ביולוגי זרז ביצועים ודוגמאות

א זרז ביולוגי o - היא מולקולה, בדרך כלל ממוצא חלבון, שיש לה את היכולת להאיץ את התגובות הכימיות המתרחשות בתוך יצורים חיים. מולקולות חלבון קטליסטי הן אנזימים, ואלה של הטבע RNA הם ribozymes. במאמר זה, נתמקד בחקר אנזימים, שהם הזרזים הביולוגיים הידועים ביותר.

בהעדר אנזימים, המספר העצום של תגובות המתרחשות בתא ומאפשר חיים, לא יכול להתרחש. אלה אחראים להאיץ את התהליך בסדר גודל של קרוב ל -10⁶ - ובמקרים מסוימים הרבה יותר גדול.

אינדקס

• 1 קטליזה
• 2 אנזימים
  • 2.1 מהו אנזים?
  • 2.2 מאפייני האנזימים
  • 2.3 מינוח וסיווג של אנזימים
  • 2.4 כיצד פועלים האנזימים?
  • 2.5 מעכבים אנזימים
  • 2.6 דוגמאות
• 3 הפרש בין זרזים ביולוגיים (אנזימים) לבין זרזים כימיים
  • 3.1 התגובות המצויות על ידי אנזימים מתרחשות מהר יותר
  • 3.2 רוב האנזימים עובדים בתנאים פיזיולוגיים
  • 3.3 ספציפיות
  • 3.4 רגולציה אנזימטית מדויקת
• 4 הפניות

קטליזה

זרז הוא מולקולה המסוגלת לשנות את המהירות של תגובה כימית מבלי להיות נצרך התגובה אמר.

תגובות כימיות כרוכות באנרגיה: המולקולות הראשונות המעורבות בתגובות או במגיבים מתחילות עם מידה מסוימת של אנרגיה. כמות נוספת של אנרגיה נספגת כדי להגיע ל"מדינת המעבר ". לאחר מכן, האנרגיה משתחררת עם המוצרים.

הפרש האנרגיה בין המגיבים לבין המוצרים מתבטא כ ΔG. אם רמות האנרגיה של המוצרים גבוהות מהמגיבים, התגובה היא אנרגונית ולא ספונטנית. לעומת זאת, אם האנרגיה של המוצרים נמוכה יותר, התגובה אקרגונית וספונטנית.

עם זאת, אם התגובה היא ספונטנית, זה לא אומר שזה יתרחש במהירות ניכרת. מהירות התגובה תלויה ב- ΔG (הכוכבית מתייחסת לאנרגיית ההפעלה).

על הקורא לשמור על מושגים אלה כדי להבין כיצד מתרחש האנזימים.

אנזימים

מהו אנזים?

אנזימים הם מולקולות ביולוגיות של מורכבות מדהימה, המורכבת בעיקר מחלבונים. חלבונים, בתורם, הם שרשראות ארוכות של חומצות אמינו.

אחד המאפיינים הבולטים של אנזימים הוא הספציפיות שלהם במולקולת המטרה - מולקולה זו נקראת המצע.

מאפייני האנזימים

אנזימים קיימים במספר צורות. חלקם מורכבים לחלוטין מחלבונים, בעוד שאחרים מכילים אזורים שאינם חלבון הנקראים cofactors (מתכות, יונים, מולקולות אורגניות וכו ')..

לפיכך, אפואנזים הוא אנזים ללא cofactor שלה, ואת השילוב של apoenzyme ואת cofactor שלה נקרא holoenzyme.

הם מולקולות בגודל גדול במידה ניכרת. עם זאת, רק אתר קטן של האנזים ישירות משתתפת התגובה עם המצע, ואת האזור הזה הוא האתר הפעיל.

כאשר התגובה מתחילה האנזים הוא מצמידים עם המצע שלה כמפתח הוא מצמידים עם המנעול שלה (מודל זה הוא פישוט של התהליך הביולוגי בפועל, אך משמש כדי להמחיש את התהליך).

כל התגובות הכימיות המתרחשות בגוף שלנו מזדקרות על ידי אנזימים. למעשה, אם מולקולות אלה לא היו קיימות, היינו צריכים לחכות מאות או אלפי שנים כדי להשלים את התגובות. לכן, את הרגולציה של פעילות אנזימטית חייב להיות נשלט בצורה מסוימת מאוד.

מינוח וסיווג של אנזימים

כאשר אנו רואים מולקולה ששמה מסתיים inase, אנחנו יכולים להיות בטוחים שזה אנזים (אם כי יש יוצאים מן הכלל הזה, כגון טריפסין). זוהי האמנה לייעד את שם האנזימים.

