มีปฏิกิริยาเคมีมากมายในทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เอ็นไซม์ (เอ็นไซม์) เป็นโปรตีนที่มีหน้าที่พิเศษและสำคัญมาก พวกเขาเรียกว่า biocatalysts หน้าที่หลักของเอนไซม์โปรตีนในร่างกายคือการเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมี รีเอเจนต์ตั้งต้น อันตรกิริยาของโมเลกุลเหล่านี้ถูกเร่งปฏิกิริยา เรียกว่า ซับสเตรต และสารประกอบสุดท้ายเรียกว่า ผลิตภัณฑ์
โดยธรรมชาติแล้ว เอนไซม์โปรตีนทำงานในระบบสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่ในเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ การวินิจฉัยทางคลินิก ยาและยา เอ็นไซม์บริสุทธิ์หรือสารเชิงซ้อนถูกนำมาใช้ เช่นเดียวกับส่วนประกอบเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการทำงานของระบบและการแสดงข้อมูลสำหรับนักวิจัย
ความสำคัญทางชีวภาพและคุณสมบัติของเอนไซม์
หากไม่มีโมเลกุลเหล่านี้ สิ่งมีชีวิตก็จะไม่สามารถทำงานได้ กระบวนการชีวิตทั้งหมดทำงานอย่างกลมกลืนด้วยเอ็นไซม์ หน้าที่หลักของโปรตีนเอนไซม์ในร่างกายคือการควบคุมการเผาผลาญ หากไม่มีพวกมัน เมแทบอลิซึมปกติก็เป็นไปไม่ได้ กิจกรรมระดับโมเลกุลถูกควบคุมโดยตัวกระตุ้น (ตัวเหนี่ยวนำ) หรือตัวยับยั้ง การควบคุมทำหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนในระดับต่างๆ มันยัง "ทำงาน" เกี่ยวกับโมเลกุลที่เสร็จแล้ว
คุณสมบัติหลักของโปรตีน-เอนไซม์คือความจำเพาะต่อสารตั้งต้นบางชนิด และด้วยเหตุนี้ความสามารถในการกระตุ้นปฏิกิริยาเพียงหนึ่งครั้งหรือน้อยกว่านั้น โดยปกติกระบวนการดังกล่าวสามารถย้อนกลับได้ เอนไซม์ตัวหนึ่งมีหน้าที่ทั้งสองอย่าง แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด
บทบาทของโปรตีนเอนไซม์เป็นสิ่งจำเป็น หากไม่มีพวกมัน ปฏิกิริยาทางชีวเคมีจะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากการทำงานของเอ็นไซม์ รีเอเจนต์จึงสามารถเอาชนะอุปสรรคในการกระตุ้นได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานมาก ในร่างกายไม่มีทางให้ความร้อนเกิน 100 ° C หรือใช้ส่วนประกอบที่รุนแรงเช่นห้องปฏิบัติการเคมี โปรตีนของเอนไซม์จับกับสารตั้งต้น ในสถานะที่ถูกผูกไว้ การปรับเปลี่ยนจะเกิดขึ้นพร้อมกับการเปิดตัวในภายหลัง นี่คือการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหมดที่ใช้ในการสังเคราะห์ทางเคมี
ระดับการจัดระเบียบของโมเลกุลโปรตีนเอนไซม์คืออะไร
โดยปกติโมเลกุลเหล่านี้จะมีโครงสร้างโปรตีนระดับอุดมศึกษา (กลม) หรือควอเทอร์นารี ขั้นแรก พวกมันจะถูกสังเคราะห์ในรูปแบบเชิงเส้น แล้วพับเป็นโครงสร้างที่ต้องการ เพื่อให้แน่ใจว่ากิจกรรม ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพจำเป็นต้องมีโครงสร้างบางอย่าง
เอ็นไซม์ก็เหมือนกับโปรตีนอื่นๆ ที่ถูกทำลายโดยความร้อน ค่า pH ที่รุนแรง สารประกอบทางเคมีที่รุนแรง
คุณสมบัติเพิ่มเติมเอ็นไซม์
ในหมู่พวกเขา คุณสมบัติต่อไปนี้ของส่วนประกอบมีความโดดเด่น:
- สเตอริโอ - การก่อตัวของผลิตภัณฑ์เดียวเท่านั้น
- Regioselectivity - ทำลายพันธะเคมีหรือแก้ไขกลุ่มในตำแหน่งเดียวเท่านั้น
- เคมีไฟฟ้า - เร่งปฏิกิริยาของปฏิกิริยาเดียวเท่านั้น
ลักษณะงาน
ความจำเพาะของเอนไซม์แตกต่างกันไป แต่เอ็นไซม์ใดๆ จะทำงานอยู่เสมอโดยสัมพันธ์กับซับสเตรตเฉพาะหรือกลุ่มของสารประกอบที่คล้ายคลึงกันในโครงสร้าง ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โปรตีนไม่มีคุณสมบัตินี้ ความจำเพาะวัดโดยค่าคงที่การจับ (mol/l) ซึ่งสามารถสูงถึง 10-10 mol/l การทำงานของเอ็นไซม์ที่ออกฤทธิ์รวดเร็ว หนึ่งโมเลกุลเร่งปฏิกิริยาหลายพันถึงล้านครั้งต่อวินาที ระดับความเร่งของปฏิกิริยาทางชีวเคมีนั้นสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทั่วไปอย่างมีนัยสำคัญ (1,000-100000 เท่า)
