الإنزيمات عبارة عن بروتينات كروية تساعد جميع العمليات الخلوية على المضي قدمًا. مثل جميع المحفزات ، لا يمكنهم عكس التفاعل ، لكنهم يعملون على تسريعه.
توطين الإنزيمات في الخلية
داخل الخلية ، عادة ما يتم احتواء الإنزيمات الفردية وتعمل في عضيات محددة بدقة. توطين الإنزيمات يرتبط مباشرة بالوظيفة التي يؤديها هذا الجزء من الخلية عادة.
توجد جميع إنزيمات تحلل السكر تقريبًا في السيتوبلازم. توجد إنزيمات دورة حمض الكربوكسيل في مصفوفة الميتوكوندريا. المواد الفعالة للتحلل المائي موجودة في الجسيمات الحالة.
تختلف الأنسجة والأعضاء الفردية للحيوانات والنباتات ليس فقط في مجموعة الإنزيمات ، ولكن أيضًا في نشاطها. تُستخدم ميزة الأنسجة هذه في العيادة في تشخيص بعض الأمراض.
هناك أيضًا ميزات مرتبطة بالعمر في نشاط ومجموعة الإنزيمات في الأنسجة. تكون أكثر وضوحًا أثناء التطور الجنيني أثناء تمايز الأنسجة.
تسمية الانزيم
هناك العديد من أنظمة التسمية ، كل منها يأخذ في الحسبان خصائص الإنزيمات بدرجات مختلفة.
- تافه. يتم إعطاء أسماء المواد بشكل عشوائي. على سبيل المثال ، بيبسين (بيبسيس - "هضم" ، يوناني) وتريبسين (تربسيس - "رقيق" ، يوناني)
- عقلاني. يتكون اسم الإنزيم من الركيزة والنهاية "-ase". على سبيل المثال ، يسرع الأميليز عملية التحلل المائي للنشا (أميلو - "نشا" ، يوناني).
- موسكو. تم اعتماده في عام 1961 من قبل اللجنة الدولية لتسميات الإنزيم في المؤتمر الدولي الخامس للكيمياء الحيوية. يتكون اسم المادة من الركيزة والتفاعل الذي يتم تحفيزه (تسريعًا) بواسطة الإنزيم. إذا كانت وظيفة الإنزيمات هي نقل مجموعة من الذرات من جزيء واحد (ركيزة) إلى آخر (متقبل) ، فإن اسم المحفز يتضمن الاسم الكيميائي للمستقبل. على سبيل المثال ، في تفاعل نقل مجموعة أمينية من ألانين إلى حمض 2-هيدروكسيجلوتاريك ، يشارك إنزيم ألانين: 2-أوكسوجلوتارات أمينوترانسفيراز. يعكس الاسم:
- الركيزة - ألانين ؛
- متقبل - 2-حمض أوكسوجلوتاريك ؛
- يتم نقل مجموعة أمينية في التفاعل.
قامت اللجنة الدولية بتجميع قائمة بجميع الإنزيمات المعروفة ، والتي يتم تحديثها باستمرار. هذا بسبب اكتشاف مواد جديدة.
تصنيف الانزيمات
هناك طريقتان لتقسيم الإنزيمات إلى مجموعات. يقدم الأول صنفين من هذه المواد:
- بسيط - يتكون فقط من البروتين
- مركب - يحتوي على جزء بروتيني (إنزيم) وجزء غير بروتيني يسمى أنزيم.
في الجزء غير البروتينيقد يشمل الإنزيم المعقد الفيتامينات. يحدث التفاعل مع المواد الأخرى من خلال المركز النشط. لا يشارك جزيء الإنزيم بأكمله في العملية.
يتم تحديد خصائص الإنزيمات ، مثل البروتينات الأخرى ، من خلال هيكلها. اعتمادًا على ذلك ، تعمل المحفزات على تسريع ردود أفعالهم فقط.
الطريقة الثانية للتصنيف تقسم المواد وفقًا لوظيفة الإنزيمات. والنتيجة ست فئات:
- oxidoreductase ؛
- ترانسفير ؛
- هيدروليسات ؛
- أيزوميراز ؛
- ليزات ؛
- ligases.
هذه مجموعات مقبولة بشكل عام ، فهي تختلف ليس فقط في أنواع التفاعلات التي تنظم الإنزيمات فيها. مواد المجموعات المختلفة لها هياكل مختلفة. وبالتالي فإن وظائف الإنزيمات في الخلية لا يمكن أن تكون هي نفسها.
