למילה "אנזים" יש שורשים לטיניים. בתרגום זה אומר "מחמצת". באנגלית משתמשים במושג "אנזים", שמקורו במונח היווני, כלומר אותו דבר. אנזימים הם חלבונים מיוחדים. הם נוצרים בתאים ויש להם את היכולת להאיץ את מהלך התהליכים הביוכימיים. במילים אחרות, הם פועלים כזרזים ביולוגיים. הבה נבחן עוד מה מהווה את הספציפיות של פעולת האנזימים. סוגי הספציפיות יתוארו גם במאמר.
מאפיינים כלליים
הביטוי של הפעילות הקטליטית של כמה אנזימים נובע מנוכחותן של מספר תרכובות שאינן חלבוניות. הם נקראים cofactors. הם מחולקים ל-2 קבוצות: יוני מתכת ומספר חומרים אנאורגניים, וכן קו-אנזימים (תרכובות אורגניות).
מנגנון פעילות
באופן הכימי שלהם, אנזימים שייכים לקבוצת החלבונים. עם זאת, בניגוד לאחרון, האלמנטים הנבחנים מכילים אתר פעיל. זהו קומפלקס ייחודי של קבוצות פונקציונליות של שאריות חומצות אמינו. הם מכוונים בהחלט בחלל בשל המבנה השלישוני או הרבעוני של האנזים. בפעילהמרכז הוא אתרים קטליטיים ומצעים מבודדים. האחרון הוא זה שקובע את הספציפיות של אנזימים. המצע הוא החומר עליו פועל החלבון. בעבר, הוא האמין כי האינטראקציה שלהם מתבצעת על העיקרון של "המפתח לטירה". במילים אחרות, האתר הפעיל חייב להתאים בבירור למצע. נכון לעכשיו, רווחת השערה אחרת. מאמינים כי בתחילה אין התאמה מדויקת, אך היא מופיעה במהלך האינטראקציה של חומרים. האתר השני - קטליטי - משפיע על הספציפיות של הפעולה. במילים אחרות, הוא קובע את אופי התגובה המואצת.
בניין
כל האנזימים מחולקים לרכיב אחד ושני. לראשונים מבנה דומה למבנה של חלבונים פשוטים. הם מכילים רק חומצות אמינו. הקבוצה השנייה - חלבונים - כוללת חלבונים וחלקים שאינם חלבונים. האחרון הוא הקואנזים, הראשון הוא האפואנזים. זה האחרון קובע את סגוליות המצע של האנזים. כלומר, הוא מבצע את הפונקציה של אתר מצע במרכז הפעיל. הקואנזים, בהתאם, פועל כאזור קטליטי. זה קשור לספציפיות של הפעולה. ויטמינים, מתכות ותרכובות אחרות במשקל מולקולרי נמוך יכולים לפעול כקו-אנזימים.
Catalysis
התרחשות של כל תגובה כימית קשורה להתנגשות של מולקולות של חומרים המקיימים אינטראקציה. התנועה שלהם במערכת נקבעת על ידי נוכחות של אנרגיה חופשית פוטנציאלית. עבור תגובה כימית, יש צורך שהמולקולות יעברו מעברמַצָב. במילים אחרות, חייב להיות להם מספיק כוח לעבור דרך מחסום האנרגיה. זה מייצג את הכמות המינימלית של אנרגיה כדי להפוך את כל המולקולות לתגובתיות. כל הזרזים, כולל אנזימים, מסוגלים להוריד את מחסום האנרגיה. זה תורם למהלך המואץ של התגובה.
מהי הספציפיות של אנזימים?
יכולת זו מתבטאת בהאצה של תגובה מסוימת בלבד. אנזימים יכולים לפעול על אותו מצע. עם זאת, כל אחד מהם יאיץ רק תגובה ספציפית. ניתן לאתר את הספציפיות התגובתית של האנזים בדוגמה של קומפלקס פירובאט דהידרוגנאז. זה כולל חלבונים המשפיעים על PVK. העיקריים שבהם הם: pyruvate dehydrogenase, pyruvate decarboxylase, acetyltransferase. התגובה עצמה נקראת דה-קרבוקסילציה חמצונית של PVC. המוצר שלו הוא חומצה אצטית פעילה.
Classification
יש את הסוגים הבאים של ספציפיות אנזים:
- סטריאוכימיקלים. זה מתבטא ביכולת של חומר להשפיע על אחד מהסטריאואיזומרים המצעיים האפשריים. לדוגמה, fumarate hydrotase מסוגל לפעול על fumarate. עם זאת, זה לא משפיע על איזומר ה-cis - חומצה מאלאית.
- אבסולוט. הספציפיות של אנזימים מסוג זה מתבטאת ביכולת של חומר להשפיע רק על מצע ספציפי. לדוגמה, סוכראז מגיב אך ורק עם סוכרוז, ארגינאז עם ארגינין וכן הלאה.
- קרוב משפחה. הספציפיות של האנזימים בזהמקרה מתבטא ביכולת של חומר להשפיע על קבוצת מצעים שיש להם קשר מאותו סוג. לדוגמה, אלפא-עמילאז מגיב עם גליקוגן ועמילן. יש להם קשר מסוג גליקוזידי. טריפסין, פפסין, כימוטריפסין משפיעים על חלבונים רבים מקבוצת הפפטידים.
