Biologisen katalyytin suorituskyky ja esimerkit



biologinen katalyytti tai biokatalyytti on molekyyli, joka on yleensä proteiinista peräisin ja jolla on kyky nopeuttaa elävien olentojen sisällä esiintyviä kemiallisia reaktioita. Katalyyttiproteiinimolekyylit ovat entsyymejä, ja RNA-luonteen molekyylit ovat ribotsyymejä. Tässä artikkelissa keskitymme etsimään eniten tunnettuja biologisia katalyyttejä.

Entsyymien puuttuessa solussa tapahtuvia ja elämää mahdollistavia valtavia reaktioita ei voitu esiintyä. Nämä ovat vastuussa prosessin nopeuttamisesta suuruudeltaan lähellä 10: tä6 - ja joissakin tapauksissa paljon suurempi.

indeksi

  • 1 Katalyysi
  • 2 Entsyymit
    • 2.1 Mikä on entsyymi?
    • 2.2 Entsyymien ominaisuudet
    • 2.3 Entsyymien nimikkeistö ja luokitus
    • 2.4 Miten entsyymit toimivat?
    • 2.5 Entsymaattiset estäjät
    • 2.6 Esimerkkejä
  • 3 Biologisten katalyyttien (entsyymien) ja kemiallisten katalyyttien välinen ero
    • 3.1 Entsyymien katalysoimat reaktiot tapahtuvat nopeammin
    • 3.2 Useimmat entsyymit toimivat fysiologisissa olosuhteissa
    • 3.3 Erityisyys
    • 3.4 Entsymaattinen säätely on tarkka
  • 4 Viitteet

katalyysi

Katalyytti on molekyyli, joka kykenee muuttamaan kemiallisen reaktion nopeutta kuluttamatta mainitussa reaktiossa.

Kemialliset reaktiot sisältävät energiaa: reaktiossa mukana olevat alkumolekyylit tai reagenssit alkavat jonkin verran energiaa. Lisämäärä energiaa imeytyy "siirtymävaiheen" saavuttamiseksi. Tämän jälkeen energia vapautuu tuotteiden mukana.

Reaktanttien ja tuotteiden välinen energiaero ilmaistaan ​​AG: na. Jos tuotteiden energiamäärät ovat suurempia kuin reagenssit, reaktio on endergonista eikä spontaania. Sitä vastoin, jos tuotteiden energia on alhaisempi, reaktio on ekserginen ja spontaani.

Kuitenkin, jos reaktio on spontaani, se ei tarkoita sitä, että se tapahtuu tuntuvalla nopeudella. Reaktion nopeus riippuu ΔG *: sta (tähdellä viitataan aktivointienergiaan).

Lukijan on pidettävä nämä käsitteet mielessä ymmärtääkseen, miten entsyymien toiminta tapahtuu.

entsyymit

Mikä on entsyymi?

Entsyymit ovat uskomattoman monimutkaisia ​​biologisia molekyylejä, jotka koostuvat pääasiassa proteiineista. Proteiinit puolestaan ​​ovat pitkiä aminohappojen ketjuja.

Yksi entsyymien merkittävimmistä ominaisuuksista on niiden spesifisyys kohdemolekyylissä - tätä molekyyliä kutsutaan substraatiksi.

Entsyymien ominaisuudet

Entsyymit ovat useissa muodoissa. Jotkut koostuvat kokonaan proteiineista, kun taas toisissa ei-proteiinialueita kutsutaan kofaktoreiksi (metallit, ionit, orgaaniset molekyylit jne.)..

Näin ollen apoentsyymi on entsyymi ilman sen kofaktoria, ja apoentsyymin ja sen kofaktorin yhdistelmää kutsutaan holoentsyymiksi.

Ne ovat huomattavan suuria molekyylejä. Kuitenkin vain pieni entsyymin kohta osallistuu suoraan reaktioon substraatin kanssa, ja tämä alue on aktiivinen kohta.

Kun reaktio alkaa, entsyymi kytketään substraattiinsa, koska avain kytketään sen lukkoon (tämä malli on todellisen biologisen prosessin yksinkertaistaminen, mutta sen tarkoituksena on havainnollistaa prosessia).

Entsyymit katalysoivat kaikki kehossamme esiintyvät kemialliset reaktiot. Itse asiassa, jos näitä molekyylejä ei olisi, meidän olisi odotettava satoja tai tuhansia vuosia, jotta reaktiot saataisiin päätökseen. Siksi entsymaattisen aktiivisuuden säätelyä on valvottava hyvin erityisellä tavalla.

Entsyymien nimikkeistö ja luokitus

Kun näemme molekyylin, jonka nimi päättyy -aseen, voimme olla varmoja siitä, että se on entsyymi (vaikka tästä säännöstä on poikkeuksia, kuten trypsiini). Tämä on yleissopimus entsyymien nimen nimeämisestä.