Oxidoreductases - الأكسدة والاختزال
الوظيفة الرئيسية لأنزيمات المجموعة الأولى هي تسريع تفاعلات الأكسدة والاختزال. السمة المميزة: القدرة على تكوين سلاسل من الإنزيمات المؤكسدة يتم فيها نقل الإلكترونات أو ذرات الهيدروجين من الركيزة الأولى إلى المستقبل النهائي. يتم فصل هذه المواد حسب مبدأ العمل او مكان العمل في التفاعل.
- تعمل نازعات الهيدروجين الهوائية (الأكسيدازات) على تسريع نقل الإلكترونات أو البروتونات مباشرة إلى ذرات الأكسجين. تؤدي اللاهوائية نفس الإجراءات ، ولكن في التفاعلات التي تستمر دون انتقال الإلكترونات أو ذرات الهيدروجين إلى ذرات الأكسجين.
- الابتدائيةتحفز نازعة الهيدروجين عملية إزالة ذرات الهيدروجين من المادة المؤكسدة (الركيزة الأولية). الثانوية - تسريع إزالة ذرات الهيدروجين من الركيزة الثانوية ، تم الحصول عليها باستخدام نازعة الهيدروجين الأولي.
ميزة أخرى: كونها محفزات مكونة من عنصرين مع مجموعة محدودة جدًا من الإنزيمات المساعدة (المجموعات النشطة) ، يمكنها تسريع مجموعة متنوعة من تفاعلات الأكسدة والاختزال. يتم تحقيق ذلك من خلال عدد كبير من الخيارات: يمكن أن ينضم نفس الإنزيم المساعد إلى أنزيمات مختلفة. في كل حالة ، يتم الحصول على أوكسيدوروكتاز خاص بخصائصه الخاصة.
هناك وظيفة أخرى لأنزيمات هذه المجموعة لا يمكن تجاهلها - فهي تسرع مسار العمليات الكيميائية المرتبطة بإطلاق الطاقة. تسمى ردود الفعل هذه طاردة للحرارة.
ترانسالات - ناقلات
تؤدي هذه الإنزيمات وظيفة تسريع تفاعلات نقل المخلفات الجزيئية والمجموعات الوظيفية. على سبيل المثال ، فسفوفركتوكيناز.
يتم تمييز ثماني مجموعات من المحفزات بناءً على المجموعة المنقولة. دعونا نلقي نظرة على القليل منهم.
- Phosphotransferases - تساعد في نقل بقايا حمض الفوسفوريك. وهي مقسمة إلى فئات فرعية حسب الوجهة (كحول ، كربوكسيل وغيرها).
- ناقلات الأمين - تسريع تفاعلات نقل الأحماض الأمينية.
- Glycosyltransferases - نقل بقايا الجليكوزيل من جزيئات استر الفوسفور إلى جزيئات أحادية السكاريد. قدم ردود الفعلتحلل وتوليف القلة أو السكريات في النباتات والحيوانات. على سبيل المثال ، يشاركون في تفكيك السكروز.
- ترانسفيرازات الأسيل تنقل بقايا الأحماض الكربوكسيلية إلى الأمينات والكحول والأحماض الأمينية. إنزيم أسيل أ هو مصدر عالمي لمجموعات الأسيل. يمكن اعتباره مجموعة نشطة من الأسيل ترانسفيرازات. أسيل حمض الخليك هو الأكثر شيوعًا لتحمله.
Hydrolases - انقسم بالماء
في هذه المجموعة ، تعمل الإنزيمات كمحفزات لتفاعلات الانقسام (أقل تخليقًا) للمركبات العضوية ، التي يشارك فيها الماء. توجد مواد هذه المجموعة في الخلايا وفي العصارة الهضمية. تتكون جزيئات المحفزات في الجهاز الهضمي من مكون واحد.
موقع هذه الإنزيمات هي الجسيمات الحالة. يؤدون الوظائف الوقائية للأنزيمات في الخلية: يكسرون المواد الغريبة التي مرت عبر الغشاء. كما أنها تدمر تلك المواد التي لم تعد الخلية بحاجة إليها ، والتي أُطلق على الجسيمات الحالة اسم مرتبطين بها.
"اللقب" الآخر هو الانتحار الخلوي ، لأنها الأداة الرئيسية للانحلال الذاتي للخلية. في حالة حدوث عدوى ، تبدأ العمليات الالتهابية ، ويصبح غشاء الليزوزوم نافذًا وتدخل hydrolases إلى السيتوبلازم ، وتدمر كل شيء في طريقها وتدمر الخلية.
