เอ็นไซม์เป็นโปรตีนทรงกลมที่ช่วยให้กระบวนการเซลล์ทั้งหมดดำเนินต่อไป เช่นเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหมด พวกเขาไม่สามารถย้อนกลับปฏิกิริยาได้ แต่ให้บริการเพื่อเร่งความเร็ว
การแปลเอ็นไซม์ในเซลล์
ภายในเซลล์ มักจะมีเอนไซม์แต่ละตัวและทำหน้าที่ในออร์แกเนลล์ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด การแปลความหมายของเอ็นไซม์เกี่ยวข้องโดยตรงกับหน้าที่ซึ่งส่วนนี้ของเซลล์มักจะทำ
เอ็นไซม์ไกลโคไลซิสเกือบทั้งหมดอยู่ในไซโตพลาสซึม เอ็นไซม์ของวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกอยู่ในเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรีย สารออกฤทธิ์ของการไฮโดรไลซิสมีอยู่ในไลโซโซม
เนื้อเยื่อและอวัยวะส่วนบุคคลของสัตว์และพืชแตกต่างกัน ไม่เพียงแต่ในชุดของเอ็นไซม์ แต่ยังอยู่ในกิจกรรมของพวกมันด้วย คุณสมบัติของเนื้อเยื่อนี้ใช้ในคลินิกในการวินิจฉัยโรคบางชนิด
นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับอายุในกิจกรรมและชุดของเอนไซม์ในเนื้อเยื่อ มองเห็นได้ชัดเจนที่สุดในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อนในระหว่างการสร้างความแตกต่างของเนื้อเยื่อ
การตั้งชื่อเอนไซม์
มีระบบการตั้งชื่อหลายระบบ โดยแต่ละระบบจะพิจารณาคุณสมบัติของเอนไซม์ในระดับที่แตกต่างกัน
- เล็กน้อย. ชื่อของสารจะถูกสุ่ม ตัวอย่างเช่น เปปซิน (pepsis - "digestion", Greek) และ trypsin (tripsis - "thin", Greek)
- เหตุผล. ชื่อของเอนไซม์ประกอบด้วยสารตั้งต้นและจุดสิ้นสุด "-ase" ตัวอย่างเช่น อะไมเลสเร่งการไฮโดรไลซิสของแป้ง (amylo - "starch", Greek)
- มอสโก. ได้รับการรับรองในปี พ.ศ. 2504 โดยคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยการตั้งชื่อเอนไซม์ในการประชุมชีวเคมีนานาชาติครั้งที่ 5 ชื่อของสารประกอบด้วยสารตั้งต้นและปฏิกิริยาที่เร่ง (เร่ง) โดยเอนไซม์ หากหน้าที่ของเอนไซม์คือการถ่ายโอนกลุ่มอะตอมจากโมเลกุลหนึ่ง (สารตั้งต้น) ไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง (ตัวรับ) ชื่อของตัวเร่งปฏิกิริยาจะรวมชื่อทางเคมีของตัวรับด้วย ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาของการถ่ายโอนหมู่อะมิโนจากอะลานีนไปยังกรด 2-ไฮดรอกซีกลูตาริก เอนไซม์อะลานีน: 2-ออกโซกลูตาเรต อะมิโนทรานสเฟอเรสมีส่วนเกี่ยวข้อง ชื่อสะท้อนว่า:
- สารตั้งต้น - อะลานีน;
- ตัวรับ - กรด 2-oxoglutaric;
- กลุ่มอะมิโนถูกถ่ายโอนในปฏิกิริยา
คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศได้รวบรวมรายชื่อเอนไซม์ที่รู้จักทั้งหมดซึ่งมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง นี่เป็นเพราะการค้นพบสารใหม่
การจำแนกเอนไซม์
แบ่งเอนไซม์ออกเป็นกลุ่มๆ ได้ 2 วิธี ข้อเสนอแรกมีสองประเภทของสารเหล่านี้:
- ง่าย - ประกอบด้วยโปรตีนเท่านั้น
- complex - ประกอบด้วยส่วนโปรตีน (apoenzyme) และส่วนที่ไม่ใช่โปรตีนที่เรียกว่าโคเอ็นไซม์
ในส่วนที่ไม่ใช่โปรตีนเอนไซม์ที่ซับซ้อนอาจรวมถึงวิตามิน ปฏิกิริยากับสารอื่นเกิดขึ้นผ่านศูนย์แอคทีฟ โมเลกุลของเอนไซม์ทั้งหมดไม่ได้มีส่วนร่วมในกระบวนการ
คุณสมบัติของเอ็นไซม์เช่นเดียวกับโปรตีนอื่นๆ ถูกกำหนดโดยโครงสร้าง ขึ้นอยู่กับมัน ตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาเท่านั้น
วิธีที่สองของการจำแนกประเภทแบ่งสารตามหน้าที่ของเอนไซม์ ผลลัพธ์ที่ได้คือ 6 คลาส:
- oxidoreductase;
- โอน;
- ไฮโดรเลส;
- ไอโซเมอเรส;
- lyases;
- ไลกาส.
