่ถูกบริโภคในระหว่างปฏิกิริยา

เร่งปฏิกิริยาจริงทางอุณหพลศาสตร์เท่านั้น ปฏิกิริยาดังกล่าวเป็นสิ่งที่การจัดหาพลังงานเริ่มต้นของโมเลกุลมากกว่าปฏิกิริยาสุดท้าย

ในระหว่างการทำปฏิกิริยาจะเอาชนะอุปสรรคด้านพลังงานสูง ความแตกต่างระหว่างพลังงานของธรณีประตูนี้กับค่าเริ่มต้น ระดับพลังงาน- พลังงานกระตุ้น.

อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์นั้นพิจารณาจากพลังงานกระตุ้นและปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง

อัตราคงที่ของปฏิกิริยาเคมีถูกกำหนดโดยสมการ:

ถึง= พี* Z* อี - ( เอ๋ / RT )

K - ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา

P - สัมประสิทธิ์เชิงพื้นที่ (steric)

Z คือจำนวนโมเลกุลที่มีปฏิสัมพันธ์

E a - พลังงานกระตุ้น

R - ค่าคงที่ของแก๊ส

T - อุณหภูมิสัมบูรณ์สากล

e เป็นฐานของลอการิทึมธรรมชาติ

ในสมการนี้ Z, e, R, T - ค่าคงที่และ P และ Ea เป็นตัวแปร นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยาและสัมประสิทธิ์ steric และการพึ่งพาผกผันและกำลังระหว่างอัตราและพลังงานกระตุ้น (Ea ต่ำ อัตราการเกิดปฏิกิริยายิ่งสูง)

กลไกการออกฤทธิ์ของเอ็นไซม์ลดลงเป็นการเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ steric โดยเอนไซม์และพลังงานกระตุ้นลดลง

การลดพลังงานกระตุ้นด้วยเอนไซม์

ตัวอย่างเช่น พลังงานของ H 2 O 2 ที่แตกตัวโดยไม่มีเอนไซม์และตัวเร่งปฏิกิริยาคือ 18,000 กิโลแคลอรีต่อโมล หากใช้แพลตตินั่มและอุณหภูมิสูงจะลดลงเหลือ 12,000 กิโลแคลอรี/โมล ด้วยเอ็นไซม์ catalaseพลังงานกระตุ้นเพียง 2,000 กิโลแคลอรี/โมล

การลดลงของ Ea เกิดขึ้นจากการก่อตัวของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์ - สารตั้งต้นระดับกลางตามรูปแบบ: F+ ส <=> FS-ซับซ้อน > F + สินค้า ปฏิกิริยา. เป็นครั้งแรกที่ Michaelis และ Menten ได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ของการก่อตัวของสารตั้งต้นเชิงซ้อนของเอนไซม์ ต่อจากนั้น สารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้นจำนวนมากได้ถูกแยกออก เพื่ออธิบายการเลือกสูงของเอนไซม์ในระหว่างการมีปฏิสัมพันธ์กับซับสเตรต มันถูกเสนอ ทฤษฎี " กุญแจ และ ปราสาท" ฟิชเชอร์. เอนไซม์จะทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นก็ต่อเมื่อพวกมันสอดคล้องกันเท่านั้น (ส่วนประกอบเสริม) เช่น กุญแจและตัวล็อค ทฤษฎีนี้อธิบายความจำเพาะของเอนไซม์ แต่ไม่ได้เปิดเผยกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์บนสารตั้งต้น ต่อมาได้พัฒนาทฤษฎีการจับคู่ระหว่างเอนไซม์กับสารตั้งต้น - ทฤษฎี โคชแลนด์(ทฤษฎี "ถุงมือยาง") สาระสำคัญของมันมีดังนี้: ศูนย์กลางการทำงานของเอนไซม์ถูกสร้างขึ้นและมีกลุ่มการทำงานทั้งหมดก่อนที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับสารตั้งต้น อย่างไรก็ตาม กลุ่มฟังก์ชันเหล่านี้อยู่ในสถานะไม่ใช้งาน ในขณะที่เกาะติดกับพื้นผิวจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งและโครงสร้างของอนุมูลอิสระในศูนย์กลางของเอนไซม์ที่ใช้งานอยู่ เป็นผลให้ศูนย์กลางแอคทีฟของเอนไซม์ทำงานภายใต้การกระทำของสารตั้งต้นและในที่สุดก็เริ่มทำหน้าที่บนสารตั้งต้นเช่น ปฏิกิริยาระหว่างไซต์ที่ทำงานของเอนไซม์กับสารตั้งต้น ส่งผลให้สารตั้งต้นเข้าสู่สภาวะที่ไม่เสถียรและไม่เสถียร ซึ่งทำให้พลังงานกระตุ้นลดลง

อันตรกิริยาของเอนไซม์และซับสเตรตอาจประกอบด้วยปฏิกิริยาของการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก การแทนที่ด้วยอิเล็กโตรฟิลิก และการคายน้ำของซับสเตรต ปฏิกิริยาโควาเลนต์ระยะสั้นของกลุ่มการทำงานของเอนไซม์กับสารตั้งต้นก็เป็นไปได้เช่นกัน โดยพื้นฐานแล้วจะมีการปรับทิศทางทางเรขาคณิตของกลุ่มฟังก์ชันของศูนย์ที่ใช้งานอยู่

เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ steric โดยเอนไซม์

ค่าสัมประสิทธิ์สเตียรอยด์ถูกนำมาใช้สำหรับปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่ ค่าสัมประสิทธิ์สเตอริกแสดงสัดส่วนของการชนกันของโมเลกุลที่ออกฤทธิ์สำเร็จ ตัวอย่างเช่น มันจะเท่ากับ 0.4 ถ้า 4 ใน 10 การชนกันของโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทำให้เกิดการก่อรูปของผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา

เอ็นไซม์เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ steric เนื่องจากเปลี่ยนโครงสร้างของโมเลกุลสารตั้งต้นเป็นคอมเพล็กซ์ของสารตั้งต้นของเอนไซม์ อันเป็นผลมาจากการเสริมของเอนไซม์และสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ เอ็นไซม์เนื่องจากศูนย์แอคทีฟของมัน สั่งการจัดเรียงโมเลกุลของสารตั้งต้นในอวกาศ (ก่อนที่จะทำปฏิกิริยากับเอ็นไซม์ โมเลกุลของสารตั้งต้นจะถูกจัดเรียงแบบสุ่ม) และอำนวยความสะดวกในการทำปฏิกิริยา

การเรียกชื่อเอนไซม์

เอนไซม์มีชื่อเรียกหลายประเภท

1) ชื่อเล็กน้อย (trypsin, pepsin)

2) ระบบการตั้งชื่อการทำงาน ในชื่อของเอนไซม์นี้มีจุดสิ้นสุด - aza ซึ่งเพิ่ม:

ถึงชื่อของสารตั้งต้น (ซูโครส, อะไมเลส)

กับชนิดของพันธะที่เอนไซม์ทำหน้าที่ (peptidase, glycosidase)

· กับชนิดของปฏิกิริยา กระบวนการ (synthetase, hydrolase)

3) เอนไซม์แต่ละตัวมีชื่อการจำแนกประเภท ซึ่งสะท้อนถึงชนิดของปฏิกิริยา ชนิดของสารตั้งต้น และโคเอ็นไซม์ ตัวอย่างเช่น LDH - L lactate-NAD + - oxidoreductase

การจำแนกเอนไซม์

การจำแนกประเภทของเอนไซม์ได้รับการพัฒนาในปี พ.ศ. 2504 ตามการจำแนกประเภท เอ็นไซม์แต่ละตัวจะอยู่ในคลาส คลาสย่อย คลาสย่อย และมีหมายเลขซีเรียล ในเรื่องนี้เอนไซม์แต่ละตัวมีรหัสดิจิทัลซึ่งหลักแรกระบุคลาส ตัวที่สอง - คลาสย่อย ตัวที่สาม - คลาสย่อย ที่สี่ - หมายเลขซีเรียล (LDG: 1,1,1,27) เอ็นไซม์ทั้งหมดแบ่งออกเป็น 6 ประเภท

1. Oxidoreductases

2. การโอนย้าย

3. ไฮโดรเลส

4. Liases

5. ไอโซเมอเรส

6. ซินธิเทส (ไลกาส)

Oxidoreductase .

เอนไซม์ที่กระตุ้นกระบวนการรีดอกซ์ แบบฟอร์มทั่วไปปฏิกิริยา: A ok + B vos \u003d A vost + B ok เอ็นไซม์ประเภทนี้ประกอบด้วยคลาสย่อยหลายคลาส:

1 . ดีไฮโดรจีเนส,เร่งปฏิกิริยาโดยการกำจัดไฮโดรเจนออกจากสารออกซิไดซ์ พวกเขาสามารถเป็นแบบแอโรบิก (ถ่ายโอนไฮโดรเจนไปยังออกซิเจน) และแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ถ่ายโอนไฮโดรเจนไม่ใช่ออกซิเจน แต่ไปยังสารอื่นบางชนิด)

2. ออกซิเจน - เอนไซม์ที่กระตุ้นการเกิดออกซิเดชันโดยการเพิ่มออกซิเจนให้กับสารออกซิไดซ์ ถ้าอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอมติดอยู่ โมโนออกซีเจเนสจะเกี่ยวข้อง หากเติมออกซิเจนสองอะตอม ไดออกซีเจเนสก็จะเกี่ยวข้องด้วย

3. เปอร์ออกซิเดส - เอนไซม์ที่กระตุ้นการเกิดออกซิเดชันของสารด้วยการมีส่วนร่วมของเปอร์ออกไซด์

โอน .

เอนไซม์ที่ดำเนินการถ่ายโอนหมู่ฟังก์ชันภายในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุลจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่งตามรูปแบบ: AB + C = A + BC คลาสย่อยของทรานสเฟอร์เรสนั้นแตกต่างกันไปตามประเภทของกลุ่มที่ถ่ายโอน: อะมิโนทรานสเฟอเรส, เมทิลทรานสเฟอเรส, ซัลโฟทรานสเฟอเรส, อะซิลทรานสเฟอเรส (โอนกรดไขมันตกค้าง), ฟอสโฟทรานสเฟอเรส (ถ่ายโอนกรดฟอสฟอริกตกค้าง)

ไฮโดรเลส .

เอ็นไซม์ของคลาสนี้กระตุ้นการแตกของพันธะเคมีด้วยการเติมน้ำ ณ จุดที่แตกนั่นคือปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสตามรูปแบบ: AB + HOH = AH + BOH คลาสย่อยของ hydrolases นั้นแตกต่างกันไปตามประเภทของพันธะที่แตก: peptidases cleave พันธะเปปไทด์ (pepsin), glycosidases - พันธะไกลโคซิดิก (อะไมเลส), esterases - พันธะเอสเทอร์ (ไลเปส)

Liase .

ไลเอสกระตุ้นการแตกของพันธะเคมีโดยไม่ต้องเติมน้ำตรงบริเวณที่แตก ในกรณีนี้พันธะคู่จะเกิดขึ้นในพื้นผิวตามแบบแผน: AB \u003d A + B คลาสย่อยของ lyase ขึ้นอยู่กับอะตอมที่พันธะถูกทำลายระหว่างและสารที่ก่อตัวขึ้น Aldolases ทำลายพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนสองอะตอม (เช่นฟรุกโตส 1,6-di-phosphate aldolase "ตัด" ฟรุกโตสและไตรโอสสองอัน) Lyases รวมถึงเอนไซม์ decarboxylase (cleave คาร์บอนไดออกไซด์) ดีไฮเดรต - "ตัด" โมเลกุลของน้ำ

ไอโซเมอเรส .

ไอโซเมอเรสเร่งปฏิกิริยาอินเตอร์คอนเวอร์ชันของไอโซเมอร์ต่างๆ ตัวอย่างเช่น ฟอสโฟเฮกโซซิเมอเรสจะเปลี่ยนฟรุกโตสเป็นกลูโคส คลาสย่อยของไอโซเมอเรสรวมถึงมิวเตส (ฟอสโฟกลูโคมูเทสแปลงกลูโคส-1-ฟอสเฟตเป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต) อีพิเมอเรส (ตัวอย่างเช่น เปลี่ยนไรโบสเป็นไซลูโลส) เทาโทเมอเรส

สังเคราะห์ ( ligases ).

เอนไซม์ของคลาสนี้กระตุ้นปฏิกิริยาการสังเคราะห์สารใหม่เนื่องจากพลังงานของ ATP ตามรูปแบบ: A + B + ATP \u003d AB ตัวอย่างเช่น กลูตามีนซินธิเทสรวมกรดกลูตามิก NH 3 + โดยมีส่วนร่วมของ ATP เพื่อสร้างกลูตามีน

คุณสมบัติของเอนไซม์

เอ็นไซม์ นอกเหนือจากคุณสมบัติทั่วไปของตัวเร่งปฏิกิริยาอนินทรีย์ มีความแตกต่างบางอย่างจากตัวเร่งปฏิกิริยาอนินทรีย์ ซึ่งรวมถึง:

กิจกรรมที่สูงขึ้น

ความจำเพาะสูง

สภาวะที่รุนแรงขึ้นสำหรับการเร่งปฏิกิริยา

ความสามารถในการควบคุมกิจกรรม

สูง ตัวเร่งปฏิกิริยา กิจกรรม เอนไซม์ .

เอนไซม์มีลักษณะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสูง ตัวอย่างเช่น หนึ่งโมเลกุลของคาร์บอนิกแอนไฮไดเรสในหนึ่งนาทีกระตุ้นการก่อตัว (หรือการแยกตัว) ของกรดคาร์บอนิก 36 ล้านโมเลกุล (H 2 CO 3) กิจกรรมสูงของเอนไซม์อธิบายโดยกลไกของการกระทำ: พวกมันลดพลังงานกระตุ้นและเพิ่มเชิงพื้นที่ (สัมประสิทธิ์เชิงพื้นที่) กิจกรรมสูงของเอนไซม์มีความสำคัญทางชีวภาพมาก ซึ่งประกอบด้วยความจริงที่ว่าพวกเขาให้ ความเร็วสูงปฏิกิริยาเคมีในร่างกาย

สูง ความจำเพาะ เอนไซม์ .

เอนไซม์ทั้งหมดมีความเฉพาะเจาะจง แต่ระดับความจำเพาะแตกต่างกันไปในแต่ละเอนไซม์ ความจำเพาะของเอนไซม์มีหลายประเภท

ความจำเพาะของซับสเตรตสัมบูรณ์ซึ่งเอ็นไซม์ทำหน้าที่กับสารเฉพาะชนิดเดียวเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เอนไซม์ยูเรียจะสลายยูเรียเท่านั้น

ความจำเพาะของกลุ่มสัมบูรณ์ ซึ่งเอนไซม์มีผลเร่งปฏิกิริยาเช่นเดียวกันกับกลุ่มของสารประกอบที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น เอนไซม์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนสออกซิไดซ์ไม่เพียงแค่ C 2 H 5 OH เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารคล้ายคลึง (เมทิล บิวทิล และแอลกอฮอล์อื่นๆ)

ความจำเพาะกลุ่มสัมพัทธ์ ซึ่งเอนไซม์กระตุ้นคลาสต่างๆ อินทรียฺวัตถุ. ตัวอย่างเช่น เอนไซม์ทริปซินแสดงกิจกรรมของเปปไทเดสและเอสเทอเรส

ความจำเพาะทางสเตอริโอเคมี (ความจำเพาะทางแสง) ซึ่งมีการแยกไอโซเมอร์บางรูปแบบเท่านั้น (รูปแบบ D, L, b, c, cis - ทรานส์ไอโซเมอร์) ตัวอย่างเช่น LDH ทำหน้าที่เฉพาะกับ L-lactate, L-amino acid oxidases กระทำกับ L-isomers ของกรดอะมิโน

ความจำเพาะสูงเกิดจากโครงสร้างเฉพาะของแอคทีฟไซต์สำหรับเอนไซม์แต่ละตัว

ทนความร้อน เอนไซม์ .

อุณหภูมิ - ขึ้นอยู่กับกิจกรรมของเอนไซม์กับอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 0 ถึง 40 องศา กิจกรรมของเอนไซม์จะเพิ่มขึ้นตามกฎของแวนท์ ฮอฟฟ์ (เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 องศา อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น 2-4 เท่า) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก กิจกรรมของเอนไซม์ก็เริ่มลดลง ซึ่งอธิบายได้จากการทำให้โมเลกุลโปรตีนของเอนไซม์ถูกทำลายโดยความร้อน กราฟการพึ่งพาอาศัยความร้อนของเอนไซม์มีรูปแบบดังนี้

การยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่ 0 องศาสามารถย้อนกลับได้ และที่อุณหภูมิสูง การปิดใช้งานจะไม่สามารถย้อนกลับได้ คุณสมบัติของเอนไซม์นี้กำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุดภายใต้สภาวะอุณหภูมิร่างกายมนุษย์ ควรคำนึงถึงความสามารถในการทนความร้อนของเอนไซม์ในกิจกรรมทางการแพทย์เชิงปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น เมื่อทำปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ในหลอดทดลอง จำเป็นต้องสร้างอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด คุณสมบัติของเอ็นไซม์นี้สามารถใช้ในการรักษาด้วยความเย็น เมื่อมีการผ่าตัดระยะยาวที่ซับซ้อนโดยมีอุณหภูมิร่างกายลดลง ซึ่งจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาในร่างกายช้าลงและลดการใช้ออกซิเจนโดยเนื้อเยื่อ จำเป็นต้องเก็บการเตรียมเอนไซม์ไว้ที่อุณหภูมิต่ำ สำหรับการวางตัวเป็นกลาง การฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ใช้ อุณหภูมิสูง(หม้อนึ่งฆ่าเชื้อเครื่องมือเดือด)

ความสามารถในการถ่ายภาพ .

Photolability - การพึ่งพาการทำงานของเอนไซม์ต่อการกระทำของรังสีอัลตราไวโอเลต รังสี UV ทำให้เกิด photodenaturation ของโมเลกุลโปรตีนและลดการทำงานของเอนไซม์ คุณสมบัติของเอนไซม์นี้ใช้ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียของหลอดอัลตราไวโอเลต

ติดยาเสพติด กิจกรรม จาก pH.