טמפרטורה
לאנזימים יש ספציפיות בתנאים מסוימים. עבור רובם, טמפרטורה של + 35 … + 45 מעלות נלקחת כאופטימלית. כאשר חומר ממוקם בתנאים עם שיעורים נמוכים יותר, פעילותו תפחת. מצב זה נקרא אינאקטיבציה הפיכה. כשהטמפרטורה תעלה, יכולותיו ישוחזרו. כדאי לומר שכאשר מונחים בתנאים שבהם t גבוה מהערכים המצוינים, תתרחש גם אינאקטיבציה. עם זאת, במקרה זה, זה יהיה בלתי הפיך, שכן הוא לא ישוחזר כאשר הטמפרטורה יורדת. זה נובע מהדנטורציה של המולקולה.
השפעת pH
המטען של המולקולה תלוי בחומציות. בהתאם לכך, ה-pH משפיע על פעילות האתר הפעיל ועל הספציפיות של האנזים. מדד החומציות האופטימלי עבור כל חומר שונה. עם זאת, ברוב המקרים זה 4-7. לדוגמה, עבור רוק אלפא-עמילאז, החומציות האופטימלית היא 6.8. בינתיים, ישנם מספר חריגים. החומציות האופטימלית של פפסין, למשל, היא 1.5-2.0, כימוטריפסין וטריפסין הם 8-9.
ריכוז
ככל שיש יותר אנזים, כך קצב התגובה מהיר יותר. דוֹמֶהניתן להסיק מסקנה גם לגבי ריכוז המצע. עם זאת, תכולת הרוויה של המטרה נקבעת תיאורטית עבור כל חומר. באמצעותו, כל המרכזים הפעילים יהיו תפוסים על ידי המצע הזמין. במקרה זה, הספציפיות של האנזים תהיה מקסימלית, ללא קשר להוספת המטרות הבאות.
חומרים רגולטוריים
ניתן לחלקם למעכבים ומפעילים. שתי הקטגוריות הללו מחולקות לא ספציפיות וספציפיות. הסוג האחרון של מפעילים כוללים מלחי מרה (לליפאז בלבלב), יוני כלוריד (עבור אלפא-עמילאז), חומצה הידרוכלורית (לפפסין). מפעילים לא ספציפיים הם יוני מגנזיום המשפיעים על קינאזות ופוספטאזות, ומעכבים ספציפיים הם פפטידים סופניים של פרו-אנזימים. האחרונים הם צורות לא פעילות של חומרים. הם מופעלים עם ביקוע של פפטידים סופניים. הסוגים הספציפיים שלהם מתאימים לכל פרואנזים בנפרד. לדוגמה, בצורה לא פעילה, טריפסין מיוצר בצורה של טריפסינוגן. המרכז הפעיל שלו נסגר על ידי הקספפטיד סופני, שהוא מעכב ספציפי. בתהליך ההפעלה הוא מפוצל. האתר הפעיל של טריפסין הופך פתוח כתוצאה מכך. מעכבים לא ספציפיים הם מלחים ממתכות כבדות. לדוגמה, נחושת גופרתית. הם מעוררים דנטורציה של תרכובות.
Inhibition
זה יכול להיות תחרותי. תופעה זו מתבטאת בהופעת דמיון מבני בין המעכב למצע. הםלהיכנס למאבק על תקשורת עם המרכז הפעיל. אם תכולת המעכבים גבוהה מזו של הסובסטרט, נוצר מעכב אנזים מורכב. כאשר מוסיפים חומר מטרה, היחס ישתנה. כתוצאה מכך, המעכב ייאלץ לצאת. לדוגמה, succinate פועל כמצע ל succinate dehydrogenase. מעכבים הם oxaloacetate או malonate. השפעות תחרותיות נחשבות לתוצרי תגובה. לעתים קרובות הם דומים למצעים. לדוגמה, עבור גלוקוז-6-פוספט, המוצר הוא גלוקוז. המצע יהיה גלוקוז-6 פוספט. עיכוב לא תחרותי אינו מרמז על דמיון מבני בין חומרים. גם המעכב וגם הסובסטרט יכולים להיקשר לאנזים בו זמנית. במקרה זה, נוצרת תרכובת חדשה. זהו מעכב מורכב-אנזים-סובסטרט. במהלך האינטראקציה, המרכז הפעיל נחסם. זה נובע מהקשירה של המעכב לאתר הקטליטי של AC. דוגמה לכך היא ציטוכרום אוקסידאז. עבור אנזים זה, חמצן פועל כמצע. מלחי חומצה הידרוציאנית הם מעכבים של ציטוכרום אוקסידאז.
רגולציה אלוסטרית
במקרים מסוימים, בנוסף למרכז הפעיל שקובע את הספציפיות של האנזים, יש עוד קישור אחד. זה מרכיב אלוסטרי. אם המפעיל בעל אותו שם נקשר אליו, יעילות האנזים עולה. אם מעכב מגיב עם המרכז האלוסטרי, אז הפעילות של החומר יורדת בהתאם. לדוגמה, אדנילט ציקלאז וגואנילט ציקלאז הם אנזימים עם ויסות מהסוג האלוסטרי.