พวกนี้เป็นกลุ่มที่ยอมรับกันโดยทั่วไป ไม่เพียงแต่ประเภทปฏิกิริยาที่ควบคุมเอ็นไซม์ในตัวพวกมันเท่านั้น สารของกลุ่มต่าง ๆ มีโครงสร้างที่แตกต่างกัน และการทำงานของเอ็นไซม์ในเซลล์จึงไม่เหมือนกัน
Oxidoreductases - รีดอกซ์
หน้าที่หลักของเอนไซม์กลุ่มแรกคือการเร่งปฏิกิริยารีดอกซ์ ลักษณะเฉพาะ: ความสามารถในการสร้างสายโซ่ของเอนไซม์ออกซิเดชันซึ่งอิเล็กตรอนหรืออะตอมไฮโดรเจนถูกถ่ายโอนจากสารตั้งต้นแรกไปยังตัวรับสุดท้าย สารเหล่านี้จะถูกแยกออกตามหลักการทำงานหรือสถานที่ในการเกิดปฏิกิริยา
- แอโรบิกดีไฮโดรจีเนส (ออกซิเดส) เร่งการถ่ายโอนอิเล็กตรอนหรือโปรตอนโดยตรงไปยังอะตอมออกซิเจน แอนแอโรบิกทำสิ่งเดียวกัน แต่ในปฏิกิริยาที่ดำเนินไปโดยไม่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนหรืออะตอมไฮโดรเจนไปยังอะตอมออกซิเจน
- ประถมดีไฮโดรจีเนสกระตุ้นกระบวนการกำจัดอะตอมไฮโดรเจนออกจากสารออกซิไดซ์ (สารตั้งต้นหลัก) ทุติยภูมิ - เร่งการกำจัดไฮโดรเจนอะตอมออกจากซับสเตรตรอง ได้มาโดยใช้ดีไฮโดรจีเนสปฐมภูมิ
คุณสมบัติอื่น: เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสององค์ประกอบด้วยชุดโคเอ็นไซม์ที่จำกัดมาก (กลุ่มแอคทีฟ) พวกมันสามารถเร่งปฏิกิริยารีดอกซ์ได้หลากหลาย ทำได้โดยตัวเลือกจำนวนมาก: โคเอ็นไซม์เดียวกันสามารถรวมอะพอเอนไซม์ที่แตกต่างกันได้ ในแต่ละกรณี จะได้ออกซิโดเรดัคเตสพิเศษที่มีคุณสมบัติเป็นของตัวเอง
มีอีกหน้าที่หนึ่งของเอนไซม์ในกลุ่มนี้ซึ่งไม่สามารถละเลยได้ - พวกมันเร่งกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยพลังงาน ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่าคายความร้อน
โอน - ผู้ให้บริการ
เอ็นไซม์เหล่านี้ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนของโมเลกุลตกค้างและกลุ่มฟังก์ชัน ตัวอย่างเช่น ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส
ตัวเร่งปฏิกิริยาแปดกลุ่มแยกตามกลุ่มที่โอน มาดูบางส่วนกัน
- ฟอสโฟทรานสเฟอเรส - ช่วยถ่ายเทกรดฟอสฟอริกตกค้าง แบ่งออกเป็นคลาสย่อยตามปลายทาง (แอลกอฮอล์ คาร์บอกซิล และอื่นๆ)
- อะมิโนทรานส์เฟอเรส – เร่งปฏิกิริยาการทรานส์อะมิโนของกรดอะมิโน
- Glycosyltransferases - ถ่ายโอนสารตกค้างของไกลโคซิลจากโมเลกุลฟอสฟอรัสเอสเทอร์ไปยังโมเลกุลโมโนและโพลีแซคคาไรด์ ให้ปฏิกิริยาการสลายและการสังเคราะห์โอลิโก- หรือพอลิแซ็กคาไรด์ในพืชและสัตว์ ตัวอย่างเช่น พวกเขามีส่วนร่วมในการสลายตัวของซูโครส
- Acyltransferases ถ่ายโอนสารตกค้างของกรดคาร์บอกซิลิกไปยังเอมีน แอลกอฮอล์ และกรดอะมิโน Acyl-coenzyme-A เป็นแหล่งของหมู่ acyl ที่เป็นสากล ถือได้ว่าเป็นกลุ่มแอซิลทรานสเฟอเรสที่ใช้งานอยู่ กรดอะซิติกสามารถทนได้มากที่สุด