การออกฤทธิ์ของเอ็นไซม์ขึ้นอยู่กับหลายกลไก อันตรกิริยาที่ง่ายที่สุดเกิดขึ้นกับโมเลกุลของสารตั้งต้นหนึ่งโมเลกุล ตามด้วยการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ เอนไซม์ส่วนใหญ่สามารถจับโมเลกุลที่แตกต่างกัน 2-3 ตัวที่ทำปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น การถ่ายโอนหมู่หรืออะตอมจากสารประกอบหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง หรือการแทนที่แบบทวีคูณตามหลักการ "ปิงปอง" ในปฏิกิริยาเหล่านี้ สารตั้งต้นหนึ่งตัวมักจะเชื่อมต่อกัน และตัวที่สองจะสัมพันธ์กันผ่านกลุ่มการทำงานที่มีเอนไซม์
ศึกษากลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์โดยใช้วิธีการ:
- คำจำกัดความของผลิตภัณฑ์ขั้นกลางและขั้นสุดท้าย
- การศึกษาเรขาคณิตของโครงสร้างและกลุ่มฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องสารตั้งต้นและให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูง
- การกลายพันธุ์ของยีนของเอนไซม์และการกำหนดการเปลี่ยนแปลงในการสังเคราะห์และกิจกรรม
ศูนย์เชื่อมต่อและใช้งาน
โมเลกุลของสารตั้งต้นมีขนาดเล็กกว่าโปรตีนเอนไซม์มาก ดังนั้นการผูกมัดจึงเกิดขึ้นเนื่องจากกลุ่มฟังก์ชันของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพจำนวนน้อย พวกมันก่อตัวเป็นศูนย์รวมที่ประกอบด้วยชุดกรดอะมิโนเฉพาะ ในโปรตีนที่ซับซ้อน กลุ่มเทียมที่มีลักษณะไม่ใช่โปรตีนมีอยู่ในโครงสร้าง ซึ่งสามารถเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์ที่เคลื่อนไหวได้เช่นกัน
จำเป็นต้องแยกกลุ่มของเอนไซม์แยกจากกัน โมเลกุลของพวกมันมีโคเอ็นไซม์ที่จับกับโมเลกุลอย่างต่อเนื่องและถูกปลดปล่อยออกมาจากมัน โปรตีนจากเอนไซม์ที่ก่อตัวเต็มที่เรียกว่าโฮโลเอ็นไซม์ และเมื่อโคแฟกเตอร์ถูกกำจัดออกไป จะเรียกว่าอะโพเอนไซม์ วิตามิน โลหะ อนุพันธ์ของเบสไนโตรเจนมักทำหน้าที่เป็นโคเอ็นไซม์ (NAD - nicotinamide adenine dinucleotide, FAD - flavin adenine dinucleotide, FMN - flavin mononucleotide)
จุดเข้าเล่มมีความเฉพาะเจาะจงของวัสดุพิมพ์ ด้วยเหตุนี้จึงสร้างสารตั้งต้น - เอนไซม์ที่ซับซ้อนขึ้น โครงสร้างของลูกโลกถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่จะมีช่อง (ร่องหรือความหดหู่) บนพื้นผิวที่มีขนาดที่แน่นอน ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าการยึดเกาะของพื้นผิว โซนนี้มักจะอยู่ไม่ไกลจากศูนย์แอคทีฟ เอ็นไซม์บางชนิดมีจุดจับกับโคแฟคเตอร์หรือไอออนของโลหะ
สรุป
โปรตีน-เอ็นไซม์มีบทบาทสำคัญในร่างกาย สารดังกล่าวกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีมีหน้าที่ในกระบวนการเมแทบอลิซึม - เมแทบอลิซึม ในเซลล์ที่มีชีวิตใดๆ กระบวนการทางชีวเคมีนับร้อยเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง รวมถึงปฏิกิริยารีดักชัน การแยกตัว และการสังเคราะห์สารประกอบ การเกิดออกซิเดชันของสารเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องด้วยการปล่อยพลังงานจำนวนมาก ในทางกลับกันก็ใช้ไปกับการก่อตัวของคาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมันและสารเชิงซ้อน ผลิตภัณฑ์ที่มีความแตกแยกเป็นส่วนสำคัญสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่จำเป็น
