Mehanizam djelovanja enzima

Enzimi (enzimi)

Mehanizam djelovanja enzima

Razjasniti mehanizme koji su temelj katalitičkog djelovanje enzima, jedan je od temeljnih zadaća i hitnih problema ne samo enzimologije nego i moderne molekularne biokemije i biologije.

Dugo prije nego što su postali dostupni čisti enzimi i razjasnili njihovu prirodu, došlo se do uvjerenja da je veza enzima s podlogom ključna za enzimski proces. Pokušaji otkrivanja složenog spoja enzima s podlogom dugo vremena nisu doveli do uspjeha, budući da je takav kompleks labilni, on se vrlo brzo raspada. Korištenjem metode spektroskopije moguće je identificirati enzim-supstrat komplekse za katalazu, peroksidazu, alkohol dehidrogenazu, flavin-ovisne enzime.

Metoda rendgenske difrakcijske analize omogućila je dobivanje mnogih važnih podataka o strukturi i katalitičkim mehanizmima djelovanja enzima. Ova metoda je korištena za uspostavljanje veze analoga supstrata s enzimima lizozima i kimotripsinom.

Neki izravni dokazi za postojanje kompleksa enzim-supstrata dobiveni su za slučajeve kada je u jednoj fazi katalitičkog ciklusa enzim vezan na supstrat kovalentnom vezom. Kao primjer, reakcija hidrolize n-nitrofenilacetat, kataliziran kimotripsinom. Kada se enzim pomiješa s tim eterom, kimotripsin se acetilizira na hidroksilnoj skupini reaktivnog serinskog ostatka. Ova faza napreduje brzo, međutim, hidroliza acetilkimotropina s formiranjem acetata i slobodnog kimotripsina znatno je sporija. Stoga se u prisutnosti n-nitrofenil acetata nakuplja acetilkimotripsin, koji se lako detektira.

Prisutnost supstratom enzima u pripravku može „uhvatiti” od nestabilne kompleks prijenosa EU u neaktivnom obliku, na primjer, tretiranjem s enzimom, supstrat kompleksa natrijborhidrida ima snažan učinak smanjenja. Takav kompleks u obliku stabilnog kovalentne derivata je otkriven u enzima aldolazom. Pokazalo se da e-amino skupina lizina reagira s molekulom supstrata.

Supstrat reagira s enzimom u određenom dijelu, koji se naziva aktivnim središtem ili aktivnom zonom enzima.

U aktivnom središtu, ili jezgre, shvatiti da molekula proteina dio enzim koji je spojen na podlogu (i kofaktora) i uzrokuje enzimske svojstva molekule. Aktivno mjesto određuje specifičnost i katalitičku aktivnost enzima, a trebao bi biti određen stupanj težine strukture prilagođen za blisku pristup i interakciju s molekulom supstrata, ili njegovi dijelovi direktno uključene u reakciji.

Među funkcionalne skupine razlikuju se uključene u „katalitički aktivan” dio enzima i dio tvori pruža specifičan afinitet (vezivanje supstrata enzima) - tzv iglu ili „sidra” (ili adsorpciju aktivnog mjesta enzima).

Mehanizam djelovanja enzima objašnjava Michaelis-Menten teoriju. Prema toj teoriji, proces se odvija u četiri faze.

Mehanizam djelovanja enzima: faza I

Između podloge (C) i enzim (E) nastaje veza - formirane kompleksa enzim-supstrat EU, naznačen time, da su komponente su međusobno povezani kovalentnim, ionskih, vode i drugih veza.

Mehanizam djelovanja enzima: faza I

Podloga pod djelovanjem vezanog enzima aktivira se i postaje dostupna za odgovarajuće reakcije katalize u EU.

Mehanizam djelovanja enzima: I. stadij

Provedena je kataliza EU. Ta je teorija potvrđena eksperimentalnim istraživanjima.

Konačno, faza IV je karakterizirana oslobađanjem enzimske molekule E i produkata reakcije P. Slijed transformacija može se izraziti kao: E + C - EC - EC * - E + P.

Specifičnost djelovanja enzima

Svaki enzim djeluje na specifični supstrat ili skupinu tvari koje su slične u strukturi. Specifičnost djelovanja enzima objašnjava se sličnosti konfiguracije aktivnog centra i supstrata. U procesu interakcije nastaje enzim-supstratni kompleks.