เอนไซม์ทั้งหมดมีช่วง pH ที่แน่นอนซึ่งกิจกรรมของเอนไซม์มีค่าสูงสุด - ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุด สำหรับเอ็นไซม์หลายชนิด ค่าที่เหมาะสมคือประมาณ 7 ในขณะเดียวกัน สำหรับเปปซิน สภาพแวดล้อมที่เหมาะสมคือ 1-2 สำหรับอัลคาไลน์ฟอสฟาเตส ประมาณ 9 หากค่า pH เบี่ยงเบนจากค่าที่เหมาะสม กิจกรรมของเอนไซม์จะลดลง ดูได้จากกราฟ คุณสมบัติของเอนไซม์นี้อธิบายได้จากการเปลี่ยนแปลงของไอออไนเซชันของกลุ่มอิออนในโมเลกุลของเอ็นไซม์ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงพันธะไอออนิกในโมเลกุลโปรตีนของเอนไซม์ สิ่งนี้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของโมเลกุลของเอนไซม์ และในที่สุดก็นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมของมัน ภายใต้สภาวะของร่างกาย pH - การพึ่งพาอาศัยกันจะเป็นตัวกำหนดกิจกรรมสูงสุดของเอนไซม์ คุณสมบัตินี้พบและ การใช้งานจริง. ปฏิกิริยาของเอนไซม์ภายนอกร่างกายจะดำเนินการที่ pH ที่เหมาะสม ด้วยความเป็นกรดที่ลดลงของน้ำย่อยจึงมีการกำหนดสารละลายของ HCl เพื่อการรักษา

ติดยาเสพติด ความเร็ว เอนไซม์ ปฏิกิริยา จาก ความเข้มข้น เอนไซม์ และ ความเข้มข้น พื้นผิว

กราฟแสดงการพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่อความเข้มข้นของเอนไซม์และความเข้มข้นของสารตั้งต้น (จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเอนไซม์)

กำหนดการ 1 กำหนดการ 2

ในปฏิกิริยาของเอนไซม์ ( F+ ส 2 1 FS> 3 F + พี) แยกแยะความเร็วของสามองค์ประกอบของขั้นตอน:

1 - การก่อตัวของ FS เชิงซ้อนของเอนไซม์ - สารตั้งต้น

2 - การสลายตัวย้อนกลับของเอนไซม์ - สารตั้งต้นที่ซับซ้อน

3 - การสลายตัวของสารตั้งต้นของเอนไซม์ - สารตั้งต้นด้วยการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา อัตราของปฏิกิริยาแต่ละอย่างเป็นไปตามกฎของการกระทำมวล:

V 1 \u003d K 1 [F] * [S]

วี 2 \u003d เค 2 *

V 3 \u003d K 3 *

ในขณะที่สมดุลอัตราการเกิดปฏิกิริยาของการก่อตัวของ FS เท่ากับผลรวมของอัตราการสลาย: วี 1 = วี 2 + วี 3 . จาก สามขั้นตอนปฏิกิริยาของเอนไซม์เป็นสิ่งสำคัญที่สุดและช้าที่สุดคือปฏิกิริยาที่สามเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา ตามสูตรข้างต้น เป็นไปไม่ได้ที่จะหาความเร็ว V 3 เนื่องจากสารตั้งต้นของเอนไซม์และสารตั้งต้นมีความไม่เสถียรมาก การวัดความเข้มข้นของสารตั้งต้นจึงเป็นเรื่องยาก ในเรื่องนี้ Michaelis-Menten ได้แนะนำ Km - ค่าคงที่ Michaelis และเปลี่ยนสมการสำหรับการวัด V 3 เป็นสมการใหม่ซึ่งมีปริมาณที่วัดได้จริง:

V 3 \u003d K 3 * * [S] / Km + [S] หรือ V 3 \u003d V สูงสุด * [S] / Km + [S]

- ความเข้มข้นเริ่มต้นของเอนไซม์

Km คือค่าคงที่มิคาเอลิส

ความหมายทางกายภาพของกม: ถึงม = (ถึง 2 +K 3 ) /ถึง 1 . มันแสดงอัตราส่วนของค่าคงที่อัตราของการสลายตัวของสารตั้งต้นของเอนไซม์-สารตั้งต้นและค่าคงที่อัตราของการก่อตัว

สมการของมิคาเอลิส-เมนเทนนั้นเป็นสากล มันแสดงให้เห็นการพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาบน [S]

1. การพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของสารตั้งต้น การพึ่งพาอาศัยกันนี้ถูกเปิดเผยที่ความเข้มข้นต่ำของสารตั้งต้น [S]

วี 3 = K 3* [ F 0 ] * [ ส] / กม..

ในสมการนี้ K 3 , F 0 ], กม. - ค่าคงที่และแทนที่ด้วยค่าคงที่ K* ใหม่ ดังนั้น ที่ความเข้มข้นของซับสเตรตต่ำ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นนี้

วี 3 = K* * [ ส].

การพึ่งพาอาศัยกันนี้สอดคล้องกับส่วนแรกของกราฟ 2

2. การพึ่งพาอัตราความเข้มข้นของเอนไซม์แสดงออกที่ความเข้มข้นสูงของสารตั้งต้น

ส?กม.

ในกรณีนี้ Km สามารถละเลยได้และสมการจะกลายเป็น:

วี 3 = K 3* (([ F 0 ] * [ ส]) / [ ส]) = K 3* [ F 0 ] = วี max.

ดังนั้น ที่ความเข้มข้นของซับสเตรตสูง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของเอนไซม์และถึงค่าสูงสุด

วี 3 = K 3 [ F 0 ] = วี max. (ส่วนที่สามของกราฟ 2)

3. ให้คุณกำหนดค่าตัวเลขของ Km ภายใต้เงื่อนไข V 3 = V max /2 ในกรณีนี้ สมการจะอยู่ในรูปแบบ:

V max /2 = ((V max * [S]) / Km+ [S]) ดังนั้น Km= [S]

ดังนั้น Km จึงเป็นตัวเลขเท่ากับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาเท่ากับครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด Km เป็นคุณลักษณะที่สำคัญมากของเอนไซม์ โดยวัดเป็นโมล (10 -2 - 10 -6 โมล) และระบุลักษณะเฉพาะของเอ็นไซม์: ยิ่ง Km ต่ำ ความจำเพาะของเอนไซม์ก็จะยิ่งสูงขึ้น

กราฟฟิค คำนิยาม ค่าคงที่ มิคาเอลิส.

การใช้กราฟแสดงเส้นตรงจะสะดวกกว่า

กราฟดังกล่าวเสนอโดย Lineweaver - Burke (พล็อตของส่วนกลับสองส่วน) ซึ่งสอดคล้องกับสมการผกผันของ Michaelis - Menten

การพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อการมีอยู่ของตัวกระตุ้นและตัวยับยั้ง

ตัวกระตุ้น - สารที่เพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ มีตัวกระตุ้นเฉพาะที่เพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์หนึ่งตัว (HCl - ตัวกระตุ้นเปปซิโนเจน) และตัวกระตุ้นที่ไม่เฉพาะเจาะจงที่เพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์จำนวนหนึ่ง (Mg ไอออน - ตัวกระตุ้นของ hexokinase, K, Na - ATPase และเอนไซม์อื่น ๆ ) ไอออนของโลหะ เมแทบอไลต์ นิวคลีโอไทด์สามารถทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นได้

กลไกการออกฤทธิ์ของตัวกระตุ้น

1. ความสมบูรณ์ของศูนย์แอคทีฟของเอนไซม์อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของเอนไซม์กับสารตั้งต้น กลไกนี้ส่วนใหญ่ครอบครองโดยไอออนของโลหะ

2. Allosteric activator โต้ตอบกับไซต์ allosteric (subunit) ของเอนไซม์โดยการเปลี่ยนแปลงทางอ้อมจะเปลี่ยนโครงสร้างของศูนย์ที่ใช้งานอยู่และเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ เมแทบอไลต์ของปฏิกิริยาเอนไซม์ ATP มีผล allosteric

3. กลไก allosteric สามารถใช้ร่วมกับการเปลี่ยนแปลงของ oligomerism ของเอนไซม์ได้ ภายใต้การกระทำของตัวกระตุ้น หน่วยย่อยหลายหน่วยจะรวมกันเป็นรูปแบบโอลิโกเมอร์ ซึ่งเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์อย่างมาก ตัวอย่างเช่น ไอโซซิเตรตเป็นตัวกระตุ้นของเอนไซม์อะซิติล-CoA คาร์บอกซิเลส

4. ฟอสฟอลิเลชั่น - ดีฟอสโฟรีเลชั่นของเอนไซม์หมายถึงการดัดแปลงเอ็นไซม์แบบย้อนกลับได้ การเพิ่ม H 3 RO 4 มักจะเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ไดเมอร์ที่ไม่ใช้งานสองตัวของเอนไซม์ฟอสโฟรีเลสรวมกับโมเลกุล ATP สี่ตัวเพื่อสร้างรูปแบบเตตระเมอริกฟอสโฟรีเลตที่ออกฤทธิ์ของเอนไซม์ ฟอสโฟรีเลชั่นของเอนไซม์สามารถรวมกับการเปลี่ยนแปลงของ oligomericity ได้ ในบางกรณี ฟอสโฟรีเลชั่นของเอนไซม์จะลดกิจกรรมของมันลง (เช่น ฟอสโฟรีเลชันของเอนไซม์ไกลโคเจนสังเคราะห์)

5. การสลายโปรตีนบางส่วน (การดัดแปลงกลับไม่ได้) ด้วยกลไกนี้ ชิ้นส่วนของโมเลกุลจะถูกแยกออกจากรูปแบบที่ไม่ใช้งานของเอนไซม์ (โปรเอนไซม์) ซึ่งขัดขวางการทำงานของศูนย์กลางของเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น เปปซิโนเจนที่ไม่ใช้งานจะถูกแปลงเป็นเพปซินที่ออกฤทธิ์โดย HCL

สารยับยั้ง - สารที่ลดการทำงานของเอนไซม์

โดย ความจำเพาะแยกแยะระหว่างสารยับยั้งจำเพาะและไม่จำเพาะ

โดย ย้อนกลับได้ผลแยกความแตกต่างระหว่างตัวยับยั้งแบบย้อนกลับและแบบย้อนกลับไม่ได้

โดย สถานที่ การกระทำมีสารยับยั้งที่ทำหน้าที่ในศูนย์แอคทีฟและนอกศูนย์แอคทีฟ

โดย กลไก การกระทำแยกแยะระหว่างตัวยับยั้งการแข่งขันและตัวยับยั้งที่ไม่แข่งขัน

การแข่งขัน การยับยั้ง .

สารยับยั้งประเภทนี้มีโครงสร้างใกล้เคียงกับสารตั้งต้น ด้วยเหตุนี้ สารยับยั้งและสารตั้งต้นจึงแข่งขันกันเพื่อจับบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์ การยับยั้งการแข่งขันคือการยับยั้งแบบย้อนกลับ ผลของตัวยับยั้งการแข่งขันสามารถลดลงได้โดยการเพิ่มความเข้มข้นของซับสเตรตปฏิกิริยา

ตัวอย่างของการยับยั้งการแข่งขันคือการยับยั้งการทำงานของ succinate dehydrogenase ซึ่งกระตุ้นการเกิดออกซิเดชันของกรด dicarboxylic succinic โดยกรด dicarboxylic malonic ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับกรดซัคซินิก

หลักการของการยับยั้งการแข่งขันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการพัฒนายา ตัวอย่างเช่น การเตรียมซัลฟานิลาไมด์มีโครงสร้างใกล้เคียงกับโครงสร้างของกรดพารา-อะมิโนเบนโซอิก ซึ่งจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ซัลโฟนาไมด์ปิดกั้นเอนไซม์ของจุลินทรีย์ที่จำเป็นสำหรับการดูดซึมกรดพารา-อะมิโนเบนโซอิก ยาต้านมะเร็งบางชนิดมีความคล้ายคลึงกันของเบสไนโตรเจนและยับยั้งการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก (fluorouracil)

กราฟิกการยับยั้งการแข่งขันมีรูปแบบ:

อย่างไม่แข่งขัน การยับยั้ง .

สารยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันได้นั้นไม่มีโครงสร้างที่คล้ายกับสารตั้งต้นของปฏิกิริยา ดังนั้นจึงไม่สามารถแทนที่ที่ความเข้มข้นของซับสเตรตที่สูงได้ มีหลายทางเลือกสำหรับการกระทำของสารยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันได้:

1. การปิดกั้นกลุ่มการทำงานของศูนย์แอคทีฟของเอนไซม์และทำให้กิจกรรมลดลง ตัวอย่างเช่น กิจกรรมของ SH - กลุ่มสามารถผูกพิษ thiol ย้อนกลับได้ (เกลือของโลหะ ปรอท ตะกั่ว) และกลับไม่ได้ (monioiodoacetate) ผลการยับยั้งของสารยับยั้ง thiol สามารถลดลงได้โดยการแนะนำสารเพิ่มเติมที่อุดมไปด้วยกลุ่ม SH (เช่น unithiol) มีและมีการใช้สารยับยั้งซีรีนที่ปิดกั้นกลุ่ม OH ของศูนย์กลางการทำงานของเอนไซม์ สารที่ประกอบด้วยฟอสโฟฟลูออรีนอินทรีย์มีผลนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารเหล่านี้สามารถยับยั้งกลุ่ม OH ในเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเตอเรส ซึ่งทำลายสารสื่อประสาทอะเซทิลโคลีน

2. การปิดกั้นของไอออนโลหะที่เป็นส่วนหนึ่งของศูนย์กลางการทำงานของเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น ไซยาไนด์บล็อกอะตอมของเหล็ก EDTA (เอทิลีนไดเอมีนเตตระอะซีเตต) บล็อก Ca, Mg ไอออน

3. ตัวยับยั้ง allosteric มีปฏิสัมพันธ์กับไซต์ allosteric โดยทางอ้อมตามหลักการของความร่วมมือเปลี่ยนโครงสร้างและกิจกรรมของไซต์ตัวเร่งปฏิกิริยา กราฟิกการยับยั้งที่ไม่แข่งขันมีรูปแบบ:

อัตราปฏิกิริยาสูงสุดในการยับยั้งแบบไม่แข่งขันไม่สามารถทำได้โดยการเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น

การควบคุมการทำงานของเอนไซม์ระหว่างการเผาผลาญ

การปรับตัวของร่างกายให้เข้ากับสภาวะที่เปลี่ยนแปลง (อาหาร ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ฯลฯ) เป็นไปได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมของเอนไซม์ มีความเป็นไปได้หลายประการในการควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ในร่างกาย:

1. การเปลี่ยนแปลงอัตราการสังเคราะห์เอนไซม์ (กลไกนี้ใช้เวลานาน)

2. เพิ่มความพร้อมใช้งานของซับสเตรตและเอ็นไซม์โดยการเปลี่ยนการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์

3. การเปลี่ยนแปลงการทำงานของเอ็นไซม์ที่มีอยู่แล้วในเซลล์และเนื้อเยื่อ กลไกนี้ดำเนินการด้วยความเร็วสูงและสามารถย้อนกลับได้

ในกระบวนการเอนไซม์แบบหลายขั้นตอน กฎข้อบังคับและเอ็นไซม์หลักจะถูกแยกออกซึ่งจำกัดอัตราโดยรวมของกระบวนการ ส่วนใหญ่มักเป็นเอนไซม์ในระยะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของกระบวนการ การเปลี่ยนแปลงการทำงานของเอ็นไซม์สำคัญเกิดขึ้นจากกลไกต่างๆ

1. กลไกอัลโลสเตอริก:

2. การเปลี่ยนแปลงของเอ็นไซม์ oligomerism:

โมโนเมอร์ไม่ทำงาน - โอลิโกเมอร์ทำงานอยู่

3. ฟอสโฟลิเลชัน - ดีฟอสโฟรีเลชั่น:

เอนไซม์ (ไม่ทำงาน) + H 3 RO 4 - เอนไซม์ที่ใช้งานฟอสโฟรีเลต

กลไกการกำกับดูแลอัตโนมัติแพร่หลายในเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกลไกการควบคุมอัตโนมัติคือการยับยั้งการย้อนกลับซึ่งผลิตภัณฑ์ของกระบวนการเอนไซม์ยับยั้งเอนไซม์ในระยะเริ่มแรก ตัวอย่างเช่น นิวคลีโอไทด์ purine และ pyrimidine ที่มีความเข้มข้นสูงยับยั้งสารตั้งต้นในระยะของการสังเคราะห์

บางครั้งสารตั้งต้นเริ่มต้นกระตุ้นเอนไซม์สุดท้าย ในรูปแบบ: สารตั้งต้น A เปิดใช้งาน F 3 . ตัวอย่างเช่น รูปแบบที่ใช้งานของกลูโคส (กลูโคส-6-ฟอสเฟต) กระตุ้นเอนไซม์สุดท้ายในการสังเคราะห์ไกลโคเจนจากกลูโคส (ไกลโคเจนสังเคราะห์)

การจัดระเบียบโครงสร้างของเอนไซม์ในเซลล์

ความสอดคล้องกันของกระบวนการเผาผลาญในร่างกายเป็นไปได้เนื่องจากการแยกตัวของเอนไซม์ในเซลล์ เอนไซม์แต่ละตัวอยู่ในโครงสร้างภายในเซลล์บางอย่าง - การแบ่งส่วน . ตัวอย่างเช่น เอนไซม์โพแทสเซียม โซเดียม ATPase ทำงานในพลาสมาเมมเบรน ในไมโตคอนเดรีย เอนไซม์ของปฏิกิริยาออกซิเดชัน (succinate dehydrogenase, cytochrome oxidase) จะทำงาน เอ็นไซม์สำหรับการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก (DNA polymerase) ออกฤทธิ์ในนิวเคลียส ในไลโซโซม เอนไซม์สำหรับการสลายสารต่างๆ (RNase, phosphatase และอื่นๆ) จะทำงาน

เอนไซม์ที่ทำงานมากที่สุดในโครงสร้างเซลล์ที่กำหนดเรียกว่า ตัวบ่งชี้ หรือเอนไซม์มาร์กเกอร์ คำจำกัดความในการปฏิบัติทางคลินิกสะท้อนถึงความลึกของความเสียหายของเนื้อเยื่อโครงสร้าง เอ็นไซม์บางชนิดรวมกันเป็นโพลิเอนไซม์เชิงซ้อน ตัวอย่างเช่น ไพรูเวต ดีไฮโดรจีเนส คอมเพล็กซ์ (PDC) ซึ่งออกซิไดซ์กรดไพรูวิก

หลักการการตรวจจับและเชิงปริมาณคำจำกัดความเอนไซม์:

การตรวจหาเอนไซม์ขึ้นอยู่กับความจำเพาะสูง เอนไซม์ถูกตรวจพบโดยการกระทำที่ผลิตได้เช่น เมื่อเกิดปฏิกิริยากระตุ้นด้วยเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น อะไมเลสถูกตรวจพบโดยการสลายตัวของแป้งเป็นกลูโคส

เกณฑ์สำหรับการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์สามารถ:

การหายไปของสารตั้งต้นของปฏิกิริยา

ลักษณะที่ปรากฏของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา

การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแสงของโคเอ็นไซม์

ปริมาณของเอนไซม์

เนื่องจากความเข้มข้นของเอ็นไซม์ในเซลล์ต่ำมาก ความเข้มข้นที่แท้จริงของเอ็นไซม์ไม่ได้ถูกกำหนด แต่ปริมาณของเอ็นไซม์จะถูกตัดสินทางอ้อมโดยกิจกรรมของเอนไซม์

กิจกรรมของเอนไซม์ประเมินโดยอัตราของปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่เหมาะสม (อุณหภูมิที่เหมาะสม pH ความเข้มข้นสูงเกินไปของสารตั้งต้น) ภายใต้สภาวะเหล่านี้ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของเอนไซม์ (V= K 3 )

หน่วย กิจกรรม ( ปริมาณ ) เอนไซม์

ในการปฏิบัติทางคลินิกมีการใช้กิจกรรมของเอนไซม์หลายหน่วย

1. หน่วยสากล - ปริมาณของเอนไซม์ที่กระตุ้นการแปลงสารตั้งต้น 1 ไมโครโมลต่อนาทีที่อุณหภูมิ 25 0 C

2. Catal (ในระบบ SI) - ปริมาณของเอนไซม์ที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้น 1 โมลต่อวินาที

3. กิจกรรมเฉพาะ - อัตราส่วนของกิจกรรมของเอนไซม์ต่อมวลของเอนไซม์โปรตีน

4. กิจกรรมระดับโมเลกุลของเอนไซม์แสดงจำนวนโมเลกุลของสารตั้งต้นที่ถูกแปลงภายใต้การกระทำของ 1 โมเลกุลของเอนไซม์

คลินิกหมักดอง

การใช้ข้อมูลเกี่ยวกับเอนไซม์ในทางการแพทย์เป็นสาขาหนึ่งของเอนไซม์ทางการแพทย์ ประกอบด้วย 3 ส่วน:

1. การวินิจฉัยเอนไซม์

2. วิทยาเอนไซม์

3. การบำบัดด้วยเอนไซม์

เอนไซม์วินิจฉัย - ส่วนที่ศึกษาความเป็นไปได้ของการศึกษากิจกรรมของเอนไซม์ในการวินิจฉัยโรค ในการประเมินความเสียหายต่อเนื้อเยื่อแต่ละส่วนจะใช้เอนไซม์เฉพาะอวัยวะและไอโซไซม์

ในการปฏิบัติในเด็กเมื่อทำการวินิจฉัยเอนไซม์จำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะของเด็กด้วย ในเด็ก กิจกรรมของเอ็นไซม์บางชนิดจะสูงกว่าในผู้ใหญ่ ตัวอย่างเช่น กิจกรรม LDH ที่สูงจะสะท้อนถึงความเด่นของกระบวนการที่ไม่ใช้ออกซิเจนในระยะแรกหลังคลอด เนื้อหาของ transaminases ในเลือดของเด็กเพิ่มขึ้นเนื่องจากการซึมผ่านของเนื้อเยื่อหลอดเลือดเพิ่มขึ้น กิจกรรมของกลูโคส -6- ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนสเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของเม็ดเลือดแดงที่เพิ่มขึ้น ในทางกลับกันการทำงานของเอนไซม์อื่นนั้นต่ำกว่าในผู้ใหญ่ ตัวอย่างเช่น กิจกรรมของเปปซิน, เอนไซม์ตับอ่อน (ไลเปส, อะไมเลส) จะลดลงเนื่องจากเซลล์หลั่งยังไม่บรรลุนิติภาวะ

เมื่ออายุมากขึ้น สามารถแจกจ่ายไอโซไซม์แต่ละตัวได้ ดังนั้นในเด็ก LDH 3 (รูปแบบที่ไม่ใช้ออกซิเจนมากกว่า) จึงมีชัยและในผู้ใหญ่ LDH 2 (รูปแบบแอโรบิกมากกว่า)

เอนไซม์พยาธิวิทยา - สาขาการหมักที่ศึกษาโรคซึ่งเป็นกลไกสำคัญของการพัฒนาซึ่งเป็นการละเมิดกิจกรรมของเอนไซม์ ซึ่งรวมถึงความผิดปกติของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต (กาแลคโตซีเมีย, ไกลโคจีโนซิส, มิวโคโพลีแซคคาริโดส), กรดอะมิโน (ฟีนิลคีโตนูเรีย, ซิสตินูเรีย), นิวคลีโอไทด์ (ออโรทาซิดูเรีย), พอร์ไฟริน (พอร์ไฟเรีย)

การบำบัดด้วยเอนไซม์ - สาขาการหมักที่ศึกษาการใช้เอ็นไซม์ โคเอ็นไซม์ แอคติเวเตอร์ สารยับยั้งเพื่อการรักษา เอนไซม์สามารถใช้โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทดแทน (เปปซิน เอนไซม์ตับอ่อน) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อกำจัดก้อนเนื้อตาย ลิ่มเลือด ไปจนถึงสารหลั่งหนืดบาง

วรรณกรรม

1. Avdeeva, L.V. ชีวเคมี: ตำรา / L.V. Avdeeva, T.L. Aleinikova, L.E. อันเดรียโนวา; ภายใต้กองบรรณาธิการของ E.S. เซเวริน. - M.: GEOtar-MED, 2556. - 768 น.