Entsyymejä on kuusi perustyyppiä: oksidoreduktaasit, transferaasit, hydrolaasit, lyaasit, isomeraasit ja ligaasit; vastaa: redox-reaktiot, atomien siirto, hydrolyysi, kaksoissidosten lisääminen, isomerointi ja molekyylien sitoutuminen,.

Miten entsyymit toimivat?

Katalyysiosassa mainitsimme, että reaktion nopeus riippuu onG *: n arvosta. Mitä suurempi tämä arvo on, sitä hitaampi ja hitaampi reaktio. Entsyymi on vastuussa mainitun parametrin pienentämisestä, mikä lisää reaktion nopeutta.

Tuotteiden ja reagenssien välinen ero pysyy identtisenä (entsyymi ei vaikuta siihen), samoin kuin sen jakautuminen. Entsyymi helpottaa siirtymätilan muodostumista.

Entsyymin estäjät

Entsyymien tutkimuksen yhteydessä inhibiittorit ovat aineita, jotka pystyvät vähentämään katalyytin aktiivisuutta. Ne luokitellaan kahteen tyyppiin: kilpailukykyiset ja ei-kilpailukykyiset estäjät. Ensimmäisen tyyppiset kilpailevat substraatin kanssa ja muut eivät.

Yleensä estoprosessi on palautuva, vaikka jotkut inhibiittorit voivat pysyä kytkettynä entsyymiin lähes pysyvästi.

esimerkit

Soluissamme on suuri määrä entsyymejä - ja kaikkien elävien olentojen soluissa. Tunnetuimpia ovat kuitenkin ne, jotka osallistuvat metabolisiin reitteihin, kuten glykolyysiin, Krebs-sykliin, elektronin kuljetusketjuun..

Sukkinaattihydrogenaasi on oksidoreduktaasityyppinen entsyymi, joka katalysoi sukkinaatin hapettumista. Tässä tapauksessa reaktioon kuuluu kahden vetyatomin häviäminen.

Biologisten katalyyttien (entsyymien) ja kemiallisten katalyyttien välinen ero

On olemassa kemiallisia katalyyttejä, jotka, kuten biologiset, lisäävät reaktioiden nopeutta. Molempien molekyylien välillä on kuitenkin huomattavia eroja.

Entsyymikatalysoidut reaktiot tapahtuvat nopeammin

Ensinnäkin entsyymit pystyvät lisäämään reaktioiden nopeutta suuruusluokassa, joka on lähellä 10: tä6 enintään 1012. Kemialliset katalyytit lisäävät myös nopeutta, mutta vain muutaman suuruusluokan.

Useimmat entsyymit toimivat fysiologisissa olosuhteissa

Koska biologiset reaktiot suoritetaan elävien olentojen sisällä, niiden optimaaliset olosuhteet ympäröivät lämpötilan ja pH: n fysiologisia arvoja. Kemistit puolestaan ​​tarvitsevat voimakkaita lämpötilan, paineen ja happamuuden olosuhteita.

erityispiirteet

Entsyymit ovat hyvin spesifisiä reaktioissa, joita ne katalysoivat. Useimmissa tapauksissa ne toimivat vain yhden alustan tai muutaman kanssa. Spesifisyys koskee myös niiden tuottamia tuotteita. Kemiallisten katalyyttien substraattien valikoima on paljon laajempi.

Voimat, jotka määrittävät entsyymin ja sen substraatin välisen vuorovaikutuksen spesifisyyden, ovat samat, jotka määräävät saman proteiinin konformaation (Van der Waalsin vuorovaikutukset, sähköstaattiset, vety-sidokset ja hydrofobiset).

Entsymaattinen säätö on tarkka

Lopuksi entsyymien kapasiteetti on suurempi ja niiden aktiivisuus vaihtelee eri aineiden pitoisuuden mukaan solussa.

Sääntelymekanismien joukossa löydämme allosteerisen kontrollin, entsyymien kovalenttisen modifikaation ja syntetisoidun entsyymimäärän vaihtelun.

viittaukset

  1. Berg, J. M., Stryer, L. ja Tymoczko, J. L. (2007). biokemia. Käännin.
  2. Campbell, M. K., ja Farrell, S. O. (2011). Biokemia. Kuudes painos. Thomson. Brooks / Cole.
  3. Devlin, T. M. (2011). Biokemian oppikirja. John Wiley & Sons.
  4. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokemia: teksti ja atlas. Ed. Panamericana Medical.
  5. Mougios, V. (2006). Liikunnan biokemia. Ihmisen kinetiikka.
  6. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemia. Lääketieteen ja biotieteiden perusteet. Käännin.
  7. Poortmans, J.R. (2004). Liikunnan biokemian periaatteet. Karger.
  8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). biokemia. Ed. Panamericana Medical.