افصل عدة أنواع من المحفزات من هذه المجموعة:
- esterases - المسؤولة عن التحلل المائي لإسترات الكحول ؛
- glycosidases - تسريع التحلل المائي للجليكوسيدات ، اعتمادًا علىما الأيزومر الذي يقومون به ، يفرز α- أو β-glycosidases ؛
- هيدروليسات الببتيد مسؤولة عن التحلل المائي للروابط الببتيدية في البروتينات ، وتحت ظروف معينة لتكوينها ، لكن طريقة تخليق البروتين هذه لا تستخدم في الخلية الحية ؛
- أميداز - المسؤولة عن التحلل المائي للأميدات الحمضية ، على سبيل المثال ، يحفز اليورياز تكسير اليوريا إلى أمونيا وماء.
Isomerases - تحول الجزيء
تعمل هذه المواد على تسريع التغيرات داخل جزيء واحد. يمكن أن تكون هندسية أو هيكلية. يمكن أن يحدث هذا بعدة طرق:
- نقل ذرات الهيدروجين
- تحريك مجموعة الفوسفات
- تغيير ترتيب المجموعات الذرية في الفضاء ؛
- تحريك الرابطة المزدوجة.
يمكن أن تكون الأزمرة عبارة عن أحماض عضوية أو كربوهيدرات أو أحماض أمينية. يمكن للأيزوميراز تحويل الألدهيدات إلى كيتونات ، وعلى العكس من ذلك ، إعادة ترتيب شكل رابطة الدول المستقلة إلى الشكل العابر والعكس صحيح. لفهم الوظيفة التي تؤديها إنزيمات هذه المجموعة بشكل أفضل ، من الضروري معرفة الاختلافات في الأيزومرات.
قطع العلاقات liases
تعمل هذه الإنزيمات على تسريع الانهيار غير المائي للمركبات العضوية بواسطة الروابط:
- الكربون الكربون
- الفوسفور الأكسجين ؛
- كربون-كبريت ؛
- كربون-نيتروجين ؛
- كربون-أكسجين.
في هذه الحالة ، يتم إطلاق منتجات بسيطة مثل ثاني أكسيد الكربون والماء والأمونيا ويتم إغلاق الروابط المزدوجة. قليل من هذه التفاعلات يمكن أن تذهب في الاتجاه المعاكس ، والأنزيمات المقابلة في الاتجاه المناسبفي ظل هذه الظروف تحفز عمليات ليس فقط الاضمحلال ، ولكن أيضًا التوليف.
يتم تصنيف الارتباطات وفقًا لنوع السند الذي يتم كسره. إنها إنزيمات معقدة.
الروابط المتقاطعة Ligase
الوظيفة الرئيسية لأنزيمات هذه المجموعة هي تسريع تفاعلات التوليف. ميزتها هي اقتران الخلق مع تحلل المواد القادرة على توفير الطاقة لتنفيذ عملية التخليق الحيوي. هناك ست فئات فرعية وفقًا لنوع الاتصال المتكون. خمسة منهم متطابقة مع مجموعات لياز الفرعية ، والسادس مسؤول عن تكوين رابطة النيتروجين والمعدن.
تشارك بعض الروابط في عمليات الخلية المهمة بشكل خاص. على سبيل المثال ، يشارك DNA ligase في تكرار حمض deoxyribonucleic. إنه يربط الفواصل أحادية الخيط ، مما يخلق روابط فوسفوديستر جديدة. هي التي تربط شظايا أوكازاكي.
يستخدم الانزيم نفسه بنشاط في الهندسة الوراثية. يسمح للعلماء بربط جزيئات الحمض النووي معًا من القطع التي يحتاجون إليها ، وإنشاء سلاسل فريدة من حمض الديوكسي ريبونوكلييك. يمكن إدخال أي معلومات فيها ، وبالتالي إنشاء مصنع لإنتاج البروتينات اللازمة. على سبيل المثال ، يمكنك خياطة قطعة مسؤولة عن تخليق الأنسولين في الحمض النووي للبكتيريا. وعندما تقوم الخلية بترجمة البروتينات الخاصة بها ، فإنها في نفس الوقت ستصنع مادة مفيدة ضرورية للأغراض الطبية. كل ما تبقى هو تنظيفه وسيساعد الكثير من المرضى.
الدور الهائل للإنزيمات في الجسم
يمكنهم ذلكزيادة معدل التفاعل بأكثر من عشر مرات. إنه ببساطة ضروري للعمل الطبيعي للخلية. وتشارك الإنزيمات في كل تفاعل. لذلك ، فإن وظائف الإنزيمات في الجسم متنوعة ، مثل جميع العمليات الجارية. وفشل هذه المحفزات يؤدي إلى عواقب وخيمة
تستخدم الإنزيمات على نطاق واسع في الأغذية ، والصناعات الخفيفة ، والطب: فهي تستخدم في صناعة الجبن ، والنقانق ، والأطعمة المعلبة ، وهي جزء من مساحيق الغسيل. كما أنها تستخدم في صناعة مواد التصوير الفوتوغرافي.