2. Auerman, ที.แอล. พื้นฐานของชีวเคมี: ตำรา / T.L. Auerman, ที.จี. เจเนอรัลโรวา, G.M. สุลยานก. - M.: NITs INFRA-M, 2013. - 400 p.

3. Bazarnova Yu.G. ฐานทางชีวเคมีของการแปรรูปและการเก็บรักษาวัตถุดิบจากสัตว์: ตำรา / Yu.G. Bazarnova, T.E. Burova, V.I. มาร์เชนโก้ - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: Ave. วิทยาศาสตร์, 2554. - 192 น.

4. Baishev, I.M. ชีวเคมี. คำถามทดสอบ: ตำรา / D.M. ซูไบรอฟ, ไอ.เอ็ม. ไบเชฟ, R.F. เบย์คีฟ; ภายใต้กองบรรณาธิการของ D.M. ซูไบรอฟ - ม.: GEOTAR-Media, 2008. - 960 p.

5. โบกุท, ส.บ. ชีวเคมีของสายวิวัฒนาการและการสร้างพันธุกรรม: ตำรา / A.A. เชอร์กิน อี.โอ. Danchenko, S.B. โบคุต; ต่ำกว่าทั้งหมด ศ.บ. ก. เชอร์กิ้น. - ม.: NITs INFRA-M, พ.ย. ความรู้, 2555. - 288 น.

6. Gidranovich, V.I. ชีวเคมี: ตำรา / V.I. จิดราโนวิช, A.V. จิดราโนวิช - มินสค์: TetraSystems, 2555 - 528 น.

7. Goloshchapov, A.P. ลักษณะทางพันธุกรรมและชีวเคมีของการปรับตัวของมนุษย์ให้เข้ากับสภาพของเมืองที่มีอุตสาหกรรมเคมีที่พัฒนาแล้ว / A.P. โกลอชชาปอฟ - M.: KMK, 2555. - 103 p.

8. Gunkova, P.I. ชีวเคมีของนมและผลิตภัณฑ์จากนม / เค.เค. กอร์บาตอฟ, P.I. กุนคอฟ; ต่ำกว่าทั้งหมด กศน. เค. กอร์บาตอฟ. - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: GIORD, 2010. - 336 p.

9. Dimitriev, A.D. ชีวเคมี: ตำรา / ค.ศ. Dimitriev, E.D. แอมโบรซีฟ - ม.: Dashkov i K, 2556. - 168 น.

10. Ershov, Yu.A. ชีวเคมีและการกีฬาทั่วไป: ตำรา / Yu.A. เอิร์ชอฟ - M.: MGU, 2010. - 368 p.

11. Ershov, Yu.A. พื้นฐานของชีวเคมีสำหรับวิศวกร: ตำรา / Yu.A. Ershov, N.I. ซาอิทเซฟ; ภายใต้กองบรรณาธิการของ S.I. ชูกิน. - ม.: MSTU im. บาวมัน, 2553. - 359 น.

12. Kamyshnikov, V.S. คู่มือการวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการทางคลินิกและทางชีวเคมี: ใน 2 เล่ม ใน 2 เล่ม คู่มือการวินิจฉัยทางห้องปฏิบัติการทางคลินิกและชีวเคมี: ใน 2 เล่ม / V.S. คามีชนิคอฟ. - มินสค์: เบลารุส 2555 - 958 น.

13. Klopov, M.I. สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในกระบวนการทางสรีรวิทยาและชีวเคมีในร่างกายสัตว์: ตำรา / M.I. คโลปอฟ, V.I. มักซิมอฟ - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: ลาน, 2555 - 448 น.

14. Mikhailov, S.S. ชีวเคมีการกีฬา ตำราสำหรับมหาวิทยาลัยและวิทยาลัยวัฒนธรรมทางกายภาพ / S.S. มิคาอิลอฟ. - ม.: อ. กีฬา, 2555. - 348 น.

15. เรปนิคอฟ บี.ที. สินค้าวิทยาศาสตร์และชีวเคมีของผลิตภัณฑ์ปลา: ตำรา / B.T. เรปนิคอฟ. - M .: Dashkov i K, 2013. - 220 p.

16. Rogozhin, V.V. ชีวเคมีของนมและเนื้อสัตว์: ตำรา / V.V. โรโกจิน. - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: GIORD, 2555 - 456 น.

17. Rogozhin, V.V. ชีวเคมีพืช: ตำรา / V.V. โรโกจิน. - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: GIORD, 2555 - 432 น.

18. Rogozhin, V.V. การประชุมเชิงปฏิบัติการเรื่องสรีรวิทยาพืชและชีวเคมี: ตำรา / V.V. Rogozhin โทรทัศน์ โรโกจิน. - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: GIORD 2556 - 352 น.

19. ทากาโนวิช ค.ศ. ชีวเคมีทางพยาธิวิทยา: Monograph / A.D. ทากาโนวิช. - M.: BINOM, 2556. - 448 น.

20. ฟิลิปโปวิช, ยู.บี. รากฐานทางชีวเคมีของชีวิตมนุษย์: ตำราสำหรับนักศึกษามหาวิทยาลัย / Yu.B. ฟิลิปโปวิช, A.S. Konichev, G.A. Sevastyanova, N.M. คูตูซอฟ. - ม.: VLADOS, 2548. - 407 น.

21. Shcherbakov, V.G. ชีวเคมีและวิทยาศาสตร์สินค้าโภคภัณฑ์ของวัตถุดิบน้ำมัน / V.G. Shcherbakov, V.G. โลบานอฟ - M .: KolosS, 2555. - 392 น.

โฮสต์บน Allbest.ru

...

เอกสารที่คล้ายกัน

การจำแนกประเภท กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์ การนำไปใช้ในกิจกรรมจริงของมนุษย์ การทำงานของเอ็นไซม์ในช่องปาก กระเพาะอาหาร ลำไส้เล็ก การหาสาเหตุหลักของการหยุดชะงักของอวัยวะย่อยอาหารในวัยรุ่น

กระดาษภาคเรียนเพิ่ม 10/05/2557


วิธีการกำหนดกิจกรรมศึกษาพารามิเตอร์จลนศาสตร์ของปฏิกิริยาเอนไซม์ วิธีการแยกและทำให้บริสุทธิ์ของเอนไซม์ การศึกษาการโลคัลไลซ์เซชั่นย่อย การใช้เอ็นไซม์เป็นรีเอเจนต์ในการวิเคราะห์ การกำหนดกิจกรรมทริปซิน

กวดวิชา, เพิ่ม 07/19/2009


ประวัติการศึกษา หน้าที่ และการจำแนกเอนไซม์: ความสำคัญทางการแพทย์และการใช้ในปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา ความสัมพันธ์ระหว่างเอนไซม์กับโรคเมแทบอลิซึมทางพันธุกรรม การพัฒนาวิธีการรักษาความสำคัญในการป้องกันโรค

การนำเสนอเพิ่ม 04/16/2012


ประวัติการค้นพบวิตามิน คุณสมบัติของพวกเขา โครงสร้างทางเคมี กลไกการออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และปริมาณวิตามินที่ละลายในน้ำตามทฤษฎีในแต่ละวัน คุณสมบัติหลักของกลุ่มวิตามินที่ละลายในไขมัน วิธีการวิจัยโครมาโตกราฟี

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 07/05/2014


การจำแนกและประเภทของไวรัส retroviruses ในฐานะพาหะและตัวกระตุ้นของ oncogenes: oncogenic สูง, oncogenic ต่ำ, กลไกการออกฤทธิ์ โครงสร้าง องค์ประกอบ และวงจรการพัฒนาของไวรัสเหล่านี้ ไวรัส T-lymphotropic ของมนุษย์: ระบาดวิทยา คำอธิบาย การป้องกัน

ภาคเรียนที่เพิ่ม 06/27/2011


แนวคิดและการจำแนกเอนไซม์ (เอนไซม์) คุณสมบัติทั่วไปและแตกต่างจากตัวเร่งปฏิกิริยาอนินทรีย์ธรรมชาติของโปรตีน ปฏิกิริยาที่พวกมันกระตุ้น ประเภทของไอโซไซม์และบทบาทในการเผาผลาญ กิจกรรมสัมพัทธ์ของเอนไซม์ในเนื้อเยื่อของมนุษย์

การนำเสนอ, เพิ่ม 11/11/2016


แนวคิดสำหรับการเหนี่ยวนำเอ็นไซม์ของอนุวงศ์ CYP 3A โดยซีโนไบโอติกส์และสารประกอบทางเคมีอื่นๆ คุณสมบัติของการสร้างพันธุกรรมในกระบวนการนี้ ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ของอนุวงศ์ CYP 3A ครอบครัวของตัวรับนิวเคลียร์

งานวิทยาศาสตร์เพิ่ม 05/12/2009


การศึกษายาภายใต้ชื่อสามัญว่า "ยาปฏิชีวนะ" เคมีบำบัดต้านเชื้อแบคทีเรีย. ประวัติการค้นพบยาปฏิชีวนะ กลไกการออกฤทธิ์และการจำแนก คุณสมบัติของการใช้ยาปฏิชีวนะและผลข้างเคียง

กระดาษภาคเรียนเพิ่ม 10/16/2014


กลุ่มเพนิซิลลินเป็นการพัฒนาจากของเสียของจุลินทรีย์ การจำแนกเพนนิซิลลินจากธรรมชาติและสังเคราะห์ กลไกการออกฤทธิ์: ผลการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและบทบาทของเอนไซม์ ลักษณะของสเปกตรัมกิจกรรมเภสัชจลนศาสตร์

บทคัดย่อ เพิ่ม 01/24/2012


ฐานโมเลกุลและชีวเคมีของการรักษาของการเตรียมเปปไทด์ กลไกการออกฤทธิ์ของสารป้องกันประสาท กลไกระดับโมเลกุลของการออกฤทธิ์ของแอคโทเวจิน, นิโมดิพีน สารต้านอนุมูลอิสระด้วยเอนไซม์และไม่ใช่เอนไซม์ หลักการทั่วไปของการกระทำของ nootropics

กลไกการออกฤทธิ์ของเอ็นไซม์ที่ง่ายและซับซ้อนนั้นเหมือนกัน เนื่องจากศูนย์แอคทีฟในโมเลกุลของพวกมันทำหน้าที่คล้ายคลึงกัน

การทำงานของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาโดยการลดพลังงานกระตุ้นของสารตั้งต้น เอ็นไซม์เปลี่ยนรูปเปลือกอิเล็กตรอนของสารตั้งต้น ซึ่งเอื้อต่อการทำงานร่วมกันระหว่างพวกมัน พลังงานที่จำเป็นในการนำโมเลกุลเข้าสู่สถานะแอคทีฟเรียกว่าพลังงานกระตุ้น บทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยาแบบธรรมดา (และยิ่งกว่านั้นคือตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีววิทยา) คือมันลดพลังงานกระตุ้นของสารตั้งต้น

พื้นฐานของกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์ได้รับการศึกษาเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ในปี ค.ศ. 1902 นักเคมีชาวอังกฤษ เอ. บราวน์ เสนอว่าเอ็นไซม์ที่ทำงานบนสารตั้งต้น ควรสร้างเอ็นไซม์ระดับกลางด้วยเอ็นไซม์ - ซับสเตรตที่ซับซ้อน ในเวลาเดียวกันและเป็นอิสระจาก A. Brown นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส V. Henri ได้ตั้งสมมติฐานเช่นเดียวกัน ในปี 1913 L. Michalis และ M. Menten ได้ยืนยันและพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์ ซึ่งสามารถแสดงเป็นแผนภาพได้:

E + S  ""  [E-P]  E + P,

โดยที่ E คือเอนไซม์ S คือสารตั้งต้น P คือผลิตภัณฑ์

ในขั้นตอนแรกของการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ การก่อตัวของสารตั้งต้นของเอนไซม์-สารตั้งต้นจะเกิดขึ้น โดยที่เอนไซม์และสารตั้งต้นสามารถเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไอออนิก โควาเลนต์ หรือพันธะอื่นๆ การก่อตัวของ E-S complex เกิดขึ้นเกือบจะในทันที

ในขั้นตอนที่สอง ซับสเตรตภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องจะถูกดัดแปลงและเข้าถึงได้มากขึ้นสำหรับปฏิกิริยาเคมีที่สอดคล้องกัน ขั้นตอนนี้กำหนดความเร็วของกระบวนการทั้งหมด ในขั้นตอนของการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์เหล่านี้ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงซ้ำๆ ในโครงสร้างระดับอุดมศึกษาของโปรตีนเอนไซม์ นำไปสู่แนวทางที่ต่อเนื่องกันไปยังสารตั้งต้นและการวางแนวในอวกาศของกลุ่มที่ออกฤทธิ์ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในขั้นตอนต่างๆ ของการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้น

ในขั้นตอนที่สามปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการที่ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่มีเอนไซม์เกิดขึ้น

กระบวนการสุดท้ายคือการปล่อยผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาออกจากคอมเพล็กซ์

ในร่างกาย การเปลี่ยนแปลงของสารเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนจะถูกเร่งด้วยเอนไซม์ที่แยกจากกัน ผลรวมของพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาขั้นกลางต่ำกว่าพลังงานกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับการแตกแยกของซับสเตรตพร้อมกัน

4.3. คุณสมบัติของเอนไซม์

เอนไซม์มีคุณสมบัติทั้งหมดของโปรตีน อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับโปรตีนที่ทำหน้าที่อื่นๆ ในเซลล์ เอ็นไซม์มีคุณสมบัติจำเพาะหลายอย่างที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของพวกมัน

การขึ้นอยู่กับกิจกรรมของเอนไซม์ต่ออุณหภูมิ อุณหภูมิสามารถส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์ได้หลายวิธี ที่อุณหภูมิสูง อาจเกิดการเสียสภาพของส่วนโปรตีนของเอนไซม์ ซึ่งส่งผลเสียต่อการทำงานของมัน ที่ค่าบางอย่าง (เหมาะสมที่สุด) อุณหภูมิอาจส่งผลต่ออัตราการก่อตัวของสารตั้งต้นของเอนไซม์-สารตั้งต้น ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น อุณหภูมิที่กิจกรรมเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์สูงสุดเรียกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดของเอนไซม์ เอนไซม์ในเซลล์หลายชนิดมีอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งถูกกำหนดโดยการทดลอง สำหรับเอนไซม์ที่มาจากสัตว์ อุณหภูมิที่เหมาะสมจะอยู่ในช่วง 40-50 องศาเซลเซียส

การพึ่งพาการทำงานของเอนไซม์ต่อตัวกลาง pH เอนไซม์ส่วนใหญ่แสดงกิจกรรมสูงสุดที่ค่า pH ใกล้เคียงกับความเป็นกลาง เอนไซม์เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือด่างอย่างแรง ตัวอย่างเช่น กิจกรรมของเปปซิน ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ย่อยโปรตีนในกระเพาะอาหาร มีค่าสูงสุดที่ pH 1.5-2.5 ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง เอ็นไซม์ที่มีการแปลในลำไส้ "ทำงาน" การเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเอนไซม์ที่กำหนดอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับอุดมศึกษาของเอนไซม์ ซึ่งจะส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์ ในทางกลับกัน การเปลี่ยนค่า pH อาจเปลี่ยนการแตกตัวเป็นไอออนของสารตั้งต้น ซึ่งจะส่งผลต่อการก่อตัวของสารตั้งต้นของเอนไซม์-สารตั้งต้น

ความจำเพาะของการออกฤทธิ์ของเอนไซม์ --หนึ่งในคุณสมบัติหลักของพวกเขา ความจำเพาะ - คือความสามารถในการคัดเลือกของเอนไซม์ที่เกี่ยวกับซับสเตรต (หรือซับสเตรต) ความจำเพาะของการกระทำของเอนไซม์อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าสารตั้งต้นต้องเข้าใกล้ศูนย์กลางที่แอคทีฟเช่น "กุญแจสู่ล็อค" การเปรียบเทียบที่เป็นรูปเป็นร่างนี้จัดทำโดยอี. ฟิชเชอร์ในปี พ.ศ. 2437 เขาถือว่าเอ็นไซม์เป็นโครงสร้างที่แข็งกระด้าง ซึ่งศูนย์กลางที่แอคทีฟคือ "หล่อ" ของสารตั้งต้น อย่างไรก็ตาม สมมติฐานนี้ยากที่จะอธิบายความจำเพาะของกลุ่มของเอนไซม์ เนื่องจากการกำหนดค่าของ "คีย์" (สารตั้งต้น) ที่เหมาะสมสำหรับ "ล็อก" หนึ่งรายการนั้นมีความหลากหลายเกินไป ความแตกต่างนี้ได้อธิบายไว้ในยุค 50 ศตวรรษที่ 20 ในสมมติฐานของ D. Koshland เรียกว่าสมมติฐาน "บังคับพอดี"

ตามสมมติฐานของ D. Koshland โมเลกุลของเอนไซม์นั้นไม่แข็งกระด้าง แต่ยืดหยุ่นและยืดหยุ่น ดังนั้นข้อมูลของเอนไซม์และจุดศูนย์กลางที่แอคทีฟของมันจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อมีการติดสารตั้งต้นหรือลิแกนด์อื่นๆ ในขณะที่ยึดติด สารตั้งต้นจะ "บังคับ" ตำแหน่งแอคทีฟของเอนไซม์ให้มีรูปร่างที่เหมาะสม เปรียบได้กับ "ถุงมือ" และ "มือ"

