Mecanism de acțiune al enzimelor

Enzimele (enzimele) sunt compuși organici cu înaltă moleculă de natură proteică care efectuează în organism rolul catalizatorilor biologici.

Explicarea mecanismelor care stau la bazaacțiunea catalitică a enzimelor este una din sarcinile fundamentale și problemele urgente nu numai ale enzimologiei, ci și ale biochimiei și biologiei moleculare moderne.

Cu mult înainte de plasaenzimele și natura lor a fost clarificată, a existat o convingere că combinația enzimei cu substratul este crucială pentru procesul enzimatic. Încercările de a detecta un compus complex al enzimei cu substratul pentru o lungă perioadă de timp nu au dus la succes, deoarece un astfel de complex este labil, se descompune foarte rapid. Utilizarea metodei de spectroscopie a făcut posibilă identificarea complecșilor enzimă-substrat pentru catalază, peroxidază, alcool dehidrogenază, enzime dependente de flavin.

Metoda de difracție cu raze X permisăobțineți o mulțime de informații importante despre structura și mecanismele catalitice ale acțiunii enzimei. Această metodă a fost utilizată pentru a stabili legătura analogilor substratului cu enzimele lizozimă și chymotripsină.

Unele dovezi directe ale existențeicomplecși substrat de enzimă poate fi obținut pentru cazurile în care enzima este legat la substrat printr-o legătură covalentă pe una dintre etapele ciclului catalitic. De exemplu, poate servi hidroliza acetatului de n-nitrofenil catalizată de către chymotripsină. Atunci când enzima este amestecată cu acest eter, chymotripsina este acetilate la gruparea hidroxil a reziduului serin reactiv. Această etapă are loc rapid, totuși hidroliza acetilchimotropinei cu formarea acetatului și a chymotripsinei libere este mult mai lentă. Prin urmare, în prezența acetatului n-nitrofenilic, se acumulează acetilchimotîpsina, care este ușor de detectat.

Prezența unui substrat în enzimă poate fi"Prinde" prin transferarea complexului instabil EC într-o formă inactivă, de exemplu prin tratarea complexului enzimă-substrat cu borohidrură de sodiu, care are o acțiune de reducere puternică. Un complex similar sub forma unui derivat covalent stabil a fost găsit în enzima aldolază. Sa constatat că gruparea e-amino a lizinei interacționează cu molecula substratului.

Substratul interacționează cu enzima într-o anumită parte, care se numește centrul activ sau zona activă a enzimei.

Sub centrul activ sau în zona activă,înțelegeți acea parte a moleculei proteice enzimatice care se conectează la substrat (și cofactori) și determină proprietățile enzimatice ale moleculei. Centrul activ determină specificitatea și activitatea catalitică a enzimei și ar trebui să fie o structură cu un anumit grad de complexitate, adaptată pentru abordarea apropiată și interacțiunea cu molecula substratului sau părțile sale direct implicate în reacție.

Printre grupurile funcționale existăcompoziție „catalitic activă“ porțiune a enzimei și porțiunea care formează oferind o afinitate specifică (legarea substratului la enzimă) - așa-numitul PIN-ul, sau „ancoră“ (sau adsorbția situsul activ al enzimei).

Mecanismul de acțiune al enzimelor explică teoria lui Michaelis-Menten. Conform acestei teorii, procesul are loc în patru etape.

Mecanismul de acțiune al enzimelor: Etapa I

Între substratul (C) și enzima (E) apare o conexiune - format complex enzimă-substrat UE, în care componentele sunt interconectate prin legături covalente, ionice, apă și alte legături.

Mecanismul de acțiune al enzimelor: Etapa I

Substratul sub acțiunea enzimei atașate este activat și devine disponibil pentru reacțiile de cataliză corespunzătoare din UE.

Mecanism de acțiune al enzimelor: stadiul IІI

Se realizează cataliza UE. Această teorie este confirmată de studii experimentale.

În cele din urmă, etapa IV se caracterizează prin eliberarea moleculei enzimei E și a produselor reacției P. Secvența transformărilor poate fi exprimată ca: E + C - EC - EC * - E + P.

Specificitatea acțiunii enzimelor

Fiecare enzimă acționează pe un substrat specificsau un grup de substanțe cu structură similară. Specificitatea acțiunii enzimelor se explică prin similitudinea configurației centrului activ și a substratului. În procesul de interacțiune se formează un complex enzimă-substrat.