ไฮโดรเลส - แยกกับน้ำ
ในกลุ่มนี้ เอ็นไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการแยก (สังเคราะห์น้อยกว่า) ของสารประกอบอินทรีย์ซึ่งเกี่ยวข้องกับน้ำ สารในกลุ่มนี้มีอยู่ในเซลล์และในน้ำย่อย โมเลกุลของตัวเร่งปฏิกิริยาในทางเดินอาหารประกอบด้วยองค์ประกอบเดียว
ตำแหน่งของเอ็นไซม์เหล่านี้คือไลโซโซม พวกเขาทำหน้าที่ป้องกันของเอนไซม์ในเซลล์: พวกเขาทำลายสารแปลกปลอมที่ผ่านเมมเบรน พวกเขายังทำลายสารที่เซลล์ไม่ต้องการอีกต่อไป ซึ่งไลโซโซมมีชื่อเล่นว่าเป็นระเบียบ
"ชื่อเล่น" อื่นๆ ของพวกเขาคือการฆ่าตัวตายของเซลล์ เนื่องจากเป็นเครื่องมือหลักในการสลายเซลล์อัตโนมัติ หากเกิดการติดเชื้อ กระบวนการอักเสบจะเริ่มขึ้น เยื่อไลโซโซมจะซึมผ่านได้และไฮโดรเลสเข้าสู่ไซโตพลาสซึม ทำลายทุกสิ่งที่ขวางหน้าและทำลายเซลล์
แยกตัวเร่งปฏิกิริยาหลายประเภทออกจากกลุ่มนี้:
- เอสเทอเรส - รับผิดชอบในการไฮโดรไลซิสของเอสเทอร์แอลกอฮอล์
- glycosidases - เร่งการไฮโดรไลซิสของไกลโคไซด์ ขึ้นอยู่กับพวกเขาทำหน้าที่ไอโซเมอร์อะไร หลั่ง α- หรือ β-glycosidases;
- เปปไทด์ไฮโดรเลสมีหน้าที่ในการไฮโดรไลซิสพันธะเปปไทด์ในโปรตีนและภายใต้เงื่อนไขบางประการสำหรับการสังเคราะห์ แต่วิธีการสังเคราะห์โปรตีนนี้ไม่ได้ใช้ในเซลล์ที่มีชีวิต
- อะมิเดส - ทำหน้าที่ไฮโดรไลซิสของเอไมด์ที่เป็นกรด ตัวอย่างเช่น ยูเรียเร่งการสลายของยูเรียให้เป็นแอมโมเนียและน้ำ
ไอโซเมอเรส - การเปลี่ยนแปลงของโมเลกุล
สารเหล่านี้เร่งการเปลี่ยนแปลงภายในโมเลกุลเดียว พวกเขาสามารถเป็นรูปทรงเรขาคณิตหรือโครงสร้าง สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้หลายวิธี:
- ถ่ายโอนอะตอมไฮโดรเจน
- เคลื่อนย้ายกลุ่มฟอสเฟต;
- เปลี่ยนการจัดเรียงกลุ่มอะตอมในอวกาศ;
- เคลื่อนพันธะคู่
ไอโซเมอไรเซชันอาจเป็นกรดอินทรีย์ คาร์โบไฮเดรต หรือกรดอะมิโน ไอโซเมอเรสสามารถแปลงอัลดีไฮด์เป็นคีโตน และในทางกลับกัน จัดเรียงรูปแบบซิสเต็มเป็นรูปแบบทรานส์และในทางกลับกัน เพื่อให้เข้าใจถึงหน้าที่ของเอ็นไซม์ในกลุ่มนี้ได้ดียิ่งขึ้น จำเป็นต้องทราบความแตกต่างของไอโซเมอร์
ลิอัสตัดสัมพันธ์
เอ็นไซม์เหล่านี้เร่งการสลายสารประกอบอินทรีย์แบบไม่ไฮโดรไลติกด้วยพันธะ:
- คาร์บอน-คาร์บอน;
- ฟอสฟอรัสออกซิเจน
- คาร์บอน-กำมะถัน;
- คาร์บอน-ไนโตรเจน;
- คาร์บอน-ออกซิเจน