สมมติฐานของ "บังคับโต้ตอบ" ได้รับการยืนยันจากการทดลอง สมมติฐานนี้ยังทำให้สามารถอธิบายสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงของแอนะล็อกที่ใกล้เคียงของพื้นผิวได้

มีความจำเพาะหลายประเภท

ความจำเพาะของซับสเตรตเคมี - เอนไซม์

กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของสเตอรีโอไอโซเมอร์เพียงหนึ่งเดียวของซับสเตรต ตัวอย่างเช่น fumarate hydratase กระตุ้นการเติมโมเลกุลของน้ำเข้ากับพันธะหลายตัวของกรดฟูมาริก แต่ไม่รวมถึงสเตอรีโอไอโซเมอร์ของกรดมาเลอิก

ความจำเพาะของซับสเตรตสัมบูรณ์ - เอ็นไซม์กระตุ้นการแปลงของสารตั้งต้นเพียงตัวเดียว ตัวอย่างเช่น ยูเรียเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของยูเรียเท่านั้น

ความจำเพาะของสารตั้งต้นกลุ่ม - เอนไซม์กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของกลุ่มสารตั้งต้นที่มีโครงสร้างทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนสเร่งปฏิกิริยาการแปลงเอทานอลและแอลกอฮอล์อะลิฟาติกอื่นๆ แต่ในอัตราที่ต่างกัน

อิทธิพลต่อการทำงานของเอนไซม์ของตัวกระตุ้นและตัวยับยั้ง. ปัจจัยที่เพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ ได้แก่ ไอออนบวกของโลหะและแอนไอออนบางชนิด ส่วนใหญ่แล้วเอนไซม์กระตุ้นคือ Mg 2+, Mn 2+, Zn 2+, K + และ Co 2+ cations และ Cl - จากแอนไอออน ไพเพอร์ทำหน้าที่กับเอนไซม์ในรูปแบบต่างๆ ในบางกรณีพวกมันอำนวยความสะดวกในการก่อตัวของสารตั้งต้นของเอนไซม์ - สารตั้งต้นในบางครั้งพวกมันมีส่วนทำให้เกิดการเกาะติดของโคเอ็นไซม์กับอะโพไซม์หรือยึดติดกับศูนย์กลาง allosteric ของเอนไซม์และเปลี่ยนโครงสร้างตติยภูมิของมันอันเป็นผลมาจาก ซึ่งสารตั้งต้นและศูนย์ตัวเร่งปฏิกิริยาได้รับการกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา

สารยับยั้งยับยั้งการทำงานของเอ็นไซม์ สารยับยั้งสามารถเป็นได้ทั้งสารภายนอกและจากภายนอก กลไกการออกฤทธิ์ในการยับยั้งของสารประกอบเคมีต่างๆ มีความหลากหลาย

การตั้งชื่อและการจำแนกเอนไซม์

ระบบการตั้งชื่อของเอนไซม์ ในระยะแรกของการพัฒนาของเอ็นไซม์วิทยา ผู้ค้นพบได้ให้ชื่อของเอนไซม์ตามสัญญาณสุ่ม ตัวอย่างเช่น ชื่อของเอนไซม์ไม่สำคัญ: เปปซิน ทริปซิน ไคโมทริปซิน ความพยายามครั้งแรกในการแนะนำกฎสำหรับชื่อของเอนไซม์ถูกสร้างขึ้นโดย E. Duclos ในปี 1898 (การตั้งชื่อที่มีเหตุผล) ตามระบบการตั้งชื่อที่มีเหตุผล เอ็นไซม์อย่างง่ายถูกตั้งชื่อตามชื่อของซับสเตรต โดยเติมส่วนท้าย -aza(DNase, RNase, อะไมเลส, ยูรีส). สำหรับชื่อของเอนไซม์โฮโลตามระบบการตั้งชื่อแบบมีเหตุมีผล จะใช้ชื่อของโคเอ็นไซม์ (เอนไซม์ไพริดอกซอล, เฮมิเนไซม์) ต่อมาชื่อของเอ็นไซม์เริ่มใช้ชื่อของซับสเตรตและชนิดของปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา (แอลกอฮอล์ ดีไฮโดรจีเนส)

ในปี 1961 V International Biochemical Congress ซึ่งจัดขึ้นที่กรุงมอสโก ได้อนุมัติการตั้งชื่อทางวิทยาศาสตร์ของเอนไซม์ ตามระบบการตั้งชื่อนี้ ชื่อของเอนไซม์ประกอบด้วยชื่อทางเคมีของสารตั้งต้นที่เอนไซม์ทำหน้าที่ ชนิดของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยา และจุดสิ้นสุด -อาซาตัวอย่างเช่น เอนไซม์ที่ไฮโดรไลซ์ยูเรีย (ชื่อที่สมเหตุสมผลคือ urease) เรียกว่า urea amidohydrolase ตามศัพท์วิทยาศาสตร์

หากผู้บริจาคกลุ่มอะตอมและผู้รับมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี เอนไซม์จะถูกเรียกดังนี้: ชื่อทางเคมีของผู้บริจาค ชื่อทางเคมีของตัวรับ ชนิดของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น เอนไซม์ที่กระตุ้นกระบวนการ transamination ของกรดกลูตามิกและกรดฮิสเทอโรอะซิติกเรียกว่ากลูตาเมต: ไพรูเวต อะมิโนทรานสเฟอเรส

อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่า ร่วมกับชื่อตามศัพท์วิทยาศาสตร์ อนุญาตให้ใช้ชื่อเล็กน้อยของเอนไซม์ได้

การจำแนกประเภทของเอนไซม์ปัจจุบันรู้จักเอนไซม์มากกว่า 2,000 ตัว เอ็นไซม์ทั้งหมดแบ่งออกเป็น 6 คลาส โดยแต่ละเอ็นไซม์มีจำนวนที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

1.ออกซิโดเรดักเตสเร่งกระบวนการรีดอกซ์

2. การโอนย้ายกระตุ้นการถ่ายโอนหมู่ฟังก์ชันและสารตกค้างของโมเลกุลจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง

3. ไฮโดรเลส เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

4. Liases พวกเขากระตุ้นปฏิกิริยาของการกำจัด (ยกเว้นอะตอมของไฮโดรเจน) ด้วยการก่อตัวของพันธะคู่หรือการเพิ่มที่พันธะคู่เช่นเดียวกับการสลายตัวที่ไม่ไฮโดรไลติกของสารประกอบอินทรีย์หรือการสังเคราะห์โดยไม่มีส่วนร่วมของสารมหภาค

5.ไอโซเมอเรสกระตุ้นกระบวนการเปลี่ยนการกำหนดค่าทางเรขาคณิตหรือเชิงพื้นที่ของโมเลกุล

6. Ligasesเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์พร้อมกับการไฮโดรไลซิสของพลังงานพันธะที่เข้มข้น (โดยปกติคือ ATP)

คลาสของเอนไซม์ถูกแบ่งออกเป็นคลาสย่อย และคลาสย่อย ในทางกลับกัน กลายเป็นคลาสย่อย คลาสย่อย ชี้แจงการกระทำของเอนไซม์ตามที่ระบุไว้ในเงื่อนไขทั่วไปลักษณะของกลุ่มเคมีของสารตั้งต้น คลาสย่อย ระบุการทำงานของเอ็นไซม์มากยิ่งขึ้น โดยระบุลักษณะของพันธะที่ถูกโจมตีของซับสเตรตหรือลักษณะของตัวรับที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา

ระบบการจำแนกประเภทให้รหัสพิเศษสำหรับเอนไซม์แต่ละตัวซึ่งประกอบด้วยตัวเลขสี่ตัวคั่นด้วยจุด ตัวเลขตัวแรกในรหัสระบุหมายเลขคลาส ตัวที่สอง - หมายเลขคลาสย่อย ตัวที่สาม - คลาสย่อยและที่สี่ - หมายเลขซีเรียลในคลาสย่อยนี้ ดังนั้น lactate dehydrogenase จึงมีรหัส CF 1.1.1.27 นั่นคือ มันเป็นของชั้นหนึ่ง ซับคลาสที่หนึ่ง ซับคลาสที่หนึ่ง และครองอันดับที่ 27 ในรายการของเอ็นไซม์ของคลาสย่อยที่กล่าวถึง

ให้เรายกตัวอย่างเฉพาะของกระบวนการทางชีวเคมีที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ที่อยู่ในคลาสและคลาสย่อย

1. Oxidoreductases รูปแบบทั่วไปของกระบวนการที่เร่งปฏิกิริยาโดยออกซิโดเรดักเตสสามารถแสดงได้ดังนี้:

ส่วนใหญ่แล้วเราจะพบกับ oxidoreductases ของ subclass ของ oxidases และ dehydrogenases ดังนั้นเราจะพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติม

ออกซิเดส - เหล่านี้คือออกซิโดเรดักเตสที่ถ่ายโอนอะตอมไฮโดรเจนหรืออิเล็กตรอนโดยตรงไปยังอะตอมออกซิเจนหรือแนะนำอะตอมออกซิเจนเข้าไปในโมเลกุลของสารตั้งต้น

ดีไฮโดรจีเนส - เหล่านี้คือออกซิโดเรดักเตสที่กระตุ้นกระบวนการแยกอะตอมไฮโดรเจนออก

ดีไฮโดรจีเนสทั้งหมดเป็นโฮโลเอนไซม์ซึ่งมีโคเอ็นไซม์เป็นสารประกอบต่อไปนี้: นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ (NAD), นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ (NADP), ฟลาวินโมโนนิวคลีโอไทด์ (FMN), ฟลาวินอะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ (FAD), ควิโนน

ที่พบมากที่สุดในธรรมชาติคือดีไฮโดรจีเนสที่มี NAD เป็นโคเอ็นไซม์

โคเอ็นไซม์ FMN และ FAD มีวิตามินบี 2 ที่เป็นฟอสโฟรีเลต (ไรโบฟลาวิน ฟอสเฟต) ซึ่งสามารถขจัดไฮโดรเจนสองอะตอมออกจากสารตั้งต้น

2. การโอนย้าย นี่เป็นหนึ่งในเอนไซม์ที่มีจำนวนมากที่สุด ขึ้นอยู่กับลักษณะของกลุ่มที่ถ่ายโอน phosphotransferases, aminotransferases, glycosyltransferases, acyltransferases เป็นต้น

ฟอสโฟทรานสเฟอเรส - เหล่านี้เป็นเอนไซม์ที่กระตุ้นการถ่ายโอนของกรดฟอสฟอริกตกค้าง ผลของการกระทำของฟอสโฟทรานสเฟอเรสทำให้เกิดฟอสฟอริกเอสเทอร์ของสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ ซึ่งหลายชนิดมีปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นและเข้าสู่ปฏิกิริยาที่ตามมาได้ง่ายขึ้น ดังนั้นฟอสโฟรีเลชั่นของสารประกอบอินทรีย์จึงถือได้ว่าเป็นกระบวนการกระตุ้น ผู้บริจาคกลุ่มฟอสเฟตที่พบบ่อยที่สุดคือโมเลกุลอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) ฟอสโฟทรานส์เฟอเรสที่ใช้โมเลกุล ATP เป็นผู้บริจาคกลุ่มฟอสเฟตเรียกว่าไคเนส . ไคเนสรวมถึง ตัวอย่างเช่น กลีเซอรอลไคเนส ซึ่งเร่งการถ่ายโอนของกรดฟอสฟอริกตกค้างจากโมเลกุล ATP ไปยังโมเลกุลกลีเซอรอล

อะมิโนทรานส์เฟอเรสเร่งการถ่ายโอนของกลุ่มอะมิโน อะมิโนทรานส์เฟอเรสเป็นเอนไซม์สององค์ประกอบ ซึ่งโคเอ็นไซม์คือ ไพริดอกซอล ฟอสเฟต (วิตามินบี 6) ฟอสโฟรีเลต

Glycosyltransferases เร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนของไกลโคซิลตกค้าง โดยส่วนใหญ่เป็นปฏิกิริยาของการสังเคราะห์และการสลายตัวของโอลิโก- และพอลิแซ็กคาไรด์ หากกากไกลโคซิลถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลกรดฟอสฟอริก กระบวนการจะเรียกว่า ฟอสโฟโรไลซิส,และเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการนี้เรียกว่าฟอสโฟรีเลส

ผู้บริจาคไกลโคซิลตกค้างในการสังเคราะห์โอลิโก- และโพลีแซคคาไรด์คือน้ำตาลนิวคลีโอไซด์ไดฟอสเฟต (NDP-น้ำตาล) หนึ่งในตัวแทนคือยูริดีนไดฟอสเฟตกลูโคส (UDP-กลูโคส)

Acyltransferases กระตุ้นการถ่ายโอน apiles (อนุมูลของกรดคาร์บอกซิลิก) ไปยังแอลกอฮอล์ เอมีน กรดอะมิโน และสารประกอบอื่นๆ แหล่งที่มาของ acyls คือ acyl-CoA ซึ่งถือได้ว่าเป็นปัจจัยร่วมในปฏิกิริยาการถ่ายโอนกลุ่ม acyl ตัวอย่างของปฏิกิริยาทรานส์ไซเลชันคือปฏิกิริยาการสังเคราะห์กรดฟอสฟาติดิก ซึ่งฟอสโฟกลีเซอรอลและโมเลกุล acyl-CoA สองตัวมีส่วนร่วม

3. ไฮโดรเลส เอนไซม์เหล่านี้เร่งปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสของสารประกอบอินทรีย์ น้ำเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการเหล่านี้ ขึ้นอยู่กับลักษณะของพันธะที่ไฮโดรไลซ์ได้ ไฮโดรเลสแบ่งออกเป็นคลาสย่อยหลายคลาส: เอสเทอเรส, ไกลโคซิเดส, เปปไทด์ไฮโดรเลส ฯลฯ คุณสมบัติที่โดดเด่นของไฮโดรเลสทั้งหมดคือพวกมันเป็นเอนไซม์ที่มีองค์ประกอบเดียว

เอสเทอเรส เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของพันธะโคอีเทอร์

ไลเปสเร่งการไฮโดรไลซิสของพันธะเอสเทอร์ภายนอกในโมเลกุลไตรกลีเซอไรด์ เอสเทอเรสที่แพร่หลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่กระตุ้นการไฮโดรไลซิสของเอสเทอร์และคาร์โบไฮเดรตของกรดฟอสฟอริก เอนไซม์เหล่านี้เรียกว่าฟอสฟาเตส .

ไกลโคซิเดส เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของพันธะไกลโคซิดิก ตัวอย่างของ glycosidase คือ maltase (-glucosidase)

ในบรรดาไกลโคซิเดสที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับพอลิแซ็กคาไรด์ อะไมเลสนั้นพบได้บ่อยที่สุด .

เปปไทด์ไฮโดรเลส . เอนไซม์ของคลาสย่อยนี้กระตุ้นการไฮโดรไลซิสของพันธะเปปไทด์ในโมเลกุลของเปปไทด์และโปรตีน ไฮโดรเลสเปปไทด์ไม่ไฮโดรไลซ์พันธะเปปไทด์ทั้งหมดในโมเลกุลโปรตีนและเปปไทด์ แต่จะมีเพียงบางพันธะเท่านั้น อะมิเดส เร่งการไฮโดรไลซิสของเอไมด์ของกรดอะมิโนไดคาร์บอกซิลิก - แอสพาราจีนและกลูตามีน

4. Lyases เอ็นไซม์ของคลาสนี้เร่งปฏิกิริยาการสลายตัวและการสังเคราะห์ต่างๆ ขึ้นอยู่กับพันธะที่แยกออกหรือในทางกลับกันที่ก่อตัวขึ้นคาร์บอน - คาร์บอน, คาร์บอน - ออกซิเจน, ไลเลสคาร์บอน - ไนโตรเจนจะถูกแยกออก ให้เรายกตัวอย่างของกระบวนการที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ของคลาสย่อยเหล่านี้

ไลเอสคาร์บอน-คาร์บอน . เอนไซม์ที่เร่งการดีคาร์บอกซิเลชันของกรดคีโตและกรดอะมิโนมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ Decarboxylases หรือ carboxylases เป็นเอนไซม์สององค์ประกอบซึ่งโคเอ็นไซม์ซึ่งเป็นฟอสฟอริกเอสเทอร์ของวิตามินบี 1 ในกรณีของ decarboxylation ของกรดคีโตและวิตามินบี 6 ในกรณีของ decarboxylation ของกรดอะมิโน

ไลเอสคาร์บอน - ออกซิเจน (ไฮโดรไลซิส). เอนไซม์ของคลาสย่อยนี้เร่งปฏิกิริยาของการให้น้ำและการคายน้ำของสารประกอบอินทรีย์

ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในระหว่างการสลายและการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตและกรดไขมัน ดังนั้นไฮดราเทสจึงมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างคือ fumarate hydratase ซึ่งยึดโมเลกุลของน้ำกับพันธะหลายพันธะของกรดฟูมาริก

คาร์บอนไนโตรเจน lyases เร่งปฏิกิริยาการปนเปื้อนโดยตรงของกรดอะมิโนบางชนิด

5. ไอโซเมอเรส ไอโซเมอเรสเร่งการเปลี่ยนแปลงของไอโซเมอร์ของสารประกอบอินทรีย์บางส่วนไปเป็นไอโซเมอร์อื่น

6. Ligases (สังเคราะห์). เอ็นไซม์ในกลุ่มนี้ช่วยสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ ลักษณะเฉพาะของเอ็นไซม์ประเภทนี้คือการใช้สารประกอบที่สามารถให้พลังงานสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพ หนึ่งในสารประกอบเหล่านี้คือกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก - เอทีพี ตัวอย่างของการกระทำของ ligase คือการสังเคราะห์กรดออกซาโลอะซิติกจากกรดไพรูวิกโดยคาร์บอกซิเลชัน

ควรให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าโมเลกุล ATP ไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา แต่เพียงสลายไปเป็น ADP และ

เอช 3 ป. 4 ; ในกรณีนี้ พลังงานที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการสังเคราะห์ทางชีวภาพจะถูกปล่อยออกมา

ปฏิกิริยาที่สำคัญคือการก่อตัวของ acyl-coenzyme A (acyl-CoA) ซึ่งถูกเร่งด้วยเอนไซม์ในกลุ่มนี้

บทนำ

1.ประเภทของเอนไซม์

2. โครงสร้างเอนไซม์

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์

รายการบรรณานุกรม

บทนำ

เอนไซม์เป็นสารโปรตีนประเภทที่สำคัญที่สุดซึ่งเป็นสากลในการทำงานทางชีวภาพ เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เฉพาะเจาะจงและมีประสิทธิภาพสูงสำหรับปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ที่มีชีวิต การศึกษาเอ็นไซม์ โครงสร้าง คุณสมบัติและกลไกของการกระทำทางชีวภาพเป็นหนึ่งในสาขาหลักของชีวเคมีและเคมีชีวภาพ จนถึงปัจจุบันมีการระบุลักษณะเอนไซม์หลายพันชนิดและได้มากกว่าหนึ่งพันตัวในแต่ละสถานะ สำหรับโปรตีนเอนไซม์หลายร้อยชนิด ลำดับกรดอะมิโนได้รับการอธิบายอย่างชัดเจน และลำดับกรดอะมิโนที่มีชื่อเสียงที่สุดได้รับการถอดรหัสโดยใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์จนถึงระดับของโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่สมบูรณ์ การศึกษาปัญหาใด ๆ ในด้านความรู้เกี่ยวกับกลไกของกิจกรรมที่สำคัญจำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับการศึกษาระบบเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้ เอนไซม์ยังถูกใช้เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการอธิบายโครงสร้างของพอลิเมอร์ชีวภาพและพันธุวิศวกรรมอย่างกว้างขวาง พวกเขาพบการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติอย่างกว้างขวางในด้านการแพทย์และอุตสาหกรรมอาหาร