ישנם שישה סוגים בסיסיים של אנזימים: oxidoreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases ו ligases; אחראי על: תגובות לחמצון, העברת אטומים, הידרוליזה, תוספת של קשרים כפולים, איסומריזציה וכריכה של מולקולות, בהתאמה.

איך אנזימים עובדים?

בפרק על קטליזה הזכרנו כי מהירות התגובה תלויה בערך ΔG *. ככל שערך זה גבוה יותר, התגובה איטית יותר ואיטית יותר. האנזים אחראי על הפחתת הפרמטר האמור - ובכך מגביר את מהירות התגובה.

ההבדל בין המוצרים לבין המגיבים נשאר זהה (האנזים אינו משפיע עליו), וכך גם ההתפלגות של אותו הדבר. האנזים מקל על היווצרותה של מדינת המעבר.

מעכבי אנזים

במסגרת המחקר של אנזימים, מעכבים הם חומרים שמצליחים להפחית את הפעילות של הזרז. הם מסווגים לשני סוגים: מעכבים תחרותיים ולא תחרותיים. אלה מהסוג הראשון מתחרים עם המצע והאחרים לא.

בדרך כלל תהליך העיכוב הוא הפיך, אם כי כמה מעכבים יכולים להישאר מצמידים את האנזים כמעט לצמיתות.

דוגמאות

יש כמות גדולה של אנזימים בתאים שלנו - ובתאים של כל היצורים החיים. עם זאת, הידועים ביותר הם אלה המשתתפים במסלולים מטבוליים כגון גליקוליזה, מחזור קרבס, שרשרת התחבורה אלקטרונים, בין היתר..

Suhyinate dehydrogenase הוא אנזים מסוג oxidoreductase כי מזרז את החמצון של succinate. במקרה זה, התגובה כוללת אובדן של שני אטומי מימן.

הפרש בין זרזים ביולוגיים (אנזימים) לבין זרזים כימיים

ישנם זרזים בעלי אופי כימי, כי כמו ביולוגי, להגדיל את המהירות של תגובות. עם זאת, ישנם הבדלים בולטים בין שני סוגי המולקולות.

תגובות אנזימיות-קטליזריות מתרחשות מהר יותר

ראשית, האנזימים מצליחים להגדיל את מהירות התגובות בסדר גודל של קרוב ל -10⁶ עד 10¹². זרזים כימיים גם להגדיל את המהירות, אבל רק כמה סדרי גודל.

רוב האנזימים עובדים בתנאים פיזיולוגיים

כאשר התגובות הביולוגיות מתבצעות בתוך היצורים החיים, התנאים האופטימליים שלהם מקיפים את הערכים הפיזיולוגיים של טמפרטורה ו- pH. כימאים, לעומת זאת, זקוקים לתנאים דרסטיים של טמפרטורה, לחץ וחומציות.

ספציפיות

אנזימים ספציפיים מאוד בתגובות שהם מזרזים. ברוב המקרים, הם עובדים רק עם מצע אחד או עם כמה. הספציפיות חלה גם על סוג המוצרים שהם מייצרים. טווח של מצעים של זרזים כימיים הוא הרבה יותר רחב.

הכוחות הקובעים את הספציפיות של האינטראקציה בין האנזים לבין המצע שלו זהים להכתיב את הקונפורמציה של אותו חלבון (אינטראקציות של ואן דר ואלס, קשרים אלקטרוסטטיים, מימן והידרופובי).

הרגולציה האנזימטית מדויקת

לבסוף, האנזימים יש יכולת גדולה יותר של הרגולציה הפעילות של אלה להשתנות בהתאם לריכוז של חומרים שונים בתא.

בין מנגנונים רגולטוריים אנו מוצאים את השליטה alosteric, שינוי קוולנטי של האנזימים ואת וריאציה כמות האנזים כי הוא מסונתז.

הפניות

1. ברג, ג 'יי מ', Stryer, L., & טימושקו, ג 'יי L. (2007). ביוכימיה. היפוךתי.
2. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). ביוכימיה מהדורה שישית. תומסון. ברוקס / קול.
3. Devlin, T. M. (2011). ספר ביוכימי. ג 'ון ויילי ובניו.
4. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). ביוכימיה: טקסט ואטלס. אד פנמריקנה מדיקל.
5. Mougios, V. (2006). תרגיל ביוכימיה. קינטיקה אנושית.
6. Müller-Esterl, W. (2008). ביוכימיה יסודות לרפואה ומדעי החיים. היפוךתי.
7. Poortmans, J.R. (2004). עקרונות ביוכימיה של פעילות גופנית. קרגר.
8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). ביוכימיה. אד פנמריקנה מדיקל.