ในกรณีนี้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ แอมโมเนียจะถูกปล่อยออก และพันธะคู่จะถูกปิด ปฏิกิริยาเหล่านี้บางส่วนสามารถไปในทิศทางตรงกันข้าม เอ็นไซม์ที่สอดคล้องกันในความเหมาะสมภายใต้เงื่อนไขนี้ ไม่เพียงแต่จะเร่งกระบวนการที่สลายไปเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสังเคราะห์ด้วย
Liases ถูกจำแนกตามประเภทของพันธะที่แตกสลาย เป็นเอ็นไซม์ที่ซับซ้อน
เชื่อมขวางลิกาเซ
หน้าที่หลักของเอนไซม์ในกลุ่มนี้คือเร่งปฏิกิริยาสังเคราะห์ คุณลักษณะของพวกเขาคือการผันคำกริยาของการสร้างด้วยการสลายตัวของสารที่สามารถให้พลังงานสำหรับการดำเนินการตามกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ มีหกคลาสย่อยตามประเภทของการเชื่อมต่อที่เกิดขึ้น ห้ากลุ่มนั้นเหมือนกันกับกลุ่มย่อย lyase และกลุ่มที่หกมีหน้าที่สร้างพันธะโลหะไนโตรเจน
ไลกาสบางตัวเกี่ยวข้องกับกระบวนการของเซลล์ที่สำคัญเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น DNA ligase เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก มันเชื่อมขวางตัวแบ่งสายเดี่ยวสร้างพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ใหม่ เธอเป็นผู้เชื่อมต่อชิ้นส่วนของโอกาซากิ
เอ็นไซม์ชนิดเดียวกันนี้ถูกใช้อย่างแข็งขันในพันธุวิศวกรรม ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเชื่อมโมเลกุลดีเอ็นเอเข้าด้วยกันจากชิ้นส่วนที่ต้องการ ทำให้เกิดกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกที่มีลักษณะเฉพาะ สามารถใส่ข้อมูลใด ๆ ลงไปได้ดังนั้นจึงสร้างโรงงานผลิตโปรตีนที่จำเป็น ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเย็บชิ้นส่วนที่มีหน้าที่ในการสังเคราะห์อินซูลินเข้าไปใน DNA ของแบคทีเรีย และเมื่อเซลล์จะแปลโปรตีนของตัวเอง ในขณะเดียวกันก็สร้างสารที่มีประโยชน์ซึ่งจำเป็นสำหรับวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ ที่เหลือก็แค่ทำความสะอาดและมันจะช่วยคนป่วยได้มากมาย
บทบาทที่ยิ่งใหญ่ของเอ็นไซม์ในร่างกาย
พวกมันทำได้เพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยามากกว่าสิบเท่า มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานปกติของเซลล์ และเอ็นไซม์มีส่วนเกี่ยวข้องในทุกปฏิกิริยา ดังนั้นการทำงานของเอ็นไซม์ในร่างกายจึงมีความหลากหลายเช่นเดียวกับกระบวนการต่อเนื่องทั้งหมด และความล้มเหลวของตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้นำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรง
เอนไซม์ใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร อุตสาหกรรมเบา ยารักษาโรค เอนไซม์เหล่านี้ใช้ทำชีส ไส้กรอก อาหารกระป๋อง และเป็นส่วนหนึ่งของผงซักฟอก พวกเขายังใช้ในการผลิตวัสดุการถ่ายภาพ