มนุษย์รู้จักกระบวนการของเอนไซม์มาตั้งแต่สมัยโบราณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการหมักถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายโดยชาวกรีกเพื่อผลิตไวน์ (การค้นพบวิธีนี้มาจากพระเจ้า Bacchus) ผู้คนจากหลายประเทศเชี่ยวชาญศิลปะการทำขนมปัง ชีส น้ำส้มสายชูมาเป็นเวลานาน โดยอาศัยการแปรรูปวัตถุดิบจากพืชและสัตว์ อย่างไรก็ตาม ระยะปัจจุบันของการพัฒนาเอนไซม์วิทยามีขึ้นตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่ผ่านมา ในปี ค.ศ. 1814 เค. เคิร์ชฮอฟฟ์ สมาชิกของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก (St. Petersburg Academy of Sciences) ได้ก่อตั้งว่าแป้งถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาลภายใต้การกระทำของสารบางชนิดที่พบในเมล็ดข้าวบาร์เลย์ที่งอก ก้าวต่อไปในทิศทางนี้โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส A. Payen และ J. Pirceau ซึ่งในปี 1833 ได้แสดงให้เห็นว่าปัจจัยทนความร้อนที่ได้จากสารสกัดมอลต์โดยการตกตะกอนด้วยแอลกอฮอล์ มีความสามารถในการไฮโดรไลซ์แป้ง พวกเขาเรียกมันว่า diastasis

ในไม่ช้าข้อพิพาทเกี่ยวกับธรรมชาติของการหมักซึ่งตัวแทนที่ใหญ่ที่สุดของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติในเวลานั้นเข้าร่วม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แอล. ปาสเตอร์มีความเห็นว่าการหมักเกิดจากจุลินทรีย์ที่มีชีวิต ดังนั้นจึงมีความเกี่ยวข้องเฉพาะกับกิจกรรมที่สำคัญของพวกมัน ในทางกลับกัน Yu. Liebig และ K. Bernard ได้ปกป้องธรรมชาติทางเคมีของการหมัก โดยเชื่อว่ามีความเกี่ยวข้องกับสารพิเศษ เช่น ไดแอสเทส (อะไมเลส) J. Berzelius ในปี 1837 แสดงให้เห็นว่าเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มาจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ตอนนั้นเองที่คำว่า "เอนไซม์" (จากภาษาละติน fermentatio - fermentation) และ "enzyme" (จากภาษากรีก - ในยีสต์) ปรากฏขึ้น ข้อพิพาทได้รับการแก้ไขในที่สุดในปี พ.ศ. 2440 เมื่อพี่น้องนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Hans และ Edward Buchner แสดงให้เห็นว่าน้ำยีสต์ที่เป็นเซลล์ (ได้จากการถูยีสต์ด้วยดินเบา) สามารถหมักน้ำตาลด้วยการก่อตัวของแอลกอฮอล์และ CO 2. เป็นที่ชัดเจนว่าน้ำยีสต์มีส่วนผสมของเอนไซม์ที่ซับซ้อน (เรียกว่าไซมาส) และเอนไซม์เหล่านี้สามารถทำงานได้ เพื่อสำรวจทั้งในและนอกเซลล์ นักประวัติศาสตร์คนหนึ่งกล่าวว่า การปรากฏตัวของฟองคาร์บอนไดออกไซด์ในการทดลองของ Buchners หมายถึงการกำเนิดของชีวเคมีและเอนไซม์สมัยใหม่

นักวิจัยหลายคนพยายามแยกเอนไซม์ในแต่ละสถานะออก ซึ่งควรกล่าวถึง A. Ya. Danilevsky, R. Wilstetter และคนอื่น ๆ ลักษณะโปรตีนของเอนไซม์ได้รับการพิสูจน์อย่างแจ่มแจ้งในปี 1926 โดยนักชีวเคมีชาวอเมริกัน J. Sumner ที่แยกเอนไซม์ยูรีเอสออกจากเมล็ดในโพรงผลึก ในปี ค.ศ. 1930 เจ. นอร์ธรอปได้รับผลึกเพปซิน ตามด้วยทริปซินและไคโมทริปซิน นับตั้งแต่ช่วงเวลานี้ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเอนไซม์ทั้งหมดเป็นโปรตีน

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ XIX บนพื้นฐานของความก้าวหน้าในด้านการศึกษาโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ที่มีต้นกำเนิดทางชีวภาพจึงเป็นไปได้ที่จะศึกษาความจำเพาะของเอนไซม์ ในเวลานี้ E. Fischer เสนอตำแหน่งที่มีชื่อเสียงเกี่ยวกับความจำเป็นในการติดต่อกันระหว่างเอนไซม์กับสารตั้งต้น ในการแสดงออกที่เป็นรูปเป็นร่างของเขา "สารตั้งต้นพอดีกับเอนไซม์เหมือนกุญแจสำคัญในการล็อค" ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 ได้มีการวางรากฐานสำหรับการศึกษาจลนพลศาสตร์ของการกระทำของเอนไซม์

เอ็นไซม์มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันตั้งแต่ 10,000 ถึง 1,000,000 ขึ้นไป พวกมันสามารถสร้างขึ้นจากสายโซ่พอลิเปปไทด์เดี่ยว สายโซ่โพลีเปปไทด์หลายสาย หรือสารเชิงซ้อน (บางครั้งเป็นโพลีเอนไซม์) เชิงซ้อน เอ็นไซม์ยังรวมถึงส่วนประกอบที่ไม่ใช่โปรตีน เรียกว่า โคแฟกเตอร์ - ไอออนของโลหะ โมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็ก เช่น วิตามิน ฯลฯ

เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสูง: สามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้หลายล้านครั้งและหลายพันล้านครั้ง ตัวอย่างเช่น ยูเรีย (ที่ pH 8.0, 20 0C) เร่งการไฮโดรไลซิสของยูเรียประมาณ 1014 ครั้งหนึ่ง.

เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่จำเพาะเจาะจงสูง พวกเขาแสดงความจำเพาะเกี่ยวกับชนิดของปฏิกิริยาเคมีที่เร่งปฏิกิริยา และการก่อตัวของผลพลอยได้จะไม่เกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีความจำเพาะของสารตั้งต้นที่เด่นชัดและตามกฎแล้วมีความเฉพาะเจาะจงทางสเตอริโอสูง

1. ประเภทของเอ็นไซม์

การจำแนกประเภทของเอนไซม์ ก่อนหน้านี้ เมื่อตั้งชื่อเอ็นไซม์ ชื่อของซับสเตรตถูกใช้เป็นพื้นฐานด้วยการเพิ่มคำต่อท้าย "aza"; นี่คือลักษณะโดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีเอสไลเปสและคาร์โบไฮเดรตปรากฏขึ้น ตามหลักการเดิม เอนไซม์ที่กระตุ้นปฏิกิริยาออกซิเดชัน (ดีไฮโดรจีเนส) ถูกกำหนดไว้ เอนไซม์บางตัวได้รับชื่อพิเศษ เช่น ทริปซิน เปปซิน เป็นต้น ปัจจุบันมีการนำการจำแนกประเภทมาใช้ ซึ่งเอนไซม์จะถูกจัดกลุ่มเป็น 6 คลาสตามประเภทของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยา:

Oxidoreductases (ปฏิกิริยารีดอกซ์)

Transferases (ปฏิกิริยาการถ่ายโอนกลุ่มการทำงาน)

ไฮโดรเลส (ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส)

Lyases (ปฏิกิริยาของความแตกแยกของกลุ่มโดยวิธีที่ไม่ใช่ไฮโดรไลติก)

ไอโซเมอเรส (ปฏิกิริยาไอโซเมอไรเซชัน)

Ligases (ปฏิกิริยาการสังเคราะห์เนื่องจากพลังงาน ATP)

ภายในคลาส เอ็นไซม์จะถูกจัดกลุ่มเป็นคลาสย่อยและคลาสย่อยตามลักษณะของปฏิกิริยาที่พวกมันกระตุ้น บนพื้นฐานนี้ ได้รวบรวมการนับรหัส (ตัวเลข) ของเอนไซม์และชื่อที่เป็นระบบ รหัสเอนไซม์ประกอบด้วยตัวเลขสี่ตัวคั่นด้วยจุด: หมายเลขแรกระบุคลาสของเอนไซม์ หมายเลขที่สองและสามระบุคลาสย่อยและคลาสย่อย ตามลำดับ และหมายเลขที่สี่คือหมายเลขลำดับของเอนไซม์ในคลาสย่อย ตัวอย่างเช่น กรดฟอสฟาเตสมีรหัส 3.1.3.2; นี่หมายความว่ามันอยู่ในคลาสของไฮโดรเลส (3.1.3.2) คลาสย่อยของเอนไซม์เหล่านี้ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับพันธะเอสเทอร์ (3.1.3.2) ซับคลาสของเอนไซม์ที่ไฮโดรไลซ์โมโนเอสเทอร์ของกรดฟอสฟอริก (3.1.3.2) และอนุกรม จำนวนเอนไซม์ในคลาสย่อยนี้ - 2 (3.1.3.2)

เอ็นไซม์ที่กระตุ้นปฏิกิริยาเดียวกัน แต่แยกได้จากสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ ต่างกัน ในระบบการตั้งชื่อ พวกเขามีชื่อสามัญและหมายเลขรหัสหนึ่งหมายเลข รูปแบบต่างๆ ของเอ็นไซม์หนึ่งชนิดหรือชนิดอื่นมักพบในสปีชีส์ทางชีววิทยาเดียวกัน ในการตั้งชื่อกลุ่มของเอ็นไซม์ที่กระตุ้นปฏิกิริยาเดียวกันและพบได้ในสิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์เดียวกัน แนะนำให้ใช้คำที่มีรูปแบบเอนไซม์หลายแบบ สำหรับเอนไซม์ในกลุ่มเดียวกันซึ่งมีความแตกต่างทางพันธุกรรมในโครงสร้างปฐมภูมิ จะใช้คำว่า "ไอโซเอนไซม์"

ออกซิโดเรดักต์ ?zy - เอนไซม์แยกประเภทที่กระตุ้นปฏิกิริยาที่เกิดจากการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพพร้อมกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากโมเลกุลหนึ่ง (ตัวรีดิวซ์ - ตัวรับโปรตอนหรือผู้ให้อิเล็กตรอน) ไปยังอีกตัวหนึ่ง (ตัวออกซิไดซ์ - ผู้ให้โปรตอนหรือตัวรับอิเล็กตรอน)

ปฏิกิริยาที่เร่งโดย oxidoreductases โดยทั่วไปมีลักษณะดังนี้:

ข? A+B ?

โดยที่ A เป็นตัวรีดิวซ์ (ผู้ให้อิเล็กตรอน) และ B เป็นตัวออกซิไดซ์ (ตัวรับอิเล็กตรอน)

ในการแปลงสภาพทางชีวเคมี บางครั้งปฏิกิริยารีดอกซ์อาจดูซับซ้อนกว่าในบางครั้ง ตัวอย่างเช่นที่นี่หนึ่งในปฏิกิริยาของ glycolysis:

น + กลีเซอรอลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต + NAD +? มากกว่า H + H ++ 1,3-ไดฟอสโฟกลีเซอเรต

ที่นี่ NAD ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ +และกลีเซอรอลดีไฮด์-3-ฟอสเฟตเป็นตัวรีดิวซ์

ชื่อที่เป็นระบบของเอนไซม์ในชั้นเรียนนั้นถูกสร้างขึ้นตามโครงการ "ผู้บริจาค: ตัวรับ + ​​ออกซิโดเรดักเตส" อย่างไรก็ตาม รูปแบบการตั้งชื่ออื่นๆ ก็ใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน เมื่อเป็นไปได้ เอนไซม์จะถูกตั้งชื่อในรูปแบบ "donor + dehydrogenase" เช่น glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase สำหรับปฏิกิริยาที่สองข้างต้น บางครั้งชื่อเขียนว่า "acceptor + reductase" เช่น NAD +-รีดักเตส ในกรณีพิเศษเมื่อตัวออกซิไดซ์คือออกซิเจน ชื่ออาจอยู่ในรูปแบบ "ผู้ให้ + ออกซิเดส"

ตามการจำแนกระหว่างประเทศและการตั้งชื่อของเอนไซม์ oxidoreductases อยู่ในคลาส 1 ซึ่งมีการแบ่งคลาสย่อยยี่สิบสอง:

EC 1.1 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับกลุ่มผู้ให้ CH-OH;

EC 1.2 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับกลุ่มผู้ให้อัลดีไฮด์หรือออกโซ

EC 1.3 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับกลุ่มผู้ให้ CH-CH;

EC 1.4 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับCH-NH 2กลุ่มผู้บริจาค

EC 1.5 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับกลุ่มผู้บริจาค CH-NH;

EC 1.6 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับ NAD H หรือ NADP H;

EC 1.7 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่มีไนโตรเจนอื่น ๆ ในฐานะผู้ให้

EC 1.8 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับกลุ่มผู้บริจาคที่มีกำมะถัน

EC 1.9 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับกลุ่มผู้บริจาค heme;

EC 1.10 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับไดฟีนอลและสารประกอบที่เกี่ยวข้องในฐานะผู้ให้

EC 1.11 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับเปอร์ออกไซด์เป็นตัวรับ (เปอร์ออกซิเดส);

EC 1.12 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนในฐานะผู้บริจาค

EC 1.13 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับผู้ให้รายเดียวที่มีการรวมตัวกันของโมเลกุลออกซิเจน (ออกซีเจเนส);

EC 1.14 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับผู้ให้ที่จับคู่กับการรวมตัวของออกซิเจนระดับโมเลกุล

EC 1.15 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับอนุมูลซูเปอร์ออกไซด์เป็นตัวรับ

EC 1.16 รวมถึงเอนไซม์ที่ออกซิไดซ์ไอออนของโลหะ

EC 1.17 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับ CH หรือ CH2 กลุ่ม;

EC 1.18 รวมถึงเอ็นไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับโปรตีนไอรอน-ซัลเฟอร์ในฐานะผู้ให้;

EC 1.19 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับฟลาโวดอกซินที่ลดลงในฐานะผู้บริจาค

EC 1.20 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสหรือสารหนูในฐานะผู้บริจาค

EC 1.21 รวมถึงเอนไซม์ที่ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลประเภท X-H และ Y-H เพื่อสร้างพันธะ XY

EC 1.97 รวมถึงออกซิโดเรดักเตสอื่นๆ

โอนย้าย ?zy - เอนไซม์ที่แยกจากกันซึ่งกระตุ้นการถ่ายโอนกลุ่มการทำงานและสารตกค้างของโมเลกุลจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง กระจายอย่างกว้างขวางในสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์ พวกเขาเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของคาร์โบไฮเดรต ไขมัน กรดนิวคลีอิกและกรดอะมิโน

ปฏิกิริยาที่กระตุ้นโดยทรานสเฟอร์เรสโดยทั่วไปมีลักษณะดังนี้:

เอ็กซ์+บี? เอ+บี-เอ็กซ์

โมเลกุล A ในที่นี้ทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคกลุ่มอะตอม (X) และโมเลกุล B เป็นตัวรับกลุ่ม บ่อยครั้งที่โคเอ็นไซม์ตัวใดตัวหนึ่งทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคในปฏิกิริยาการถ่ายโอนดังกล่าว ปฏิกิริยาหลายอย่างที่กระตุ้นโดยทรานสเฟอร์เรสสามารถย้อนกลับได้

ชื่อที่เป็นระบบของเอ็นไซม์ระดับนั้นถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบ:

"ผู้บริจาค:ผู้รับ + ​​กลุ่ม + โอน".

หรือใช้ชื่อทั่วไปมากกว่าเล็กน้อย เมื่อชื่อของผู้บริจาคหรือผู้รับกลุ่มรวมอยู่ในชื่อของเอนไซม์:

"ผู้บริจาค + กลุ่ม + โอน" หรือ "ผู้รับ + ​​กลุ่ม + โอน"

ตัวอย่างเช่น แอสพาเทตอะมิโนทรานสเฟอเรสเร่งการถ่ายโอนของหมู่อะมิโนจากโมเลกุลกรดแอสปาร์ติก, catechol-O-เมทิลทรานสเฟอเรสโอนกลุ่มเมทิลของ เป็นฮิสโตนระหว่างการเปิดใช้งานการถอดความ

นอกจากนี้ เอนไซม์ของกลุ่มย่อยที่ 7 ของทรานสเฟอร์เรสที่ถ่ายโอนกรดฟอสฟอริกตกค้างโดยใช้กลุ่มเอทีพีฟอสเฟตเป็นผู้บริจาคมักเรียกอีกอย่างว่าไคเนส อะมิโนทรานส์เฟอเรส (กลุ่มย่อย 6) มักเรียกว่าทรานซามิเนส

ตามการจำแนกระหว่างประเทศและการตั้งชื่อของเอนไซม์ ทรานสเฟอร์เรสอยู่ในคลาส 2 โดยแบ่งเป็นเก้าคลาสย่อย:

EC 2.1 รวมถึงเอนไซม์ที่ถ่ายโอนหมู่คาร์บอนเดียว

EC 2.2 - เอนไซม์ที่มีกลุ่มอัลดีไฮด์และคีโตน

EC 2.3 - นำพาเอซิลเรซิดิว (acyltransferases);

EC 2.4 - การถ่ายโอนกากน้ำตาล (glycosyltransferases);

KF 2.5 - การถ่ายโอนหมู่อัลคิลและหมู่เอริลยกเว้นเมทิลเรซิดิว

KF 2.6 - กลุ่มอะตอมที่มีไนโตรเจน

EC 2.7 - การถ่ายโอนสารตกค้างที่มีฟอสฟอรัส

EC 2.8 - กลุ่มอุ้มที่มีกำมะถัน

EC 2.9 - กลุ่มอุ้มที่มีซีลีเนียม

ไฮโดรเลสเป็นคลาสของเอนไซม์ที่กระตุ้นการไฮโดรไลซิสของพันธะโควาเลนต์ รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยไฮโดรเลสมีดังนี้:

B+H2 โอ้? A-OH + B-H

ชื่อที่เป็นระบบของไฮโดรเลสรวมถึงชื่อของซับสเตรตที่จะแยกตามด้วยการเติมไฮโดรเลส อย่างไรก็ตาม ตามกฎแล้ว ในชื่อที่ไม่สำคัญ คำว่า hydrolase จะถูกละเว้นและเหลือเพียงคำต่อท้าย "-aza" เท่านั้น

EC 3.1 เอสเทอร์บอนด์เอสเทอเรส: นิวคลีเอส, ฟอสโฟไดเอสเตอเรส, ไลเปส, ฟอสฟาเตส

CF 3.2 น้ำตาลไกลโคซิเดส: อะไมเลส, ไฮยาลูโรนิเดส, ไลโซไซม์ ฯลฯ

CF 3.3 การเชื่อมต่ออีเธอร์อย่างง่าย

EC 3.4 โปรตีเอสพันธะเปปไทด์: trypsin, chymotrypsin, elastase, thrombin, renin เป็นต้น

EC 3.5 พันธะคาร์บอน - ไนโตรเจนที่ไม่ใช่เปปไทด์

CF 3.6 แอซิด แอนไฮไดรด์ แอนไฮไดรด์ ไฮโดรเลส (เฮลิเคส, GTPase)

CF 3.7 พันธะคาร์บอน-คาร์บอน (C-C)

CF 3.8 พันธะฮาโลเจน

EC 3.9 พันธะไนโตรเจน-ฟอสฟอรัส (P-N)

CF 3.10 พันธะไนโตรเจน-ซัลเฟอร์ (S-N)

EC 3.11 พันธะคาร์บอน - ฟอสฟอรัส (C-P)

EC 3.12 พันธะไดซัลไฟด์ (S-S)

CF 3.13 พันธะซัลเฟอร์-คาร์บอน (C-S)

ลีอาห์ ?zy (ซินเทส) - เอนไซม์แยกประเภทที่กระตุ้นปฏิกิริยาของการแตกแบบไม่ไฮโดรไลติกและไม่ใช่ออกซิเดชันของพันธะเคมีต่างๆ (C-C, C-O, C-N, C-S และอื่น ๆ ) ของสารตั้งต้น ปฏิกิริยาย้อนกลับของการก่อตัวและการแตกของสองเท่า พันธะพร้อมกับการกำจัดหรือการเพิ่มกลุ่มของอะตอมในสถานที่ของมันและการก่อตัวของโครงสร้างวัฏจักร

โดยทั่วไปแล้ว ชื่อของเอนไซม์จะถูกสร้างขึ้นตามโครงการ "สารตั้งต้น + ไลเอส" อย่างไรก็ตามบ่อยครั้งที่ชื่อคำนึงถึงซับคลาสของเอนไซม์ ไลเอสแตกต่างจากเอนไซม์อื่นตรงที่สารตั้งต้นสองชนิดเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาในทิศทางเดียว และมีเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาย้อนกลับ ชื่อของเอนไซม์มีคำว่า "decarboxylase" และ "aldolase" หรือ "lyase" (pyruvate decarboxylase, oxalate decarboxylase, oxaloacetate decarboxylase, threonine aldolase, phenylserine aldolase, isocitrate lyase, alanine citrate, Alanine อื่น ๆ ) เอนไซม์ที่กระตุ้นปฏิกิริยาของการแยกน้ำออกจากสารตั้งต้น - "ดีไฮดราเทส" (คาร์บอเนต ดีไฮเดรต, ซิเตรต ดีไฮเดรต, ซีรีน ดีไฮเดรต ฯลฯ ) ในกรณีที่พบเพียงปฏิกิริยาย้อนกลับหรือทิศทางในปฏิกิริยานี้มีความสำคัญมากกว่า ชื่อของเอนไซม์จะมีคำว่า "ซินเทส" (ซินเทส malate, 2-isopropylmalate synthase, citrate synthase, hydroxymethylglutaryl-CoA synthase เป็นต้น ) .

ตัวอย่าง: ฮิสทิดีน ดีคาร์บอกซิเลส, ฟูมาเรต ไฮดราเทส

ตามการจำแนกระหว่างประเทศและการตั้งชื่อของเอนไซม์ lyases อยู่ในคลาส 4 ซึ่งแบ่งออกเป็นเจ็ดคลาสย่อย:

EC 4.1 รวมถึงเอ็นไซม์ที่ตัดพันธะคาร์บอน-คาร์บอน ตัวอย่างเช่น ดีคาร์บอกซีเลส (คาร์บอกซี-ไลเดส);

EC 4.2 - เอนไซม์ที่แยกพันธะคาร์บอน - ออกซิเจนเช่นดีไฮเดรต

EC 4.3 - เอนไซม์ที่แยกพันธะคาร์บอน - ไนโตรเจน (อะมิดีนไลเดส);

EC 4.4 - เอนไซม์ที่แยกพันธะคาร์บอน - ซัลเฟอร์

EC 4.5 - รวมถึงเอ็นไซม์ที่ตัดพันธะคาร์บอน-ฮาโลเจน ตัวอย่างเช่น DDT-ดีไฮโดรคลอริเนส

EC 4.6 - เอนไซม์ที่แยกพันธะฟอสฟอรัส - ออกซิเจนเช่น adenylate cyclase

EC 4.99 - รวมไลเอสอื่น ๆ

ไอโซเมอเรสเป็นเอนไซม์ที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของไอโซเมอร์ ไอโซเมอเรสกระตุ้นปฏิกิริยาดังต่อไปนี้:? B โดยที่ B เป็นไอโซเมอร์ของ A

ชื่อของเอนไซม์มีคำว่า "racemase" (alanine-racemase, methionine-racemase, hydroxyproline-racemase, lactate-racemase ฯลฯ ), "epimerase" (aldose-1-epimerase, ribulose phosphate-4-epimerase, UDP -glucuronate-4 -epimerase เป็นต้น), "isomerase" (ไรโบส ฟอสเฟต ไอโซเมอเรส, ไซโลส ไอโซเมอเรส, กลูโคซามีน ฟอสเฟต ไอโซเมอเรส, อีโนอิล-โคเอ ไอโซเมอเรส ฯลฯ ), "มิวเตส" (ฟอสโฟกลีเซอเรต มิวเตส, เมทิลแอสพาเทต มิวเตส, ฟอสโฟกลูโคมูเตส เป็นต้น) .

ไอโซเมอเรสมีการแบ่งประเภทเป็นของตัวเอง EC 5 และมีคลาสย่อยต่อไปนี้:

EC 5.1 รวมถึงเอ็นไซม์ที่เร่งปฏิกิริยา racemization (racemases) และ epimerization (epimerases)

EC 5.2 รวมถึงเอนไซม์ที่กระตุ้นไอโซเมอไรเซชันทางเรขาคณิต (cis-trans isomerase)

EC 5.3 รวมถึงออกซิโดเรดักเตสภายในโมเลกุล

EC 5.4 รวมถึงทรานสเฟอร์เรส (มิวเทส)

EC 5.5 รวมถึงไลเอสภายในโมเลกุล

EC 5.99 รวมถึงไอโซเมอเรสอื่นๆ รวมถึงโทพอไอโซเมอเรส

Ligases (สังเคราะห์). คลาสของ ligases รวมถึงเอนไซม์ที่กระตุ้นการสังเคราะห์สารอินทรีย์จากโมเลกุลเริ่มต้นสองโมเลกุลโดยใช้พลังงานของการสลายตัวของ ATP (หรือนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตอื่น) ชื่อที่เป็นระบบของพวกเขาอยู่ในรูปแบบ "X: Y ligase" โดยที่ X และ Y หมายถึงสารตั้งต้น ตัวอย่างคือ L-glutamate:ammonia ligase (ตัวย่อที่แนะนำ "glutamine synthetase") โดยมีส่วนร่วมซึ่งกลูตามีนถูกสังเคราะห์จากกรดกลูตามิกและแอมโมเนียต่อหน้า ATP

Ligases ถูกจำแนกตามประเภทของพันธะที่พวกเขากระตุ้น: O-ligaseS-ligaseN-ligaseC-ligase

โครงสร้างของเอนไซม์

โดยธรรมชาติแล้ว มีทั้งเอ็นไซม์ธรรมดาและเอ็นไซม์ที่ซับซ้อน แบบแรกแสดงโดยสายโซ่โพลีเปปไทด์ทั้งหมด และเมื่อไฮโดรไลซิสสลายตัว จะสลายตัวเป็นกรดอะมิโนโดยเฉพาะ เอ็นไซม์ดังกล่าว (โปรตีนอย่างง่าย) เป็นเอนไซม์ไฮโดรไลติก โดยเฉพาะเปปซิน ทริปซิน ปาเปน ยูเรีย ไลโซไซม์ ไรโบนิวคลีเอส ฟอสฟาเตส เป็นต้น เอนไซม์ธรรมชาติส่วนใหญ่อยู่ในกลุ่มของโปรตีนเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยสายโซ่โพลีเปปไทด์ ที่ไม่ใช่โปรตีนบางชนิด ส่วนประกอบ (cofactor ) ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยา ปัจจัยร่วมสามารถมีลักษณะทางเคมีที่แตกต่างกันและมีความแข็งแรงของพันธะกับสายพอลิเปปไทด์ต่างกัน หากค่าคงที่การแยกตัวของเอนไซม์เชิงซ้อนมีขนาดเล็กมากจนในสารละลายสายโซ่โพลีเปปไทด์ทั้งหมดจะสัมพันธ์กับโคแฟคเตอร์ของพวกมันและไม่ถูกแยกออกระหว่างการแยกและการทำให้บริสุทธิ์ เอนไซม์ดังกล่าวจะเรียกว่าโฮโลเอ็นไซม์ (โฮโลเอ็นไซม์) และโคแฟคเตอร์จะเรียกว่าเทียม กลุ่มซึ่งถือเป็นส่วนสำคัญของโมเลกุลของเอนไซม์ ส่วนโพลีเปปไทด์ของเอนไซม์เรียกว่าอะพอนไซม์

ในวรรณคดียังคงใช้ชื่ออื่นสำหรับส่วนประกอบของเอนไซม์ที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง "เอนไซม์-โปรตีน", "ส่วนประกอบโปรตีน" (อะโพเอนไซม์), "โคเอ็นไซม์" (โคเอ็นไซม์) และ "กลุ่มเทียม" โคเอ็นไซม์มักถูกเข้าใจว่าเป็นกลุ่มเพิ่มเติมที่แยกออกจากอะโพไซม์ได้ง่ายในระหว่างการแยกตัวออก สันนิษฐานว่ากลุ่มเทียมสามารถเชื่อมโยงกับโปรตีนโดยพันธะโควาเลนต์และไม่ใช่โควาเลนต์ ดังนั้น ในโมเลกุลอะซิติลโคเอ็นไซม์-เอ-คาร์บอกซิเลส โคแฟกเตอร์ของไบโอตินจึงถูกผูกมัดอย่างโควาเลนต์กับอะพอเอนไซม์ผ่านพันธะเอไมด์ ในทางกลับกัน พันธะเคมีระหว่างโคแฟคเตอร์และสายโซ่เปปไทด์นั้นค่อนข้างอ่อน (เช่น พันธะไฮโดรเจน ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าสถิต เป็นต้น) ในกรณีเช่นนี้ ในระหว่างการแยกเอนไซม์จะสังเกตเห็นการแยกตัวของทั้งสองส่วนอย่างสมบูรณ์ และส่วนประกอบโปรตีนที่แยกได้จะปราศจากกิจกรรมของเอนไซม์จนกว่าจะมีการเพิ่มปัจจัยร่วมที่ขาดหายไปจากภายนอก สำหรับสารอินทรีย์น้ำหนักโมเลกุลต่ำที่แยกออกมาต่างหากที่สามารถใช้คำว่า “โคเอ็นไซม์” ได้ ซึ่งตัวแทนทั่วไปคือวิตามิน B1, B2, B6, PP ที่มีโคเอ็นไซม์ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าทั้งกลุ่มเทียมและโคเอ็นไซม์มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในปฏิกิริยาเคมี โดยทำหน้าที่เป็นตัวพากลางของอิเล็กตรอน อะตอมของไฮโดรเจน หรือกลุ่มการทำงานต่างๆ (เช่น เอมีน อะเซทิล คาร์บอกซิล) ในกรณีเช่นนี้ โคเอ็นไซม์ถือเป็นสารตั้งต้นที่สองหรือโคซับสเตรต

บทบาทของโคเอ็นไซม์ (Co) เป็นตัวพา ตัวอย่างเช่น อะตอมไฮโดรเจนสามารถแสดงเป็นโครงร่าง โดยที่ SH เป็นสารตั้งต้น KoE คือโฮโลเอนไซม์ A เป็นตัวรับโปรตอน:

ซับสเตรตผ่านการออกซิเดชัน การบริจาคอิเล็กตรอนและโปรตอน และ CoE ผ่านการรีดิวซ์ รับอิเล็กตรอนและโปรตอน ในครึ่งปฏิกิริยาถัดไป CoEN ที่ลดลงสามารถบริจาคอิเล็กตรอนและโปรตอนให้กับอิเล็กตรอนระดับกลางและตัวพาโปรตอนอื่น ๆ หรือให้กับตัวรับสุดท้าย

โคเอ็นไซม์ โคแฟคเตอร์ กลุ่มเทียม - ศัพท์แสงทางชีวเคมีที่คลุมเครือ ข้อพิพาทด้านคำศัพท์ยังคงดำเนินต่อไป เนื่องจากคำจำกัดความของ "โคเอ็นไซม์" "โคแฟคเตอร์" และ "กลุ่มเทียม" มักถูกพิจารณาผ่านปริซึมของบทบาทในปฏิกิริยาของการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ (เอนไซม์) อย่างไรก็ตาม เราควรคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่เถียงไม่ได้ว่าในหลายกรณี โมเลกุลอินทรีย์ที่ไม่ใช่โปรตีน เช่น ไอออนของโลหะ มีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบโปรตีนเมื่อทำหน้าที่ทางชีวภาพบางอย่างที่ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางชีวภาพ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าชนิดและลักษณะของพันธะระหว่างส่วนประกอบที่ไม่ใช่โปรตีนและโมเลกุลโปรตีนก็มีความสำคัญเช่นกัน ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าปัจจัยใดๆ ที่จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับโปรตีนในการตอบสนองตัวเร่งปฏิกิริยาหรือบทบาททางชีววิทยาอื่นๆ สามารถทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมได้ ในทางกลับกัน โคเอ็นไซม์อาจเป็นปัจจัยที่ไม่ใช่โปรตีนที่เกี่ยวข้องโดยตรงในปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ โคแฟกเตอร์ที่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการเร่งปฏิกิริยาไม่ใช่โคเอ็นไซม์ ในเวลาเดียวกัน กลุ่มเทียม (ส่วนประกอบที่ไม่ใช่โปรตีนที่จับกับโควาเลนต์ที่จำเป็นสำหรับการทำงานเฉพาะ) สามารถเรียกว่าโคเอ็นไซม์ได้หากเกี่ยวข้องโดยตรงกับปฏิกิริยาของเอนไซม์ กลุ่มเทียมที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยา แต่มีความจำเป็นตามหน้าที่สำหรับทั้งเอนไซม์และโปรตีนที่ไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยา สามารถเรียกได้ว่าเป็นปัจจัยร่วม สุดท้าย โคแฟกเตอร์และโคเอ็นไซม์ที่หลวม (หรือผูกมัดอย่างหลวมๆ) กับเอนไซม์หรือโปรตีนจะไม่จัดเป็นกลุ่มเทียม

โลหะที่มีพันธะคู่จำนวนมาก (Mg 2+, มน 2+, สา 2+) ยังทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมแม้ว่าจะไม่ใช่โคเอ็นไซม์หรือกลุ่มเทียมก็ตาม ตัวอย่างเป็นที่ทราบกันดีว่าไอออนของโลหะมีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับโมเลกุลโปรตีน ซึ่งทำหน้าที่ของกลุ่มเทียม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เอ็นไซม์บริสุทธิ์ที่เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) ไปเป็นกรดดีออกซีแอสคอร์บิกประกอบด้วยทองแดง 8 อะตอมต่อโมเลกุล พวกมันทั้งหมดถูกผูกมัดอย่างแน่นหนากับโมเลกุลโปรตีนจนไม่สามารถแลกเปลี่ยนกับเรซินแลกเปลี่ยนไอออนและไม่ถูกแยกจากกันด้วยการฟอกไต นอกจากนี้การใช้วิธีการเรโซแนนซ์พาราแมกเนติกของอิเล็กตรอนยังแสดงการมีส่วนร่วมของไอออนทองแดงในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระดับกลาง เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าไอออนของทองแดงอิสระนั้นยังมีกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาในระหว่างการออกซิเดชันของกรดแอสคอร์บิก อย่างไรก็ตาม กิจกรรมนี้จะเพิ่มขึ้นหลายพันครั้งหากไอออนของทองแดงรวมกับอะพอเอนไซม์เป็นสารประกอบเชิงซ้อนเดียว - โฮโลเอ็นไซม์

ได้รับหลักฐานของฟังก์ชันโคแฟกเตอร์ในปฏิกิริยาของเอนไซม์และสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งที่ไม่เกี่ยวข้องกับวิตามิน: HS-กลูตาไธโอน, เอทีพี, กรดไลโปอิก, อนุพันธ์ของนิวคลีโอไซด์ (ยูริดีน ฟอสเฟต, ไซติดีน ฟอสเฟต, ฟอสโฟอะดีโนซีน ฟอสโฟซัลเฟต), พอร์ไฟริน- ที่มีสาร ฯลฯ ซึ่งอาจรวมถึง tRNA ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ aminoacyl-tRNA synthetases มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างแข็งขันในการขนส่งกรดอะมิโนในไรโบโซมซึ่งจะมีการสังเคราะห์โปรตีน

ควรสังเกตลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของเอนไซม์สององค์ประกอบ: ทั้งโคแฟกเตอร์ที่แยกจากกัน (รวมถึงโคเอ็นไซม์ส่วนใหญ่) และอะพอเอนไซม์เองก็ไม่ได้ถูกกระตุ้นด้วยกิจกรรมเร่งปฏิกิริยา และมีเพียงการรวมเข้าด้วยกันเป็นทั้งหมดเดียวซึ่งไม่ได้ดำเนินไปอย่างวุ่นวาย แต่เป็นไปตาม โปรแกรมขององค์กรโครงสร้างของพวกเขาทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีอย่างรวดเร็ว

แอคทีฟไซต์ของเอนไซม์

เมื่อศึกษากลไกของปฏิกิริยาเคมีที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ ผู้วิจัยมักสนใจไม่เพียงแต่ในการกำหนดผลิตภัณฑ์ขั้นกลางและขั้นสุดท้าย และชี้แจงขั้นตอนต่างๆ ของปฏิกิริยาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลักษณะของหมู่ฟังก์ชันเหล่านั้นในโมเลกุลของเอนไซม์ด้วย ความจำเพาะของการกระทำของเอนไซม์บนสารตั้งต้นที่กำหนด (สารตั้งต้น) และกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาสูง . เรากำลังพูดถึงความรู้ที่แน่นอนเกี่ยวกับเรขาคณิตและโครงสร้างระดับอุดมศึกษาของเอนไซม์ ตลอดจนลักษณะทางเคมีของส่วนนั้นของโมเลกุลของเอนไซม์ ซึ่งให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาสูง โมเลกุลของสารตั้งต้นที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของเอนไซม์มักมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับโมเลกุลของเอนไซม์ ดังนั้นจึงแนะนำว่าในระหว่างการก่อตัวของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้น กรดอะมิโนบางส่วนในสายโซ่เปปไทด์จะสัมผัสโดยตรงกับสารตั้งต้นอย่างเห็นได้ชัด โมเลกุล ดังนั้นแนวคิดของศูนย์แอคทีฟของเอนไซม์จึงเกิดขึ้น ศูนย์แอคทีฟคือส่วนผสมของกรดอะมิโนตกค้างในโมเลกุลของเอ็นไซม์ที่มีลักษณะเฉพาะ ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าจะจับกับโมเลกุลของซับสเตรตโดยตรงและมีส่วนร่วมโดยตรงในการเร่งปฏิกิริยา มีการพิสูจน์แล้วว่าในเอ็นไซม์ที่ซับซ้อน กลุ่มเทียมจะรวมอยู่ในองค์ประกอบของศูนย์แอคทีฟด้วย

ศูนย์แอคทีฟแยกตามอัตภาพระหว่างสิ่งที่เรียกว่าศูนย์ตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งเข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมีโดยตรงกับสารตั้งต้นและศูนย์รวมหรือหน้าสัมผัส ("จุดยึด") ซึ่งให้สัมพรรคภาพเฉพาะสำหรับสารตั้งต้นและการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ ด้วยเอ็นไซม์ ในทางกลับกัน โมเลกุลของสารตั้งต้นยังมีตำแหน่งที่แตกต่างกันตามหน้าที่ เช่น ซับสเตรตของเอสเทอเรสหรือโปรตีเอส - พันธะจำเพาะหนึ่งพันธะ (หรือกลุ่มของอะตอม) ที่ถูกโจมตีโดยเอ็นไซม์ และไซต์อย่างน้อยหนึ่งแห่งที่ถูกผูกมัดอย่างเลือกสรรโดยเอ็นไซม์

ได้รับหลักฐานจากการทดลองสำหรับการมีอยู่ของฮิสทิดีน 2 ตัวและซีรีนตกค้างในบริเวณที่ทำงานของไคโมทริปซิน ซึ่งแสดงเป็นแผนผังในแบบจำลองโครงสร้างสามมิติของสารตั้งต้นของเอนไซม์นี้ การเปิดเผยลักษณะทางเคมีและสภาพภูมิประเทศที่เป็นไปได้ของกลุ่มไซต์ที่ใช้งานเป็นปัญหาสำคัญยิ่ง มันลงมาเพื่อกำหนดลักษณะของกรดอะมิโน ลำดับและตำแหน่งของพวกมันในศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ เพื่อระบุสิ่งที่เรียกว่าตกค้างของกรดอะมิโนที่จำเป็น สารยับยั้งเอนไซม์จำเพาะถูกนำมาใช้ (มักเป็นสารที่มีลักษณะคล้ายสารตั้งต้นหรือสารที่คล้ายคลึงกันของโคเอ็นไซม์) วิธีการไฮโดรไลซิสแบบ "อ่อน" (จำกัด) ร่วมกับการดัดแปลงทางเคมี รวมทั้งการเลือกออกซิเดชัน การจับ , การแทนที่ของเรซิดิวกรดอะมิโน เป็นต้น

โดยใช้วิธีการวิเคราะห์การยับยั้ง ได้พยายามสร้างความสม่ำเสมอในองค์ประกอบและโครงสร้างของแอคทีฟไซต์ในเอนไซม์ที่อยู่ในกลุ่มต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อใช้ไดไอโซโพรพิลฟลูออโรฟอสเฟต (DFP) ซึ่งเป็นของที่เรียกว่าพิษของเส้นประสาท จะมีการปิดศูนย์กลางการทำงานของโคลีนเอสเตอเรสโดยสมบูรณ์ ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่กระตุ้นการไฮโดรไลซิสของอะเซทิลโคลีนให้เป็นโคลีนและกรดอะซิติก ปรากฎว่าสารยับยั้งนี้มีความคล้ายคลึงกันทางโครงสร้างกับ acetylcholine และมีปฏิสัมพันธ์ในทำนองเดียวกันกับกลุ่ม OH ของสารซีรีนในบริเวณที่ทำงาน ทำให้เกิดฟอสโฟรีเลชั่นของซีรีนในศูนย์แอคทีฟของเอ็นไซม์อื่นจำนวนหนึ่ง DPP ก็หยุดการทำงานของพวกมันเช่นกัน:

แสดงให้เห็นว่า DPP คัดเลือกฟอสโฟรีเลตเพียงสารตกค้างซีรีนเพียงตัวเดียวที่มีกิจกรรมการทำงานในแต่ละเอนไซม์ที่ไวต่อมัน เมื่อพิจารณาถึงกลไกการออกฤทธิ์ของ DPP จึงมีความพยายามในการกำหนดลักษณะของกรดอะมิโนในสภาพแวดล้อมของสารตกค้างซีรีน "ตัวเร่งปฏิกิริยา" ในเอนไซม์จำนวนหนึ่ง

นอกจากศูนย์แอคทีฟเซ็นเตอร์แล้ว ศูนย์อัลโลสเตอริก (หรือศูนย์) ก็อาจมีอยู่ในโมเลกุลของเอนไซม์ด้วย (จากภาษากรีก อัลลอส - อีกอันหนึ่ง แตกต่างและสเตอโร - เชิงพื้นที่ โครงสร้าง) ซึ่งเป็นส่วนของโมเลกุลของเอนไซม์ที่ยึดเหนี่ยวบางอย่าง โดยปกติแล้วจะมีสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (เอฟเฟคเตอร์ หรือตัวดัดแปลง) ซึ่งโมเลกุลมีโครงสร้างแตกต่างจากสารตั้งต้น การยึดติดของเอฟเฟกเตอร์กับศูนย์อัลโลสเตอริกจะเปลี่ยนระดับตติยภูมิและบ่อยครั้งยังรวมถึงโครงสร้างควอเทอร์นารีของโมเลกุลของเอนไซม์ด้วย และด้วยเหตุนี้ การกำหนดค่าของไซต์แอ็กทีฟ ทำให้กิจกรรมของเอนไซม์ลดลงหรือเพิ่มขึ้น เอ็นไซม์ ซึ่งเป็นกิจกรรมของศูนย์กลางของตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของอัลโลสเตอริกเอฟเฟกเตอร์ที่ผูกมัดกับศูนย์อัลโลสเทอริก เรียกว่าเอ็นไซม์อัลโลสเทอริก

ลักษณะเด่นของเอ็นไซม์ allosteric จำนวนหนึ่งคือการมีอยู่ในโมเลกุลของเอ็นไซม์ oligomeric ของศูนย์แอคทีฟหลายแห่งและศูนย์ควบคุม allosteric หลายแห่งที่อยู่ห่างไกลจากกันเชิงพื้นที่ ในเอ็นไซม์ allosteric โปรโตเมอร์ที่สร้างขึ้นอย่างสมมาตรทั้งสองตัวมีไซต์แอคทีฟหนึ่งไซต์ที่ผูกซับสเตรต S และไซต์อัลโลสเทอริกหนึ่งไซต์ที่ผูก M2 effector กล่าวคือ 2 ศูนย์ในโมเลกุลของเอนไซม์เดียว ได้รับหลักฐานแล้วว่าสำหรับสารตั้งต้น เอ็นไซม์อัลโลสเตอริก นอกเหนือจากศูนย์แอคทีฟแล้ว ยังมีศูนย์เอฟเฟกต์ที่เรียกว่า เมื่อผูกมัดกับไซต์เอฟเฟกเตอร์ ซับสเตรตจะไม่ผ่านการแปลงตัวเร่งปฏิกิริยา แต่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของไซต์แอคทีฟ อันตรกิริยาดังกล่าวระหว่างศูนย์กลางที่ผูกลิแกนด์ที่เป็นชนิดเดียวกันเรียกว่าอันตรกิริยาแบบโฮโมโทรปิก และอันตรกิริยาระหว่างศูนย์กลางซึ่งจับลิแกนด์ประเภทต่าง ๆ เรียกว่าอันตรกิริยาต่างกัน

ดังนั้น ในการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ เช่นเดียวกับในปฏิกิริยาการจับกับซับสเตรต เอ็นไซม์ไม่ได้จำกัดและมีขนาดเล็ก ตามที่สันนิษฐานไว้ก่อนหน้านี้ แต่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลโปรตีนและเอนไซม์ที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก สถานการณ์เหล่านี้น่าจะสามารถอธิบายขนาดใหญ่และปริมาตรของโครงสร้างสามมิติของโมเลกุลของเอนไซม์ ควรคำนึงถึงสถานการณ์เดียวกันในโปรแกรมสำหรับการสร้างแอนะล็อกโมเลกุลต่ำของเอนไซม์ (ไซไซม์) ที่มีคุณสมบัติของเอนไซม์พื้นเมือง

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์

เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ transamination

การค้นพบโครงสร้างเชิงพื้นที่ของเอ็นไซม์จำนวนหนึ่งโดยใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์นั้นเป็นพื้นฐานที่เชื่อถือได้สำหรับการสร้างโครงร่างที่มีเหตุผลของกลไกการออกฤทธิ์

การสร้างกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์มีความสำคัญต่อการเปิดเผยความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างและหน้าที่ในระบบชีวภาพที่หลากหลาย

ไลโซไซม์พบได้ในเนื้อเยื่อต่างๆ ของสัตว์และพืช โดยเฉพาะในของเหลวน้ำตาและไข่ขาว ไลโซไซม์ทำหน้าที่เป็นสารต้านแบคทีเรียโดยกระตุ้นการไฮโดรไลซิสของผนังเซลล์ของแบคทีเรียจำนวนหนึ่ง พอลิแซ็กคาไรด์นี้เกิดขึ้นจากการสลับสารตกค้างของกรด N-acetylmuranoic (NAM) ที่เชื่อมโยงกัน ?-1,4-พันธะไกลโคซิดิก (สายโพลีแซ็กคาไรด์ถูกเชื่อมขวางโดยชิ้นส่วนเปปไทด์สั้น)

แบคทีเรียโพลีแซคคาไรด์เป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำที่ซับซ้อนมาก ดังนั้น โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ย่อยสลายได้อย่างดีที่เกิดขึ้นจากสารตกค้าง NAG มักถูกใช้เป็นสารตั้งต้นของไลโซไซม์

โปรตีนไลโซไซม์จากไข่ไก่เกิดจากสายโซ่โพลีเปปไทด์เดี่ยวที่มีกรดอะมิโนตกค้าง 129 ตัว; น้ำหนักโมเลกุลของมันคือ 14,600 ความเสถียรสูงของเอนไซม์ทำให้มั่นใจได้จากการมีอยู่ของสะพานไดซัลไฟด์สี่ตัว

ข้อมูลเกี่ยวกับศูนย์แอคทีฟและประเภทของกระบวนการเร่งปฏิกิริยาได้มาจาก D. Philips ในปี 1965 จากการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของไลโซไซม์และสารเชิงซ้อนที่มีสารยับยั้ง โมเลกุลไลโซไซม์มีรูปร่างเป็นทรงรีมีแกน 4.5*3*3 นาโนเมตร ระหว่างสองส่วนของโมเลกุลเป็น "ช่องว่าง" ซึ่งเกิดการจับกันของโอลิโกแซ็กคาไรด์ ผนังของช่องว่างส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากสายโซ่ด้านข้างของกรดอะมิโนที่ไม่มีขั้วซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าโมเลกุลที่ไม่มีขั้วของสารตั้งต้นจะจับตัวกันและยังรวมถึงสายด้านข้างของกรดอะมิโนที่มีขั้วซึ่งสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้ กับหมู่อะซิลามิโนและไฮดรอกซิลของซับสเตรต ขนาดของช่องว่างช่วยให้รองรับโมเลกุลโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่มีโมโนแซ็กคาไรด์ตกค้าง 6 ตัว ใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ กำหนดลักษณะของการจับของซับสเตรต เช่น NAG hexasaccharide 6, ล้มเหลว ในเวลาเดียวกัน คอมเพล็กซ์ของเอ็นไซม์ที่มีตัวยับยั้งไตรแซ็กคาไรด์ NAG 3มั่นคงและศึกษามาอย่างดี NAG 3จับกับช่องว่างบนพื้นผิวของเอ็นไซม์ เกิดพันธะไฮโดรเจนและสัมผัสของแวนเดอร์วาลส์ ในขณะเดียวกันก็เติมช่องว่างเพียงครึ่งเดียวซึ่งสารตกค้างโมโนแซ็กคาไรด์อีกสามตัวสามารถจับได้ ปลายไม่รีดิวซ์ (น้ำตาล A) อยู่ที่จุดเริ่มต้นของช่องว่าง และปลายรีดิวซ์ (น้ำตาล C) อยู่ที่ส่วนกลาง กากน้ำตาล A, B และ C มีโครงสร้างเป็นเก้าอี้ การสร้างแบบจำลองของสารตั้งต้นของเอ็นไซม์-ซับสเตรตมีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานที่ว่าเมื่อจับกับซับสเตรต NAG 6ปฏิสัมพันธ์เดียวกันนั้นรับรู้เช่นเดียวกับการผูกมัดของ NAG 3. ในแบบจำลองเอนไซม์ กากน้ำตาลสามตัว (ที่อ้างถึงเป็นเรซิดิว D, E และ F) ถูกวางไว้ภายในช่องว่าง น้ำตาลที่ตามมาแต่ละอันถูกติดในลักษณะที่โครงสร้างของมันเหมือนกัน (เท่าที่เป็นไปได้) กับน้ำตาลสามตัวแรก ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของความซับซ้อนของแบบจำลอง กากน้ำตาลทั้งหมดใช้การกระทำระหว่างกันที่ไม่ใช่โควาเลนต์ที่มีประสิทธิผลกับกลุ่มด้านข้างและเปปไทด์ของเรซิดิวกรดอะมิโนที่สร้างช่องว่าง

เมื่อระบุกลุ่มตัวเร่งปฏิกิริยา เป็นเรื่องปกติที่จะเน้นกลุ่มที่อยู่ในสารตั้งต้นของเอนไซม์-สารตั้งต้นใกล้กับพันธะไกลโคซิดิกที่แยกออกได้ และสามารถทำหน้าที่เป็นผู้ให้หรือตัวรับโปรตอน ปรากฎว่าด้านหนึ่งของพันธะแยกจากระยะไกล? 0.3 นาโนเมตร (จากออกซิเจนของพันธะไกลโคซิดิก) กลุ่มคาร์บอกซิลของ Glu-35 ตั้งอยู่ และอีกกลุ่มหนึ่ง (ในระยะทางเดียวกัน) กลุ่มคาร์บอกซิลของ Asp-52 สภาพแวดล้อมต่างกันมาก Glu-35 ล้อมรอบด้วยสารตกค้างที่ไม่ชอบน้ำ สามารถสันนิษฐานได้ว่าที่ pH ที่เหมาะสมของเอนไซม์ กลุ่มนี้อยู่ในสถานะไม่แตกตัวเป็นไอออน สภาพแวดล้อมของ Asp-52 นั้นเด่นชัดว่าเป็นขั้ว กลุ่มคาร์บอกซิลของมันมีส่วนร่วมในฐานะตัวรับไฮโดรเจนในเครือข่ายพันธะไฮโดรเจนที่ซับซ้อนและอาจทำงานในสถานะแตกตัวเป็นไอออน

มีการเสนอโครงร่างต่อไปนี้ของกระบวนการเร่งปฏิกิริยาในระหว่างการไฮโดรไลซิสของโอลิโกแซ็กคาไรด์ กลุ่มคาร์บอกซิลที่ไม่แตกตัวเป็นไอออนของ Glu-35 ทำหน้าที่เป็นผู้ให้โปรตอน โดยส่งไปยังอะตอมออกซิเจนของไกลโคซิดิกระหว่างอะตอม C (1)น้ำตาล D และอะตอม C ( 4)น้ำตาลอี (ขั้นตอนการเร่งปฏิกิริยากรดทั่วไป); ส่งผลให้เกิดการแตกของพันธะไกลโคซิดิก เป็นผลให้กากน้ำตาล D ผ่านเข้าสู่สถานะของ carbocation ด้วยอะตอมของคาร์บอนที่มีประจุบวก C (1)และใช้โครงแบบครึ่งเก้าอี้ ประจุลบของกลุ่มคาร์บอกซิเลต Asp-52 ทำให้คาร์บอเคชั่นเสถียร เหลือ NAG 2(น้ำตาล E+F) กระจายออกจากบริเวณที่ทำงานอยู่ จากนั้นโมเลกุลของน้ำจะเข้าสู่ปฏิกิริยา โปรตอนไปที่ Glu-35 และ OH --จัดกลุ่มเป็นอะตอม C (1)สารตกค้าง D (ขั้นตอนการเร่งปฏิกิริยาพื้นฐาน) เหลือ NAG 4(น้ำตาล A + B + C + D) ออกจากบริเวณศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่และเอนไซม์จะกลับสู่สภาพเดิม

ไรโบนิวคลีเอส (RNase) ของตับอ่อนของวัวจะไฮโดรไลซ์พันธะระหว่างนิวคลีโอไทด์ในอาร์เอ็นเอใกล้กับหน่วยไพริมิลิน ซึ่งยังคงเอสเทอริฟิเคชันที่ 3 -ตำแหน่ง. เอนไซม์นี้ร่วมกับนิวคลีเอสอื่น ๆ ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์โครงสร้างของอาร์เอ็นเอ

RNase เกิดจากสายโซ่โพลีเปปไทด์หนึ่งสายที่มีกรดอะมิโนตกค้าง 124 ตัว และมีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 13,680 มีพันธะไดซัลไฟด์สี่พันธะในโมเลกุล RNase เป็นเอนไซม์ตัวแรกที่มีการสร้างโครงสร้างหลัก

จากผลการศึกษาการเปลี่ยนสภาพของไรโบนิวคลีเอส K. Afinsen ได้กำหนดแนวคิดอย่างชัดเจนว่าโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีนถูกกำหนดโดยโครงสร้างหลักของโปรตีนเป็นครั้งแรก

ในปีพ.ศ. 2501 เอฟ. ริชาร์ดส์แสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ ซับติลิซินแยกพันธะเปปไทด์ Ala-20 - Ser-21 ใน RNase ชิ้นส่วนที่เป็นผลลัพธ์ถูกเรียกว่า S-เปปไทด์ (เรซิดิว 1-20) และเอส-โปรตีน (เรซิดิว 21-1224); เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่โควาเลนต์ ชิ้นส่วนเหล่านี้จึงก่อตัวเป็นคอมเพล็กซ์ที่เรียกว่า RNase S สารเชิงซ้อนนี้มีกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาเกือบทั้งหมดของเอนไซม์พื้นเมือง ในรูปแบบแยกเดี่ยว S-peptide และ S-protein จะไม่ทำงาน นอกจากนี้ พบว่าเปปไทด์สังเคราะห์ที่เหมือนกันในลำดับกับชิ้นส่วน S-เปปไทด์ที่มีเรซิดิว 1 ถึง 13 ฟื้นฟูการทำงานของเอส-โปรตีน แต่เปปไทด์ที่สั้นกว่าที่มีเรซิดิว 1 ถึง 11 ไม่มีความสามารถนี้ ข้อมูลที่ได้รับทำให้เราสามารถสรุปได้ว่าสารตกค้าง His-12 หรือ Met-13 ที่สอดคล้องกัน (หรือสารตกค้างทั้งสองนี้) รวมอยู่ในไซต์ที่ทำงานของเอนไซม์

เมื่อศึกษาผลของ pH ต่อกิจกรรม RNase บทบาทที่สำคัญของกลุ่มฟังก์ชันโปรตีนที่มี pK 5.2 และ 6.8 ได้รับการอธิบายอย่างชัดเจน สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึงการมีส่วนร่วมของฮิสทิดีนที่ตกค้างในกระบวนการเร่งปฏิกิริยา

จากคาร์บอกซิเลชันของ RNase ด้วยไอโอโดอะซีเตตที่ pH 5.5 กล่าวคือ ภายใต้สภาวะที่มีการดัดแปลงของฮิสทิดีนตกค้างเป็นส่วนใหญ่ พบว่ามีการสูญเสียกิจกรรมโดยสิ้นเชิง เอ็นไซม์ดัดแปลงประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซีเมทิล 1 โมลต่อโปรตีน 1 โมล เป็นผลให้เกิดรูปแบบเอนไซม์โมโนคาร์บอกซิเมทิลีนสองรูปแบบ ในรูปแบบหนึ่ง His-12 ถูกคาร์บอกซีเมทิลเลต และอีกรูปแบบหนึ่งคือ His-119 His-119 ได้รับการแก้ไขอย่างเด่นชัด

ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า His-12 และ His-119 อยู่ในสถานที่ทำงาน และการดัดแปลงหนึ่งในนั้นป้องกันการแก้ไขอีกอันหนึ่ง

จากผลการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ โครงสร้างเชิงพื้นที่ของ RNase S และความซับซ้อนของ RNase S ที่มีสารยับยั้งได้รับการอธิบายอย่างชัดเจน โมเลกุลนี้มีรูปร่างเหมือนไต ศูนย์กลางที่ใช้งานจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในภาวะซึมเศร้าซึ่งมีสารตกค้างของ His-12, His-119 และ Lys-41

ไฮโดรไลซิสเกิดขึ้นจากการกระทำคอนจูเกตของสารตกค้าง His-12 และ His-119 ซึ่งดำเนินการเร่งปฏิกิริยาของกรด-เบส แผนภาพด้านล่างแสดงขั้นตอนของกระบวนการเร่งปฏิกิริยา:

1.สารตั้งต้นอยู่ในไซต์แอ็คทีฟ His-12, His-119 และ Lys-41 ตั้งอยู่ใกล้กับฟอสเฟตที่มีประจุลบ

2.อันเป็นผลมาจากการกระทำของ His-12 เป็นฐานรับโปรตอนจาก2 -OH กลุ่มของไรโบสและ His-119 เป็นกรดที่บริจาคโปรตอนให้กับอะตอมออกซิเจนของฟอสเฟต คอมเพล็กซ์ระดับกลางจะก่อตัวขึ้นก่อนแล้วจึง 2 ,3- ไซคลิกฟอสเฟต

.แทนที่ผลิตภัณฑ์ที่เสียชีวิต น้ำจะเข้ามา บริจาคโปรตอน His-119 และ OH -- ฟอสเฟตในเวลาเดียวกันโปรตอนจาก His-12 ผ่านไปยังอะตอมออกซิเจนของไรโบสผลิตภัณฑ์ที่สองจะเกิดขึ้นและเอ็นไซม์จะกลับสู่สภาพเดิม

Chymotrypsin ถูกหลั่งออกมาในรูปของ proenzyme - chymotrypsinogen โดยตับอ่อนของสัตว์มีกระดูกสันหลัง การกระตุ้นโปรเอนไซม์เกิดขึ้นในลำไส้เล็กส่วนต้นภายใต้การกระทำของทริปซิน หน้าที่ทางสรีรวิทยาของไคโมทริปซินคือการไฮโดรไลซิสของโปรตีนและโพลีเปปไทด์ Chymotrypsin โจมตีพันธะเปปไทด์ส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นจากคาร์บอกซิลเรซิดิวของไทโรซีน, ทริปโตเฟน, ซีนิลอะลานีนและเมไทโอนานีน นอกจากนี้ยังย่อยสลายเอสเทอร์ของกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้องได้อย่างมีประสิทธิภาพ น้ำหนักโมเลกุลของไคโมทริปซินเท่ากับ 25,000 โมเลกุลประกอบด้วยกรดอะมิโน 241 ตกค้าง Chymotrypsin เกิดขึ้นจากสายโซ่โพลีเปปไทด์สามสายที่เชื่อมต่อกันด้วยไดซัลไฟด์บริดจ์

กลุ่มหน้าที่ของไซต์ที่ใช้งานของ chymotrypsin ได้รับการระบุโดยใช้สารยับยั้งที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ เรซิดิว Ser-195 ถูกดัดแปลงด้วยไดไอโซโพรพิล ฟลูออโรฟอสเฟตและฟีนิลเมทิลซัลโฟฟลูออไรด์ และเรซิดิว His-122 ถูกดัดแปลงด้วย N-tosyl-L-ฟีนิลอะลานีน-คลอโรเมทิลคีโตน กระบวนการสองขั้นตอนของการไฮโดรไลซิสของ chymotrypsin ถูกค้นพบในการศึกษาจลนศาสตร์ของการไฮโดรไลซิสของ p-nitrophenylacetate

ลักษณะเฉพาะของกระบวนการที่อยู่ระหว่างการพิจารณาคือการก่อตัวของสารตัวกลางโควาเลนต์ ซึ่งเป็นเอนไซม์อะซิล หมู่เร่งปฏิกิริยาที่ถูกอะซิเลตถูกระบุเป็นเรซิดิว Ser-195 กลไกการเร่งปฏิกิริยาที่ดำเนินการโดยเอนไซม์ได้รับการเสนอก่อนที่จะสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีน แต่ได้รับการขัดเกลาในภายหลัง โดยเฉพาะการวิจัยกับ 18ชม 2O ทำให้สามารถพิสูจน์การก่อตัวของเอนไซม์ acyl ในระหว่างการไฮโดรไลซิสของเปปไทด์ได้

โครงสร้างสามมิติที่มีความละเอียด 0.2 นาโนเมตรถูกสร้างขึ้นโดยการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของ D. Blow ในปี 1976 โมเลกุลมีรูปร่างเป็นทรงรีมีแกน 5.4*4*4 นาโนเมตร ผลการศึกษาเชิงผลึกศาสตร์ยืนยันสมมติฐานที่ว่าสารตกค้าง Ser-195 และ His-57 ใกล้เคียงกัน กลุ่มไฮดรอกซิลของ Ser-195 ตั้งอยู่ที่ระยะห่าง ~ 0.3 นาโนเมตรของอะตอมไนโตรเจนของวงแหวนอิมิดาโซล His-57 สถานการณ์ที่น่าสนใจที่สุดคืออะตอมไนโตรเจนในตำแหน่งที่ 1 ของวงแหวนอยู่ห่างจากอะตอมออกซิเจนประมาณ 0.28 นาโนเมตรจากกลุ่มคาร์บอกซิลของสายโซ่ด้านข้าง Asp-102 และอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน .

ควรสังเกตว่าการศึกษาทางเคมีไม่สามารถเปิดเผยการมีส่วนร่วมของ Asp-102 ในการทำงานของศูนย์แอคทีฟ เนื่องจากสารตกค้างนี้ฝังลึกเข้าไปในโมเลกุล

ปัจจุบันเชื่อกันว่าสารตกค้างสามชนิด Asp-102, His-57 และ Ser-195 ก่อให้เกิดระบบถ่ายโอนประจุที่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการเร่งปฏิกิริยา การทำงานของระบบช่วยให้แน่ใจว่า His-57 มีส่วนร่วมอย่างมีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรด-เบส และเพิ่มปฏิกิริยาของ Ser-195 ต่อคาร์บอนคาร์บอกซิลของพันธะที่ถูกโจมตี

องค์ประกอบหลักของการเร่งปฏิกิริยาคือการถ่ายโอนโปรตอนจาก Ser-195 ไปยัง His-57 ในเวลาเดียวกัน อะตอมออกซิเจนของซีรีนโจมตีอะตอมคาร์บอนิลคาร์บอนของสารตั้งต้นด้วยการก่อตัวของสารประกอบจัตุรมุขขั้นกลาง (1) ก่อนแล้วจึงกลายเป็นเอนไซม์อะซิล (2) ขั้นตอนต่อไปคือการเลิกใช้ โมเลกุลของน้ำเข้าสู่ระบบการถ่ายโอนประจุ และ OH ไอออน -พร้อมกันโจมตีอะตอมคาร์บอนิลคาร์บอนของกลุ่ม acyl ของเอนไซม์ acyl เช่นเดียวกับในขั้นตอนของอะซิเลชัน สารประกอบจัตุรมุขระดับกลาง (4) จะถูกสร้างขึ้น จากนั้น His-57 บริจาคโปรตอนให้กับอะตอมออกซิเจนของ Ser-195 ปล่อยผลิตภัณฑ์อะซิล มันกระจายไปในสารละลาย และเอ็นไซม์จะกลับสู่สภาพเดิม

Carboxypeptidase A ถูกหลั่งออกมาเป็นโปรเอ็นไซม์โดยตับอ่อนของสัตว์มีกระดูกสันหลัง การก่อตัวของเอนไซม์ที่ใช้งานอยู่เกิดขึ้นในลำไส้เล็กโดยมีส่วนร่วมของไคโมทริปซิน เอ็นไซม์แยกกรดอะมิโนที่ปลาย C ออกจากสายเปปไทด์ตามลำดับ นั่นคือ คือเอ็กซ์โซเปปติเดส

Carboxypeptidase A เกิดขึ้นจากสายโซ่โพลีเปปไทด์เดี่ยวที่มีกรดอะมิโน 307 ตกค้าง; น้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 34,470 ลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนก่อตั้งขึ้นในปี 2512 โดยอาร์. เบรดชอว์

การอธิบายกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์เป็นไปได้เฉพาะหลังจากการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ โครงสร้างเชิงพื้นที่ของเอนไซม์และความซับซ้อนของเอนไซม์ด้วย Gly-Tyr dipeptide (แบบจำลองพื้นผิว) ถูกกำหนดโดย W. Lipscomb โมเลกุลของเอนไซม์มีรูปร่างเป็นทรงรีมีแกน 5.0*4.2*3.8 นาโนเมตร ศูนย์แอคทีฟตั้งอยู่ในภาวะซึมเศร้าที่ผ่านเข้าไปในกระเป๋าที่ไม่มีขั้วลึก สังกะสีไอออนถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในโซนศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ (ลิแกนด์ของมันคือสายโซ่ด้านข้างของ Glu-72, His196, His-69 ตกค้างและโมเลกุลของน้ำ) รวมถึงกลุ่มการทำงานที่เกี่ยวข้องกับการยึดเกาะของสารตั้งต้นและการเร่งปฏิกิริยา - Arg-145, Glu-270 และ Tyr-248

การวิเคราะห์เปรียบเทียบโครงสร้างของเอนไซม์และสารเชิงซ้อนกับ Gly-Tyr ได้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับโครงสร้างของสารตั้งต้นของเอนไซม์-สารตั้งต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พบว่าในระหว่างการก่อตัวของสารเชิงซ้อน กลุ่มไฮดรอกซิลของ Tyr-248 จะเคลื่อนที่ 1.2 นาโนเมตรเมื่อเทียบกับตำแหน่งของมันในเอนไซม์อิสระ (กล่าวคือ ประมาณ 1/3 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล)

ตามโครงร่างของกระบวนการเร่งปฏิกิริยา กลุ่มคาร์บอกซิเลตของ Glu-270 จะกระตุ้นโมเลกุลของน้ำที่อยู่ในทรงกลมของปฏิกิริยา โดยดึงโปรตอนออกมา OH- ion ที่เป็นผลลัพธ์ทำให้เกิดการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกบนคาร์บอนิลคาร์บอนของพันธะที่แยกออกได้ ในเวลาเดียวกัน กลุ่มไฮดรอกซิลของ Tyr-248 ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับอะตอมไนโตรเจนของพันธะเปปไทด์ที่แยกได้ จะบริจาคโปรตอนให้กับมัน เป็นผลให้พันธะเปปไทด์ที่ถูกโจมตีถูกแยกออกและผลิตภัณฑ์ที่เป็นผลลัพธ์ออกจากโซนที่ทำงานอยู่ แผนภาพด้านล่างแสดงตัวเร่งปฏิกิริยาพื้นฐานทั่วไป

Aspartate aminotransferase กระตุ้นปฏิกิริยา transamination แบบย้อนกลับได้

ปฏิกิริยาทรานส์อะมิเนชันของเอนไซม์ถูกค้นพบโดย A.E. Braunstein และ M.G. Kritzman ในปี 1937 ในการศึกษาการเตรียมเอนไซม์จากกล้ามเนื้อของนกพิราบ ในการศึกษาต่อมา พบว่าปฏิกิริยา transamination แพร่หลายในสัตว์ป่าและมีบทบาทสำคัญในการผันแปรของไนโตรเจนและเมแทบอลิซึมของพลังงาน

ในปี พ.ศ. 2488 พบว่า pyridoxal-5 -ฟอสเฟต (PLF) เป็นโคเอ็นไซม์ของอะมิโนทรานสเฟอเรส โมเลกุล AAT เป็นไดเมอร์ที่เกิดจากหน่วยย่อยที่เหมือนกัน ในกล้ามเนื้อหัวใจของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่ศึกษา มีไอโซไซม์สองชนิด ได้แก่ ไซโตพลาสซึม (cAAT0) และไมโตคอนเดรีย (mAAT) อะมิโนทรานสเฟอเรส

โครงสร้างหลักของ cAAT จากกล้ามเนื้อหัวใจก่อตั้งขึ้นในปี 2515 ยูเอ Ovchinnikov และ A.E. เบรนสไตน์ สายโซ่โพลีเปปไทด์ของโปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน 412 ตกค้าง; น้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 46,000

ทฤษฎีทั่วไปของตัวเร่งปฏิกิริยาไพริดอกซัลได้รับการพัฒนาโดย A.E. Braunstein และ M.M. Shemyakin ในปี 1952-1953 และหลังจากนั้นไม่นาน - D.E. เมทซ์เลอร์และอี.อี. สเนล ตามทฤษฎีนี้ ปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ไพริดอกซ์เกิดจากความสามารถของกลุ่มอัลดีไฮด์ของไพริดอกซัลฟอสเฟตในการสร้างอัลไดมีน (ฐานชิฟฟ์) เมื่อทำปฏิกิริยากับเอมีน รวมทั้งกรดอะมิโน

ในผลลัพธ์ของกรดฟอสโฟไพริดอกซิเลดีนอะมิโนจะมีระบบพันธะคู่แบบคอนจูเกตซึ่งมีการเปลี่ยนอิเล็กตรอนจาก ?-อะตอมของคาร์บอนทำให้ง่ายต่อการทำลายพันธะที่เกิดจากอะตอมนี้

แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับกลไกการทรานส์อะมิเนชั่นของเอนไซม์ พัฒนาโดย A.E. Braunstein และผู้ทำงานร่วมกันของเขากำลังพัฒนาทฤษฎีข้างต้น ในสถานะเริ่มต้น กลุ่มอัลดีไฮด์ของไพริดอกซอลฟอสเฟตจะสร้างพันธะอัลไดมีนด้วย ?-หมู่อะมิโนของเรซิดิว Lys-258 ของแอคทีฟไซต์ (I) เมื่อจับกับกรดอะมิโน จะเกิด Michaelis complex (II) ขึ้น ตามด้วย aldimine ระหว่าง pyridoxal phosphate และซับสเตรต (III) อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงที่ตามมาผ่านระยะกลาง (IV) และ (V) ทำให้เกิดกรดออกโซ (VI) เสร็จสิ้นปฏิกิริยาครึ่งแรกของ transamination การทำซ้ำขั้นตอนเดียวกันนี้ในทิศทาง "ย้อนกลับ" ด้วยกรดไฮดรอกซีใหม่ทำให้เกิดปฏิกิริยาครึ่งหลังที่สิ้นสุดรอบการเร่งปฏิกิริยาทรานส์อะมิเนชันของตัวเร่งปฏิกิริยา

ไมโอโกลบินและฮีโมโกลบิน

โปรตีนทั้งสองนี้มักถูกเรียกว่าเอนไซม์ระบบทางเดินหายใจ ปฏิสัมพันธ์ของพวกมันกับสารตั้งต้น ออกซิเจน ได้รับการอธิบายอย่างละเอียด โดยพื้นฐานแล้วบนพื้นฐานของการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ที่มีความละเอียดสูง โครงสร้างสามมิติของ myoglobin ถูกกำหนดโดย J. Kendrew ในปี 1961 และโครงสร้างสามมิติของเฮโมโกลบิน - โดย M. Perutz ในปี 1960

โมเลกุล myoglobin มีรูปร่างกะทัดรัด - 4.5 * 3.5 * 2.5 นาโนเมตร สายโซ่โพลีเปปไทด์สร้างส่วนเกลียว 8 ส่วน แสดงด้วยตัวอักษรจาก A ถึง H มันถูกจัดเรียงในลักษณะพิเศษรอบๆ วงแหวน heme ที่ประกอบด้วยเหล็กแบนขนาดใหญ่ Heme เป็นคอมเพล็กซ์ของพอร์ไฟรินที่มีธาตุเหล็ก

กลุ่มกรดโพรพิโอนิกขั้วเฮมอยู่บนพื้นผิวของโมเลกุล ส่วนที่เหลือของฮีมฝังอยู่ในรูปทรงกลม การเชื่อมต่อของ heme กับโปรตีนเกิดขึ้นเนื่องจากการประสานกันระหว่างอะตอมของเหล็กและอะตอมของฮิสทิดีนซึ่งแปลเป็นภาษาท้องถิ่นใน F helix; นี่คือสิ่งที่เรียกว่าฮิสทิดีนส่วนต้น สารตกค้างของฮิสทิดีนที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งคือ ฮิสทิดีนส่วนปลาย ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในกระเป๋าฮีมในเกลียวอี มันตั้งอยู่บนฝั่งตรงข้ามของอะตอมเหล็กในระยะทางที่ไกลกว่าฮิสทิดีนส่วนต้น บริเวณระหว่างยีนเหล็กกับฮิสทิดีนส่วนปลายในดีออกซีเมียวโกลบินนั้นไม่มีอิสระ และโมเลกุลโอไลโปฟิลิก 2สามารถผูกมัดกับเหล็กฮีมครองตำแหน่งประสานงานที่หก ลักษณะเฉพาะของ myoglobin และ hemoglobin คือความสามารถในการจับ O . แบบย้อนกลับได้ 2ปราศจาก heme Fe ออกซิเดชัน 2+ในเฟ 3+. สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากมีการสร้างตัวกลางที่มีการถ่ายเทความร้อนต่ำในกระเป๋า heme ที่ไม่ชอบน้ำซึ่งน้ำจะถูกแทนที่

เมื่อเชื่อมโยง O 2ด้วยอะตอมของเหล็ก อะตอมหลังจะเคลื่อนที่ประมาณ 0.06 นาโนเมตร และจบลงที่ระนาบของวงแหวนพอร์ไฟริน กล่าวคือ อยู่ในตำแหน่งที่เอื้ออำนวยกว่าอย่างกระฉับกระเฉง สันนิษฐานว่าการเคลื่อนไหวนี้เกิดจากการที่ Fe ion 2+ใน deoxymyoglobin อยู่ในสถานะหมุนเร็วและรัศมีของมันใหญ่เกินกว่าจะพอดีกับระนาบของวงแหวน heme porphyrin เมื่อเชื่อมโยง O 2เฟอิออน 2+ เข้าสู่สถานะพินต่ำและรัศมีลดลง ตอนนี้ Fe ion 2+สามารถเคลื่อนเข้าสู่ระนาบของวงแหวนพอร์ไฟรินได้

เฮโมโกลบินเป็นองค์ประกอบหลักของเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ส่งออกซิเจนจากปอดไปยังเนื้อเยื่อ และคาร์บอนไดออกไซด์จากเนื้อเยื่อไปยังปอด เฮโมโกลบินประเภทต่างๆ แตกต่างกันไปในรูปแบบของผลึก ความสามารถในการละลาย ความสัมพันธ์กับออกซิเจน เนื่องจากความแตกต่างในลำดับกรดอะมิโนของโปรตีน องค์ประกอบของฮีมจะเหมือนกันในเฮโมโกลบินของสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิดและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด

เฮโมโกลบินของมนุษย์เป็นเตตระเมอร์ที่ประกอบด้วยสี่หน่วยย่อย สอง ?-หน่วยย่อยและสอง ?-หน่วยย่อยที่มีเรซิดิวกรดอะมิโน 141 และ 146 ตามลำดับ ระหว่างโครงสร้างหลัก ?- และ ?-หน่วยย่อยมีความคล้ายคลึงกันอย่างมีนัยสำคัญและโครงสร้างของสายพอลิเปปไทด์ก็คล้ายกัน

โมเลกุลของเฮโมโกลบินมีรูปร่างเป็นทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5.5 นาโนเมตร สี่หน่วยย่อยบรรจุในรูปทรงจัตุรมุข

ข้อมูลการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นว่าการเติมออกซิเจนของเฮโมโกลบินมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงหลายประการ ที่ความละเอียดต่ำ พบว่าในกรณีนี้ โครงสร้างมีความกระชับมากขึ้น (Fe atoms ?-โซ่เข้าหากันประมาณ 0.6-0.7 นาโนเมตร) หน่วยย่อยจะหมุนสัมพันธ์กันและแกนลำดับที่สองประมาณ 10-15 เกี่ยวกับ . ผลการศึกษาที่ความละเอียดสูงระบุว่าการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกิดขึ้นในภูมิภาคของ ?? รายชื่อผู้ติดต่อ

จนถึงปัจจุบัน จากการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์และวิธีการอื่นๆ จำนวนหนึ่ง มีความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญในการอธิบายกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์ที่มีคุณสมบัติที่ต้องการตามความสำเร็จในด้านพันธุวิศวกรรม นี่เป็นการเปิดโอกาสมากมายในการทดสอบความถูกต้องของแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์และการสร้างทฤษฎีพื้นฐานของการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์

รายการบรรณานุกรม

1. A. Lehninger พื้นฐานของชีวเคมี - มอสโกเวิลด์ 1985

ยูเอ อฟชินนิคอฟ เคมีชีวภาพ. - การตรัสรู้มอสโก 2530

ที.ที. เบเรซอฟ, บี.เอฟ. โครอฟกิน เคมีชีวภาพ - แพทยศาสตร์มอสโก, 1990.

กวดวิชา

ต้องการความช่วยเหลือในการเรียนรู้หัวข้อหรือไม่?

ผู้เชี่ยวชาญของเราจะแนะนำหรือให้บริการกวดวิชาในหัวข้อที่คุณสนใจ
ส่งใบสมัครระบุหัวข้อทันทีเพื่อหาข้อมูลเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการขอรับคำปรึกษา