Acetyl coenzyme A, acetyl coenzyme A, pinaikling acetyl-CoA- isang mahalagang tambalan sa metabolismo, na ginagamit sa maraming biochemical na reaksyon. Ang pangunahing tungkulin nito ay ang maghatid ng mga carbon atom na may isang acetyl group sa tricarboxylic acid cycle upang sila ay ma-oxidized upang makapaglabas ng enerhiya. Ayon sa istrukturang kemikal nito, ang acetyl-CoA ay isang thioether sa pagitan ng coenzyme A (thiol) at acetic acid (carrier ng acyl group). Ang Acetyl-CoA ay nabuo sa ikalawang hakbang ng oxygen cellular respiration, decarboxylation ng pyruvate, na nangyayari sa mitochondrial matrix. Acetyl-CoA pagkatapos ay pumapasok sa tricarboxylic acid cycle.
Acetyl-CoA - mahalagang sangkap biological synthesis ng neurotransmitter acetylcholine. Ang choline, kapag pinagsama sa acetyl-CoA, ay na-catalyzed ng enzyme choline acetyltransferase upang bumuo ng acetylcholine at coenzyme A.
Mga pag-andar
Pyruvate dehydrogenase at pyruvate formate lyase reaksyon
Ang oxygen conversion ng pyruvate sa acetyl-CoA ay tinatawag na pyruvate dehydrogenase reaction. Ito ay catalyzed ng pyruvate dehydrogenase complex. Ang iba pang mga conversion sa pagitan ng pyruvate at acetyl-CoA ay posible. Halimbawa, binago ng pyruvate formate lyases ang pyruvate sa acetyl-CoA at formic acid.
metabolismo ng fatty acid
Sa mga hayop, ang acetyl-CoA ay ang batayan ng balanse sa pagitan ng metabolismo ng karbohidrat at metabolismo ng taba. Kadalasan, ang acetyl-CoA mula sa fatty acid metabolism ay pumapasok sa tricarboxylic acid cycle, na nag-aambag sa supply ng enerhiya ng mga cell. Sa atay, kapag ang sirkulasyon ng mga antas ng fatty acid ay mataas, ang produksyon ng acetyl-CoA mula sa pagkasira ng taba ay lumampas sa mga pangangailangan ng enerhiya ng cell. Upang magamit ang enerhiya na makukuha mula sa labis na acetyl-CoA, ang mga katawan ng ketone ay nilikha, na maaaring magpalipat-lipat sa dugo. Sa ilang mga pagkakataon, maaari itong magresulta sa mataas na antas mga katawan ng ketone sa dugo, isang kondisyon na tinatawag na ketosis, na iba sa ketoacidosis, isang mapanganib na kondisyon na maaaring makaapekto sa mga diabetic. Sa mga halaman, ang synthesis ng mga bagong fatty acid ay nangyayari sa plastids. Maraming mga buto ang nag-iimbak ng maraming langis sa mga buto upang suportahan ang pagtubo at maagang paglaki ng mga punla bago sila lumipat sa photosynthesis. Ang mga fatty acid ay kasama sa mga lipid ng lamad, isang mahalagang bahagi ng karamihan sa mga lamad.
Iba pang mga reaksyon
- Dalawang molekula ng acetyl-CoA ay maaaring pagsamahin upang lumikha ng acetoacetyl-CoA, na siyang unang hakbang sa HMG-CoA/cholesterol biosynthesis bago ang isoprenoid synthesis. Sa mga hayop, ang HMG-CoA ay isang mahalagang pasimula sa synthesis ng mga katawan ng kolesterol at ketone.
- Ang Acetyl-CoA ay isa ring pinagmumulan ng acetyl group na isinama sa ilang lysine residues ng histone at non-histone na mga protina sa post-translational modification ng acetylation, isang reaksyon na na-catalyze ng acetyltransferase.
- Sa mga halaman at hayop, ang cytosolic acetyl-CoA ay na-synthesize ng ATP citrate lyase. Kapag ang glucose ay sagana sa dugo ng mga hayop, ito ay na-convert sa pamamagitan ng glycolysis sa cytosol sa pyruvate at pagkatapos ay sa acetyl-CoA sa mitochondria. Ang sobrang acetyl-CoA ay nagiging sanhi ng paggawa ng labis na citrate, na dinadala sa cytosol upang magbunga ng cytosolic acetyl-CoA.
- Ang acetyl-CoA ay maaaring ma-carboxylated sa cytosol ng acetyl-CoA carboxylase, na nagbubunga ng malonyl-CoA, na kinakailangan para sa synthesis ng flavonoids at mga kaugnay na polyketides, para sa pagpapahaba ng mga fatty acid (pagbuo ng mga wax), para sa pagbuo ng cuticle at langis sa mga buto sa mga miyembro ng genus Cabbage, at para din sa malonation ng mga protina at iba pang phytochemicals.
- Kasama sa mga halaman ang mga sesquiterpenes, brassinosteroids (hormones) at membrane styrenes.
Tingnan din
Panitikan
- T. T. Berezov, B. F. Korovkin Biyolohikal na kimika. - M.: Medisina, 1998. - 704 p. - 15,000 kopya. - ISBN 5-225-02709-1
- Yu. B. Filippovich Mga Batayan ng biochemistry. - M.: Agar, 1999. - 512 p. - 5,000 kopya. - ISBN 5-89218-046-8
Wikimedia Foundation. 2010.
Tingnan kung ano ang "Acetyl-CoA" sa iba pang mga diksyunaryo:
Tingnan ang Acetyl coenzyme A... Malaking medikal na diksyunaryo
- ... Wikipedia
Acetyl-CoA carboxylase- * acetylCaA carbaxylase * acetil CoA carboxylase ay isang enzyme na nag-catalyze sa conversion ng acetyl coenzyme sa malonyl sa pamamagitan ng carboxylation. Ang reaksyong ito ay ang una sa isang kadena ng mga reaksiyong kemikal para sa pagbuo ng mga langis sa ilang... ... Genetics. encyclopedic Dictionary
Isang enzyme ng klase ng ligase (EC 6.2.1.1), na nag-catalyze ng reversible reaction ng pagbuo ng acetyl coenzyme A mula sa coenzyme A at acetic acid sa pagkakaroon ng adenosine triphosphoric acid ... Malaking medikal na diksyunaryo
COFERMENT A, CoA, isang coenzyme na binubuo ng nucleotide adenosine 3,5 diphosphate at ß mercaptoethylamide pantothenic acid; nakikilahok sa paglipat ng mga acyl group (acidic residues) na nagbubuklod sa high-energy sulfhydryl group ng CoA.... ... Biyolohikal na encyclopedic na diksyunaryo
Acetyl CoA Acetyl CoA Coenzyme A (CoA) acetylation coenzyme; isa sa pinakamahalagang coenzymes; nakikilahok sa mga reaksyon ng paglilipat ng pangkat ng acyl. Ang CoA molecule ay binubuo ng isang adenylic acid residue na iniugnay ng isang pyrophosphate group sa o ... Wikipedia
Acetyl CoA Acetyl CoA Coenzyme A (CoA) acetylation coenzyme; isa sa pinakamahalagang coenzymes; nakikilahok sa mga reaksyon ng paglilipat ng pangkat ng acyl. Ang CoA molecule ay binubuo ng isang adenylic acid residue na iniugnay ng isang pyrophosphate group sa o ... Wikipedia
Acetyl CoA Acetyl CoA Coenzyme A (CoA) acetylation coenzyme; isa sa pinakamahalagang coenzymes; nakikilahok sa mga reaksyon ng paglilipat ng pangkat ng acyl. Ang CoA molecule ay binubuo ng isang adenylic acid residue na iniugnay ng isang pyrophosphate group sa o ... Wikipedia
- (acetyl CoA: orgo phosphate acetyltransferase, phosphotransacetylase, phosphoacylase), isang enzyme ng klase ng transferam na nag-catalyze sa paglipat ng isang acetyl group mula sa acetyl coenzyme A (acetyl CoA; tingnan ang Coenzymes, Pantothenic acid) sa H3PO4 residue: ... ... Ensiklopedya ng kemikal
Napag-usapan ko kung ano talaga ito, kung bakit kailangan ang siklo ng Krebs at kung anong lugar ito sa metabolismo. Ngayon ay bumaba tayo sa mga reaksyon ng siklong ito mismo.
Magpapareserba ako kaagad - para sa akin nang personal, ang pagsasaulo ng mga reaksyon ay isang ganap na walang kabuluhang aktibidad hanggang sa ayusin ko ang mga tanong sa itaas. Ngunit kung naunawaan mo na ang teorya, iminumungkahi kong magpatuloy sa pagsasanay.
Makakakita ka ng maraming paraan para isulat ang Krebs cycle. Ang pinakakaraniwang mga pagpipilian ay isang bagay na tulad nito:
Ngunit ang tila pinaka-maginhawa sa akin ay ang paraan ng pagsulat ng mga reaksyon mula sa magandang lumang aklat-aralin sa biochemistry mula sa mga may-akda na T.T. Berezov. at Korovkina B.V.
Unang reaksyon
Ang pamilyar na Acetyl-CoA at Oxaloacetate ay pinagsama at nagiging citrate, iyon ay, sa sitriko acid.
Pangalawang reaksyon
Ngayon kumuha kami ng sitriko acid at i-on ito isocitric acid. Ang isa pang pangalan para sa sangkap na ito ay isocitrate.
Sa katunayan, ang reaksyong ito ay medyo mas kumplikado, sa pamamagitan ng isang intermediate na yugto - ang pagbuo ng cis-aconitic acid. Pero nagpasya akong gawing simple ito para mas maalala mo ito. Kung kinakailangan, maaari mong idagdag ang nawawalang hakbang dito kung naaalala mo ang lahat ng iba pa.
Sa esensya, ang dalawang functional na grupo ay nagpalit lang ng mga lugar.
Pangatlong reaksyon
Kaya, mayroon kaming isocitric acid. Ngayon kailangan itong ma-decarboxylated (iyon ay, ang COOH ay tinanggal) at dehydrogenated (iyon ay, ang H ay tinanggal). Ang resultang sangkap ay a-ketoglutarate.
Ang reaksyong ito ay kapansin-pansin para sa pagbuo ng HADH 2 complex. Nangangahulugan ito na ang NAD transporter ay kumukuha ng hydrogen upang simulan ang respiratory chain.
Gusto ko ang bersyon ng mga reaksyon ng Krebs Cycle sa aklat-aralin ni Berezov at Korovkin dahil ang mga atom at functional na grupo na lumalahok sa mga reaksyon ay agad na nakikita.
Pang-apat na reaksyon
Muli, ang nikotina Amide Adenine Dinucleotide ay gumagana tulad ng orasan, iyon ay ITAAS. Ang magandang carrier na ito ay dumating dito, tulad ng sa huling hakbang, upang kunin ang hydrogen at dalhin ito sa respiratory chain.
Sa pamamagitan ng paraan, ang nagresultang sangkap ay succinyl-CoA, hindi dapat matakot sa iyo. Ang succinate ay isa pang pangalan para sa succinic acid, na pamilyar sa iyo mula sa mga araw ng bioorganic chemistry. Ang Succinyl-Coa ay isang tambalan ng succinic acid na may coenzyme-A. Maaari nating sabihin na ito ay isang ester ng succinic acid.
Ikalimang reaksyon
Sa nakaraang hakbang, sinabi namin na ang succinyl-CoA ay isang ester ng succinic acid. At ngayon ay makukuha natin ang sama succinic acid, iyon ay, succinate, mula sa succinyl-CoA. Isang napakahalagang punto: nasa reaksyong ito na substrate phosphorylation.
Ang phosphorylation sa pangkalahatan (maaari itong oxidative at substrate) ay ang pagdaragdag ng isang phosphorus group PO 3 sa GDP o ATP upang makakuha ng kumpletong GTF, o, ayon sa pagkakabanggit, ATP. Ang substrate ay naiiba dahil ang parehong grupo ng posporus ay napunit mula sa anumang sangkap na naglalaman nito. Well, sa madaling salita, ito ay inilipat mula sa SUBSTRATE sa HDF o ADP. Iyon ang dahilan kung bakit ito ay tinatawag na "substrate phosphorylation."
Muli: sa simula ng substrate phosphorylation, mayroon kaming diphosphate molecule - guanosine diphosphate o adenosine diphosphate. Ang Phosphorylation ay binubuo sa katotohanan na ang isang molekula na may dalawang phosphoric acid residues - HDP o ADP - ay "nakumpleto" sa isang molekula na may tatlong phosphoric acid residues upang makagawa ng guanosine TRIphosphate o adenosine TRIphosphate. Ang prosesong ito ay nangyayari sa panahon ng conversion ng succinyl-CoA sa succinate (ibig sabihin, succinic acid).
Sa diagram makikita mo ang mga letrang F (n). Ibig sabihin ay "inorganic phosphate". Ang inorganikong pospeyt ay inililipat mula sa substrate patungo sa HDP upang ang mga produkto ng reaksyon ay naglalaman ng mabuti, kumpletong GTP. Ngayon tingnan natin ang reaksyon mismo:
Pang-anim na reaksyon
Susunod na pagbabago. Sa pagkakataong ito succinic acid, na natanggap namin sa huling yugto, ay magiging fumarate, tandaan ang bagong double bond.
Malinaw na ipinapakita ng diagram kung paano ito nakikilahok sa reaksyon FAD: Ang walang sawang carrier na ito ng mga proton at electron ay kumukuha ng hydrogen at direktang i-drag ito sa respiratory chain.
Ikapitong reaksyon
Nasa finish line na kami. Ang penultimate stage ng Krebs Cycle ay ang reaksyon na nagpapalit ng fumarate sa L-malate. L-malate ay isa pang pangalan L-malic acid, pamilyar sa kursong bioorganic chemistry.
Kung titingnan mo ang reaksyon mismo, makikita mo na, una, ito ay napupunta sa magkabilang direksyon, at pangalawa, ang esensya nito ay hydration. Iyon ay, ang fumarate ay nakakabit lamang ng isang molekula ng tubig sa sarili nito, na nagreresulta sa L-malic acid.
Ikawalong reaksyon
Ang huling reaksyon ng Krebs Cycle ay ang oksihenasyon ng L-malic acid sa oxaloacetate, iyon ay, sa oxaloacetic acid. Tulad ng naiintindihan mo, ang "oxaloacetate" at "oxaloacetic acid" ay magkasingkahulugan. Marahil ay naaalala mo na ang oxaloacetic acid ay isang bahagi ng unang reaksyon ng Krebs cycle.
Dito napapansin natin ang kakaibang reaksyon: pagbuo ng NADH 2, na magdadala ng mga electron sa respiratory chain. Huwag kalimutan din ang mga reaksyon 3,4 at 6, ang mga electron at proton carrier para sa respiratory chain ay nabuo din doon.
Tulad ng makikita mo, partikular kong itinampok sa pula ang mga reaksyon kung saan nabuo ang NADH at FADH2. Ang mga ito ay napakahalagang sangkap para sa respiratory chain. Na-highlight ko sa berde ang reaksyon kung saan nangyayari ang substrate phosphorylation at ginawa ang GTP.
Paano maaalala ang lahat ng ito?
Actually, hindi naman ganun kahirap. Matapos basahin nang buo ang aking dalawang artikulo, pati na rin ang iyong aklat-aralin at mga lektura, kailangan mo lamang na magsanay sa pagsulat ng mga reaksyong ito. Inirerekomenda kong alalahanin ang Krebs cycle sa mga bloke ng 4 na reaksyon. Isulat ang 4 na reaksyong ito nang maraming beses, para sa bawat isa sa pagpili ng asosasyon na nababagay sa iyong memorya.
Halimbawa, agad kong naalala ang pangalawang reaksyon, kung saan nabuo ang isocitric acid mula sa citric acid (na, sa palagay ko, ay pamilyar sa lahat mula pagkabata).
Maaari mo ring gamitin ang mnemonics tulad ng: " Isang Buong Pineapple at Isang Piraso ng Soufflé ang Talagang Aking Tanghalian Ngayon, na tumutugma sa serye - citrate, cis-aconitate, isocitrate, alpha-ketoglutarate, succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacetate." Marami pang katulad nila.
Ngunit, sa totoo lang, halos hindi ko nagustuhan ang mga ganitong tula. Sa palagay ko, mas madaling matandaan ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon mismo. Malaki ang naitulong sa akin na hatiin ang Krebs cycle sa dalawang bahagi, bawat isa ay nagsasanay akong magsulat ng ilang beses sa isang oras. Bilang panuntunan, nangyari ito sa mga klase tulad ng sikolohiya o bioethics. Ito ay napaka-maginhawa - nang hindi ginagambala mula sa panayam, maaari kang gumugol ng literal ng isang minuto sa pagsulat ng mga reaksyon habang naaalala mo ang mga ito, at pagkatapos ay suriin ang mga ito gamit ang tamang opsyon.
Sa pamamagitan ng paraan, sa ilang mga unibersidad, sa panahon ng mga pagsusulit at pagsusulit sa biochemistry, ang mga guro ay hindi nangangailangan ng kaalaman sa mga reaksyon mismo. Kailangan mo lang malaman kung ano ang siklo ng Krebs, kung saan ito nangyayari, kung ano ang mga tampok at kahalagahan nito, at, siyempre, ang kadena ng mga pagbabagong-anyo mismo. Tanging ang kadena lamang ang maaaring pangalanan nang walang mga formula, gamit lamang ang mga pangalan ng mga sangkap. Ang diskarte na ito ay hindi walang kahulugan, sa aking opinyon.
Sana ay nakatulong sa iyo ang aking gabay sa TCA cycle. At nais kong ipaalala sa iyo na ang dalawang artikulong ito ay hindi isang kumpletong kapalit para sa iyong mga lektura at aklat-aralin. Isinulat ko lamang ang mga ito upang halos maunawaan mo kung ano ang siklo ng Krebs. Kung bigla kang makakita ng anumang error sa aking gabay, mangyaring isulat ang tungkol dito sa mga komento. Salamat sa iyong atensyon!
Sa pangkalahatan, 13 mga sangkap ang opisyal na kinikilala bilang mga bitamina (sa detalye: sa) - ito ay isang koleksyon ng mga organikong sangkap na mahalaga para sa mga tao. Ang mga quasi-vitamins ay mga mahahalagang sangkap din na kung minsan ay kumikilos tulad ng mga bitamina, na marami sa mga ito ay hindi gaanong pinag-aralan o hindi man lang natuklasan. Sa tekstong ito sasabihin namin sa iyo kung ano ang alam ng agham tungkol sa 3 pinakasikat na quasi-bitamina.
Ang mga quasi-bitamina ay, bilang panuntunan, mga molekula ng protina na kung minsan ay maaaring hindi kasama sa mga proseso ng metabolic, ngunit sa ilang mga pangyayari ay biglang nagsimulang magpakita ng kanilang sarili bilang mga bitamina. Sa pamamagitan ng paraan, ang hangganan sa pagitan ng mga bitamina at quasi-bitamina ay ang opisyal na pagkilala lamang sa mga sangkap bilang mga bitamina. Halimbawa, itinuturing ng ilang mga may-akda ang pantothenic acid (bitamina B5) at bioflavonoids (bitamina P) na hindi bitamina, ngunit quasi-bitamina.
Ang pinaka-pinag-aralan na quasi-vitamins ay kinabibilangan ng coenzyme Q, carnitine, coenzyme A at ilang iba pang mga sangkap.
Coenzyme Q (aka Ubiquinone)
Ang Coenzyme Q-10 ay isang derivative ng benzoquinone at malawak na ipinamamahagi sa kalikasan. Ito ay isang coenzyme na karaniwang matatagpuan sa halos lahat ng mga selula ng katawan. Maaari itong ma-synthesize sa mismong katawan, ngunit habang tumataas ang edad, ang kakayahan ng katawan na mag-synthesize ng coenzyme Q ay bumababa at kalaunan ay nawawala (pagkatapos ng 50 taon, kinakailangan ang karagdagang paggamit ng coenzyme). Gayunpaman, ang opisyal na data sa physiological na kinakailangan para sa coenzyme Q ay kasalukuyang kulang.
Malaki ang kahalagahan ng Ubiquinone sa supply ng enerhiya at normal na paggana immune system tao. Bilang karagdagan, ang coenzyme Q ay may positibong epekto sa mga proseso ng oxidative sa katawan ng tao, nagpapabuti ng fat oxidation, at isang carrier ng hydrogen ions, mga bahagi ng respiratory chain.
Ang gamot ay ginagamit sa kumplikadong therapy lahat ng anyo sakit sa coronary mga puso, iba pang mga sakit sa myocardial (namumula, dystrophic na proseso), pagpalya ng puso.
Coenzyme Q pinatataas ang kakayahang mag-ehersisyo, ginagamit ito pagkatapos ng labis na trabaho, bago magsagawa ng mabigat na pisikal na pagsusumikap, pati na rin sa sports(Pananaliksik: Gorbachev, Gorbacheva, 2002).
Gayunpaman, ang mga pag-aaral ng kontrol ay hindi sumusuporta sa benepisyo ng suplementong ito para sa mga atleta, dahil hindi ito nagtataguyod ng aktibidad ng ehersisyo o binabawasan ang oxidative stress na nauugnay sa ehersisyo (Research: Sarubin, 2005).
Ano ang nilalaman nito?
Ang Coenzyme Q ay matatagpuan sa mga produktong karne, isda, lalo na sa sardinas, spinach, mani .
Malamang available ito sa iba produktong pagkain, ngunit hindi pa rin mapagkakatiwalaan ang impormasyong ito. Ang halaga ng Coenzyme Q ay bumababa habang nagluluto (tulad ng karamihan sa mga bitamina).
Ang Coenzyme Q10 sa anyo ng tablet ay ginawa ng maraming mga tagagawa at madaling mahanap sa mga parmasya.
Sa karamihan ng mga kaso, ang Coenzyme Q ay kinukuha ng 10–30–60 mg 3 beses sa isang araw. Gayunpaman, kahit na hinirang sa malalaking dosis- hanggang sa 200-300 mg bawat araw, walang napansin na epekto. Ang kurso ng paggamot ay 1-3 buwan o higit pa.
Kapag kumonsumo ng coenzyme Q, kinakailangan na ang katawan ng tao ay tumatanggap ng sapat na dami ng ascorbic acid, B bitamina at selenium. Ang huli ay tumutulong na mapabuti ang synthesis ng coenzyme Q sa katawan.
Carnitine (L-carnitine)
Ang carnitine (kilala rin bilang bitamina B, na hindi pa kasama sa 13 opisyal na bitamina at "isinasaalang-alang") ay kasangkot sa metabolismo ng protina at taba. Ang carnitine ay naroroon sa karamihan ng mga selula ng katawan, kabilang ang mga fibers ng kalamnan, at pinapabuti ang mga proseso ng produksyon ng aerobic na enerhiya sa kanila, habang dinadala nito ang mga fatty acid sa mitochondria, kung saan sila ay na-oxidized upang maglabas ng enerhiya. Sa pamamagitan ng pagpapasigla sa oksihenasyon ng mga fatty acid, tinutulungan ng carnitine na mapanatili ang mga reserbang glycogen sa mga selula, at sa pamamagitan ng pakikilahok sa metabolismo ng lipid, pinipigilan nito ang pagbuo ng atherosclerosis.
Dahil sa ilan sa mga pag-aari nito, ang L-carnitine supplement ay ibinebenta bilang suplemento ng "fat burning". Bilang tugon, maraming mga eksperto ang nagsimulang tumawag dito na "mahal na ihi", dahil sa kakulangan ng siyentipikong katibayan ng tunay na epekto ng pagsunog ng taba.
Narito ang isang komento mula sa isa sa mga nangungunang eksperto sa fitness na si Sergei Strukov: "Sa ubod ng trabaho nito, tinitiyak ng L-carnitine ang intracellular transport ng mga taba sa lugar ng kanilang pagtatapon. Hindi tayo dapat umasa ng maraming himala dito, lalo na kung hindi sanay ang ating mga kalamnan. Ang Carnitine ay hindi magbibigay ng isang makabuluhang pagtaas sa "nasunog na taba" sa panahon ng pagsasanay, at kahit na ito ay posible, ang pagkakaiba ay madaling mabayaran ng pagkonsumo ng pagkain sa araw. Sa pamamahinga, ang carnitine ay hindi nakakatulong sa iyo na magsunog ng mas maraming taba.
Samakatuwid, ito ay mas mahusay na hindi umasa sa carnitine, ngunit upang kontrolin ang iyong diyeta. Ipaalala ko sa iyo na sa tradisyunal na paraan maaari mong alisin ang 0.5-1 kg ng taba bawat linggo, depende sa timbang ng iyong katawan.
Ngunit marahil ang pinakamahalaga, sa double-blind na pag-aaral, ang ergogenic na epekto ng L-carnitine ay hindi nakumpirma. Kaya ang gamot na ito ay maaari lamang gawing mas mahal ang iyong ihi."
Ang carnitine ay ginagamit upang gamutin ang muscular dystrophy, at bilang isang epektibong ergogenic aid para sa pagtaas ng pagganap ng pagtitiis sa mga atleta (Research: Gorbachev, Gorbacheva, 2002).
Ang isang pag-aaral ni Sarubin, 2005 ay nagsasaad na kahit na mayroong ilang teoretikal na suporta para sa mga potensyal na masiglang epekto ng carnitine supplementation, sa kasalukuyan ay walang siyentipikong batayan para sa mga atleta na kumuha ng carnitine upang mapabuti ang pagganap.
Katulad din sa isang naunang pag-aaral: dahil tungkol sa kapaki-pakinabang na epekto ng carnitine sa pisikal na pagganap Dahil kakaunti ang impormasyon, walang batayan ang mga rekomendasyon para sa paggamit nito ng mga atleta (Research: Williams, 1997).
Mga positibong katangian ng carnitine
Tulad ng ipinakita ng mga resulta double-blind, kontrolado ng placebo na isinagawa noong 2007 sa Italya sa 66 centenarians, ang pangangasiwa ng L-carnitine (sa araw-araw na dosis 2 g para sa 6 na buwan) ay may positibong epekto sa kalusugan ng mga matatandang tao (ang pag-aaral ay isinagawa sa isang sample ng mga taong may edad na 100 hanggang 106 taon). Sa pagtatapos ng kurso, ang mga paksa ay nagpakita ng makabuluhang pagpapabuti sa kabuuang taba (nawalan ng 1.8 kg ng taba) at masa ng kalamnan(nadagdagan ng 3.8 kg). Ang mga pasyente ay nagpakita ng makabuluhang pagbawas ng mga palatandaan ng pisikal at mental na pagkapagod at pinahusay na pag-andar ng pag-iisip, pati na rin ang pagbaba ng mga antas ng kolesterol.
Ang ilang mga potensyal na kapaki-pakinabang na katangian ng carnitine ay pinag-aaralan. Halimbawa n neuroprotective effect ng L-carnitine, na itinatag sa isang serye ng mga eksperimento sa hayop, ay maaaring nauugnay sa pagpigil sa metabolic disruption na dulot ng methamphetamine na humahantong sa kakulangan sa enerhiya.Sa hinaharap, ang carnitine ay maaaring gamitin sa paggamot ng ilang mga sakit ng nervous system.
Ano ang nilalaman nito?
Ang carnitine ay synthesize mula sa amino acids lysine at methionine sa atay at bato. Para sa katawan na makagawa ng carnitine, mahalagang makakuha ng sapat na halaga ng bitamina C. Ang metabolismo ng carnitine ay malapit na nauugnay sa bitamina C, na nakikibahagi sa synthesis nito mula sa lysine. Ang kakulangan ng mga bitamina B ay nag-aambag din sa pagtaas ng kakulangan sa carnitine.
Upang mabigyan ang katawan ng tao ng carnitine, inirerekumenda na kumain ng kumpletong natural na pagkain - gatas, keso, cottage cheese, gulay, salad, prutas, hindi nilinis na butil ng cereal, bawang . Kahit na sumusunod sa isang mahigpit na diyeta, inirerekumenda na kumain ng karne, isda, at manok nang hindi bababa sa 2 beses sa isang linggo.
Inireseta para sa mga matatanda: 2-4 g bawat araw sa 2-4 na dosis (kinuha nang pasalita 30 minuto bago kumain). Ang maximum na therapeutic dose ay 100-200 mg/kg body weight bawat araw, patuloy na ibinibigay sa loob ng unang 48 oras, na sinusundan ng 2-fold na pagbawas (para sa acute myocardial infarction).
Mga side effect: sakit sa rehiyon ng epigastric, mga sintomas ng dyspeptic, kahinaan ng kalamnan (bihirang sinusunod).
Coenzyme A
Ang Coenzyme A ay direktang kasangkot sa mga proseso ng enerhiya. Anumang uri ng aktibidad lamang loob, aktibidad ng kalamnan, atbp. - lahat ng ito ay patuloy na nangangailangan ng pakikilahok ng coenzyme A. Ang pangunahing aktibong prinsipyo at ang core ng coenzyme A molecule ay pantethine, nakuha mula sa pantothenic acid(aka bitamina B5).
Kapag nangyari ang hypoxia, bumababa ang nilalaman ng coenzyme A sa katawan. Ito, sa partikular, ay nangyayari sa lahat ng anyo ng coronary heart disease. Laban sa background ng kakulangan ng coenzyme A, maaaring umunlad ang hyperlipidemia (abnormal tumaas na antas mga lipid ng dugo) at hypercholesterolemia (tumaas na antas ng kolesterol sa dugo).
Binabawasan ng Coenzyme A ang kolesterol sa dugo at itinataguyod ang paggamit ng mga lipid (taba).
Ano ang nilalaman nito?
Sa synthesis ng coenzyme A, ascorbic acid at maraming B bitamina ay mahalaga, pati na rin ang magnesiyo, na matatagpuan higit sa lahat sa madilim na berdeng madahong gulay at salad (Research: Gorbachev, Gorbacheva, 2002).
Ang Acetyl CoA ay isang mahalagang tambalan sa metabolismo:
Ito ay kinakailangan para sa synthesis ng mga fatty acid at pumapasok sa cytosol mula sa mitochondria. Ginamit sa iba't ibang biochemical reactions.
Pangunahing tungkulin ng CoA:
Magdagdag ng mga hydrogen atoms sa tricarboxylic acid cycle upang ma-oxidize ang mga ito, na sinusundan ng paglabas ng enerhiya. Karaniwan, ang oksihenasyon ay nangyayari sa mga bato, kalamnan ng puso, adipose tissue, tisyu ng utak (ang mataas na rate ng oksihenasyon ng batayan nito ay glucose) at sa atay. Kung ang sirkulasyon sa atay ay lumampas sa normal, pagkatapos ay pinapataas ng acetyl ang mga pangangailangan ng enerhiya ng cell. Upang magamit ang enerhiya na ito, ang mga espesyal na katawan ay nabuo, na tinatawag na "" Ang isang mataas na antas ng mga katawan ng coton sa dugo ay tinatawag na "ketosis", na nagdudulot ng panganib para sa mga diabetic.
Karaniwan, ang konsentrasyon ng mga katawan ng ketone sa dugo ay 1-3 mg/dl (hanggang sa 0.2 mmol/l), ngunit sa panahon ng pag-aayuno ito ay tumataas nang malaki.
Ang istraktura at papel ng acetyl coa sa metabolismo
Sa mga organismo ng hayop, ang acetyl CoA ay gumaganap ng isang papel sa metabolismo, bilang karagdagan sa CoA na ito bilang isang balanse sa pagitan ng taba at carbohydrate metabolismo. Upang tulungan ang mga cell sa pagbubuklod ng enerhiya, ang CoA mula sa mga fatty acid ay pumapasok sa cycle mga tricarboxylic acid.
Listahan ng mga uri ng mga pangkat ng CoA:
1. Acetyl CoA mula sa mga carboxylic acid:
a. Propionyl CoA (ginagampanan sa metabolismo ng even-numbered fatty acids, branched chain amino acids)
b. Kumarol CoA
c. Acetyl CoA
d. Butyryl CoA
e. Acetoacetyl CoA
2. Acyl-Coa carbocelic acids
a. Benzoyl CoA
b. Phenylacetyl CoA
3. Mga Acyl-CoA dicarboxylic acid:
a. Pimenil CoA
b. Succinyl CoA
c. Malonil CoA
d. Hydroxymethylglutoryl CoA
Ang kemikal na formula ng Acetyl CoA ay C21H36N7O16P3S
Ang mga fatty acid ay na-oxidized sa mitochondrial matrix at pumapasok sa mitochondria. Ang mga acid na may mahabang hydrocarbon chain ay dumadaan sa mitochondria, at tinutulungan sila ng caratine dito, na pumapasok naman sa katawan kasama ng pagkain, o mula sa mga amino acid na lysine at methionine. Ang bitamina C ay partikular na kasangkot sa mga naturang reaksyon ng carnitine.
Ang mga produkto ng oksihenasyon ay NADH, FADH at siyempre Acetyl CoA. Ngunit ang kanilang mga reaksyon ay pareho sa isa't isa. Ang bawat kasunod na cycle ng mga reaksyon ay nagiging mas maliit ng dalawang carbon atoms, sa dulo 4 carbon atoms ang nananatili at bumubuo ng dalawa Mga molekula ng CoA.
Ang Acetyl-CoA ay maaaring hatiin sa acetate
Pagkatapos ng Acetyl CoA maghiwalay sa acetate, ito ay na-oxidized sa carbon dioxide at tubig. Maaari itong mag-transform sa iba't-ibang biyolohikal mga compound, fatty acid at kahit citric acid. Kunin ang halimbawa ng Conversion of Alcohol into acetaldehyde, ito ay na-convert sa acetyl CoA NAD pagkatapos nito ay nagiging hydrogen acceptor at cofactor. Ang HNAD dito ay gumaganap ng isang papel sa mitochondria sa pamamagitan ng pagbabago sa liver oxidation-reduction potential at NADH relationships | NAD, ang synthesis ng protina ay higit na pinigilan, tumataas ang oksihenasyon mga lipid . Pinapalitan ng na-convert na hydrogen ang mga fatty acid, at humahantong ito sa akumulasyon ng fatty liver.
Ang nekrosis ay humahantong sa pagbaba ng aktibidad ng atay
Ang gastric mucosa ay maaaring mag-metabolize ng ilang halaga ng alkohol, ngunit sa mga taong umaabuso sa alkohol, ang lining ay nawawala. Ang alkohol ay nagbibigay ng hindi nagdadala ng mga calorie masustansya mga halaga, i.e. Mga taong " wasak ", 1 gramo ng alkohol = 7 calories, 200 gramo ay 500 ML ng matapang na inumin = 1400 calories. Pagkatapos, ang pagbuo ng acetaldehyde, isang nakakalason na sangkap, ay tumataas at ang conversion ng acetate ay bumababa. Kasunod nito na ang pagbuo ng hydrogen, na pumapalit sa mga fatty acid sa atay, ay nagdaragdag ng mga fatty acid na may ketosis, triglyceridemia, fatty liver at hyperlipidemia.
Mga landas sa pagbuo ng acetyl coa
Ang Coenzyme A ay unang natagpuan noong 1947 ni F. Lipman, natuklasan ito sa atay ng isang kalapati, ang istraktura ng enzyme na ito ay natukoy na noong 1950 sa London, at sa pangkalahatan ang CoA ay nakilala sa X ng Koran noong 1961.
Maginhawang pag-uri-uriin ang mga coenzyme ayon sa mga katangiang istruktura-pisyolohikal at mga katangiang functional (catalytic). Ang structural at physiological classification ay sabay na isinasaalang-alang ang pinagmulan at kemikal na istraktura ng mga coenzymes:
Cofer cops
I. Bitamina noenzymes
1 Thiamine (TMF, TDF, THF)
2 "Flavinaceous (FMN. FAD)
3 Pantothenic (CoA, dephospho CoA. 4-$vogta ntothenate)
4 Nicotnamide (NAD. NADP) 5. Pyridoxine (PALF, PAMF) b. Folic o pteridine (THFA) 7. Cobamide (methyl cobalt a mi
d e n o z i l k o b a l m i h *
5 Biotin (carboxybiotin) () Iba pa (nabawasang lipoamide)
10. Quinone (ubiquinone, plastoquinone)) I Carnitine (carnitium)
Ang mga panimulang materyales para sa pagbuo ng mga coenzymes ng unang pangkat ay mga bitamina, samakatuwid, ang hindi sapat na paggamit ng mga ito mula sa pagkain ay agad na nakakaapekto sa synthesis ng mga coenzyme na ito, at bilang isang resulta, ang pag-andar ng kaukulang kumplikadong mga enzyme ay nagambala. Ang mga coenzymes ng pangalawang pangkat ay nabuo mula sa mga intermediate metabolic na produkto, kaya mayroong kakulangan ng mga coenzyme na ito sa mga kondisyong pisyolohikal ay hindi mangyayari, at ang pag-andar ng mga enzyme na kung saan sila ay nauugnay ay hindi pinahina.
| . d). |
Mayroon ding functional classification ng mga coenzymes, ayon sa kung saan inuri ang mga coenzyme, tulad ng mga enzyme, sa kaukulang anim na klase (ang mga numero sa mga bracket ay nagpapahiwatig ng enzyme class number):
Mga Coenzymes
Coenzymes a
I Pyridoxine (PALF)
2. Pantothenic acids (CoA, dephospho-CoA)
3. Thiamine (TDF)
4. Cobamide (deoxyadenosylcobalamin) coenzymes (5)
1. Pyridoxine (PALF)
2. Cobamide (deoxyadenosylcobalamin)
3. Phosphates ng monosaccharides (glucose-1,6-di- Coenzyme transferases (2) phosphate. 2.3-diphosphoglyierate)
1 Pyridoxine (PALF, PAMF) 4 Peptide (glutate)
2 Pantothenic (CoA, dephospho-CoA, 4-phos Coenzymes lmgaa (6) fopantothenate) I Nucleotide (UDP-glucose, CDP-holpn A. Nucleotide coenzymes (UDP-glucose, atbp.)
CDP-holnn, atbp.) 2. Biotin (carboxybiotics)
4 Pteridine o folic acids (THFA) 3. Folnic acids (5,10-methenyl THFA)
5 Cobamide (methylcobalamin)
Dalawang katangian ng coenzymes ang mapapansin. Ang una ay ang kawalan ng mga coenzyme ng ikatlong klase - hydrolases at ang polyfunctionality ng isang bilang ng mga coenzymes (pyridoxin, cobamide), i.e. ang kakayahan ng parehong coenzyme na mag-catalyze ng iba't ibang mga reaksyon, depende sa aktibong sentro kung saan bahagi ito ng enzyme. ng. Ito ay nagsisilbing isang malinaw na halimbawa ng kahalagahan ng apoenzyme sa pagpapakita ng tiyak na partisipasyon ng coenzyme sa catalysis.
Mga coenzyme ng bitamina
Thiamine coenzymes. Ang pinagmulan ng kanilang pagbuo ay thiamine (bitamina B), na, ayon sa istrukturang kemikal nito, ay kabilang sa pyrimidine derivatives ng thiazole. Ang pinaka-aktibong anyo ng coenzyme nito ay thiamine diphosphate (TDP). Ang natitirang thiamine derivatives ay thiamine monophosphate (TMP), thiamine
triphosphate (TTP) ay itinuturing din na mga coenzyme, ngunit ang kanilang kahalagahan ay hindi malinaw. Ang TDP ay bahagi ng mga enzyme na nagpapagana ng oxidative decarboxylation ng α-keto acids - pyruvate at 2-oxoglutarate, at isa ring coenzyme ng transketolase, na nagko-convert ng mga substrate ng ang pentose phosphate cycle. Bukod dito, ang "aktibo" na site sa TDP molecule, na nagsisilbing site ng attachment ng substrate, ay ang carbon atom sa thiazole ring (naka-frame).
Flavin coenzymes Ang pinagmulan ng kanilang pagbuo ay riboflavin (bitamina B 2), na sa kemikal na istraktura ay kabilang sa mga derivatives ng nzoalloxazine. Ang coenzymes flavin (4ononucleotide (FMN) at flavin adenine dinucleotide (FAD) ay synthesize mula sa riboflavin):
n-s-on nhon
riboflavin
(narito ang R ay ang mga kaukulang radical na nakapaloob sa mga frame sa nakaraang mga formula).
Ang oxidized riboflavin at parehong coenzymes ay dilaw ang kulay. Kapag nabawasan, nagbabago sila sa anyo ng leuco, at nawawala ang kulay ng solusyon. Ang mga pinababang coenzyme na FMN H 2 at FAD ♦ H 2 ay nabuo bilang resulta ng pagdaragdag ng mga hydrogen atoms sa N-I at N-5 ng isoalloxase ring. Ang kakayahang madaling tumanggap at mag-donate ng mga proton at electron ay tumutukoy sa partisipasyon ng mga coenzyme na ito sa mga redox na reaksyon.
Pantothenic coenzymes. Pantothenic acid (bitamina B 3) ay nagsisilbing panimulang materyal para sa pagbuo ng mga sumusunod na coenzymes: coenzyme A (KoASH), dephosphocoenzyme A (dephospho-CoA5H), panthetheine-4-phosphate (Pf), na matatagpuan sa cell sa malayang anyo o nakagapos sa mga protina ng enzyme. Ang mga coenzyme ay kasangkot sa mga reaksyon ng paglilipat ng pangkat ng acyl. Samakatuwid ang pangalan - acylation coenzyme (A). Coenzyme A
H ,0-P-o-p-o-s n,-
dinaglat sa alinman sa KoASH o simpleng KoA. Ang pangkat ng SH ng lahat ng pantothenic acid coenzymes ay ang gumagana, naka-angkla na bahagi ng molekula. Ang mga acyl ay idinagdag dito, at ang metabolic form ng CoA ay nabuo - acyl~CoA (ang thioester bond ay macroergic, samakatuwid ay ipinahiwatig ng isang kulot na linya). Ang Dephospho-CoA at PF bilang mga coenzymes ay ginagamit nang mas mababa kaysa sa KoASH. Ito ay pinaniniwalaan na ang dephospho-CoA ay isang coenzyme na nag-catalyze sa pagkasira ng citrate, at ang Pf ay isang coenzyme ng acyl-transfer protein ng fatty acid synthetase.
menta - dinucleotides kung saan ang mga mononucleotides ay konektado sa pamamagitan ng isang phosphodiester bond. Ang isa sa mga mononucleotides ng mga coenzyme na ito ay naglalaman ng nicotinamide; ang isa ay kinakatawan ng adenylic acid. Ang NADP ay may karagdagang phosphoric acid residue na nakakabit sa ribose hydroxyl.
Parehong coenzymes ay may kakayahang reversibly pagtanggap ng mga electron at protons, kaya sila ay bahagi ng dehydrogenases. Sa mga reaksyon na na-catalyze ng nicotinamide enzymes, dalawang hydrogen atoms ang inalis mula sa substrate. Isang hydrogen atom ang idinagdag sa C-4 ng nicotinamide ring; ang electron ng pangalawang hydrogen atom ay napupunta sa quaternary nitrogen ng parehong singsing, at ang natitirang libreng proton ay napupunta sa medium. Ang mga na-oxidized na anyo ng mga coenzymes ay pinaikli sa mga reaksyon bilang NAD + at NADP +, at ang mga pinababang anyo ay NAD ■ H + H" at NADP H + H; (o pinasimple NAD H 2 at NADP ■ H a):
Sa mga selula ng katawan, ang biologically active coenzymes pyridoxal phosphate (PALP) at pyridoxamine phosphate (PAMP) ay nabuo mula sa kanila:
n-s=o ch 2 nh 2
palf pamph
Ang una sa kanila ay ang pangunahing coenzyme na bahagi ng maraming enzymes. Gayunpaman, sa ilang mga reaksyon, ang PAMP ay kumikilos bilang isang independiyenteng coenzyme, halimbawa, sa reaksyon ng pagbuo ng 3,6-dideoxyhexoses na kinakailangan para sa synthesis ng glycoproteins sa mga lamad ng bakterya.
Folic, o pteridine, coenzymes. Pinagsasama ng Folacin ang isang pangkat ng mga kaugnay na bitamina, ang pangunahing kinatawan nito ay folic acid. Ang katawan ay gumagawa ng coenzyme tetrahydrofolic acid mula dito.
Mga coenzyme ng Cobamide. Ang pinagmulan ng pagbuo ng cobamide coenzymes ay bitamina B, 2. Ang pangunahing bahagi ng bitamina na ito ay ang Co-complex ng nitrogen macrocycle na tinatawag na corrin. Ang Corrin ay naglalaman ng apat na pinababang pyrrole ring na may iba't ibang mga substituent. Maaaring mayroon ang cobalt na matatagpuan sa gitna ng corrin ring iba't ibang antas oksihenasyon: mula Co 3+ hanggang Co 6+. Ito ay nakaugnay sa pamamagitan ng covalent at coordination bond sa mga nitrogen atoms ng pyrrole rings ng corrin. Sa bitamina B 12, ang natitirang mga bono ay inookupahan ng 5,6-dimethylbenzimidazolyl ribotide residue at ang pangkat ng CN. Samakatuwid, ang bitamina B|g ay tinatawag na cyanocobalamin. Ang pagpapalit ng pangkat ng CN ng isang pangkat ng hydroxy o isang pangkat ng nttro ay humahantong sa pagbuo ng iba pang mga bitamina B, 2 - oxocobalamin at nitritecobalamin, ayon sa pagkakabanggit. Sa katawan ito ay matatagpuan sa anyo ng mga form ng coenzyme - methylcobalamin at 5-deoxyadenosylcobalamin. Nasa ibaba ang eskematiko na istraktura ng gitnang bahagi ng cyanocobalamin (I) at ang mga coenzyme form nito - methylcobalamin (II) at 5-deoxyadenosylco
balamin (III):
i ■ II
(narito ang R ay 5,6-dimethylbenzimidazolyl ribotide, at R" ay 5"-deoxyadenosyl). Ang mga coenzyme na ito ay kasangkot sa mga reaksyon ng paglipat ng grupo, isomerization, atbp.
Mga coenzyme ng biotin. Ang biotin (bitamina H) ay bumubuo ng isang aktibong coenzyme form - carboxybiotin:
;НN__ _N Н" ;HN _ _ _N_~ CO 0_ J
H G ^NGGNO COOH H.C CH(CH,)„COOH
Ang pangunahing papel sa molekula ng biotn ay nilalaro ng mga atomo ng nitrogen, kung saan idinagdag ang CO 2. Ang biotin ay kasangkot sa paglipat ng mga pangkat ng carboxyl.
Lipoic coenzymes. Ang panimulang tambalan para sa pagbuo ng mga coenzymes ay lipoic acid (bitamina N). Ang mga lipoic coenzymes ay nakikilahok sa mga reaksyon ng redox sa panahon ng conversion ng mga α-keto acid sa pyruvate dehydrogenase complex. May mga oxidized at nabawasang anyo ng lipoic acid, na naka-link sa enzyme (E) sa pamamagitan ng isang amide bond.
Mga coenzyme ng quinone. Kabilang sa mga natural na compound ng quinoid, ubiquinone, o coenzyme Q (KoQ), pati na rin ang analogue na plastoquinone nito, na matatagpuan sa mga organismo ng halaman, ay may mga katangian ng coenzyme. Ang Ubiquinone ay inuri bilang isang lipophilic na sangkap na tulad ng bitamina. Ayon sa chemical structure nito, ito ay isang quinone na may side isoprenoid chain. Ang bilang ng isoprenoid units sa side chain ng natural ubiquinones ay iba, samakatuwid ang ubiquinopes ay itinalaga ng simbolong Q„. Ang Ubiquinones Q, - Q 12 ay matatagpuan sa kalikasan. Ang pinakakaraniwang coenzymes ay Q s -Q 10 - Maraming ubiquinone ang matatagpuan sa mitochondrial membranes; Ito ay naroroon din sa mga lamad ng endoplasmic reticulum at cell nuclei. Ang Ubiquinone ay may kakayahang baligtarin ang mga pagbabagong redox;
HzSO^C n 2 -c n=c-C n^n
Kapag nabawasan, ito ay nagiging ubiquinol, na, kapag na-oxidize, ay nagiging ubiquinone. Dahil sa mga katangian ng redox nito, ang ubiquinone ay kasangkot sa paglipat ng mga electron at proton sa respiratory chain ng mitochondria, at ang analogue na plastoquinnon nito ay gumaganap ng parehong papel sa mga chloroplast.
Para sa iba pang natural na quinoid compound - naphthoquinones (bitamina K) at tocopherols (bitamina E), na katulad ng istraktura at redox properties sa ubnquinone, ang mga function ng coenzyme ay hindi pa napatunayan.
Carnitium coenzymes. Ang bitamin-like substance na carnitine (bitamina Bt), bilang isang coenzyme ng transferases, ay kasangkot sa paglipat ng mga acyl group (acetic acid residues at mas mataas na fatty acids) sa pamamagitan ng lipid layer ng mitochondrial at posibleng iba pang mga lamad. Ang carnitine ay maaaring nasa pinalawak at paikot na mga anyo:
| R-C-0-HC< |
Ang mga acyl ay nagdaragdag sa pangkat ng OH ng carnitine upang mabuo ang kaukulang acylcarnitine:
Dahil ang "cyclic form ay mas fat-soluble (dahil sa shielding of charges ng methyl groups), ito ay nasa cyclic form na ito, gaya ng pinaniniwalaan ni S.E. Severin et al., na ang carnitine ay nakakapag-diffuse sa lipid layer ng lamad at ilipat acyls.
Mga non-vitamin coenzymes
Mga coenzyme ng nucleotide. Sa mga nucleotide coenzymes na hindi derivatives ng mga bitamina (sa ito ay naiiba sila mula sa itinuturing na nucleotide coenzymes - NAD, NADP, FAD, CoA, sa pagtatayo kung saan sila lumalahok
bitamina), kasama ang mga nucleoside diphosphate at nucleoside monophosphate, na konektado sa pamamagitan ng terminal phosphate e ng iba't ibang mga substrate.
Ang lahat ng nucleotide coenzymes ay nahahati sa limang grupo depende sa uri ng nucleoside: uridine, cytidine, thymidine, adenosine at guanosine. Ang mga indibidwal na nucleotide coenzymes sa loob ng bawat grupo ay naiiba sa bawat isa sa pamamagitan ng substrate na nakakabit sa kanila. Higit sa 60 iba't ibang mga nucleotide coenzyme ay kilala na, na naglalaman ng mga residue ng mga asukal, alkohol, amino acid, lipid, at mga di-organikong sangkap. Ang pinakakinatawan sa kanila ay ang pangkat ng mga nucleoside diphosphate na asukal. Nasa ibaba ang istraktura ng ilang mga kinatawan ng nucleotide coenzymes:
 |
Karamihan sa mga kilalang nucleotide coenzymes ay kinakatawan ng mga nucleoside diphosphate; Ngunit mayroong n nucleoside monophosphate, halimbawa, CM-sialic acid. Ang mga reaksyon kung saan lumahok ang mga nucleotide non-vitamin coenzymes ay maaaring nahahati sa dalawang uri. Ang una ay kinabibilangan ng mga reaksyon na nauugnay sa pagbabago ng substrate sa molekula ng coenzyme. Sa kasong ito, ang coenzyme ay inihalintulad sa isang cosubstrate. Maaaring mangyari ang iba't ibang pagbabago sa substrate sa coenzyme: stereo isomerization (halimbawa, ang UDP-glucose ay na-convert sa UDP-galactose), oksihenasyon o pagbawas (halimbawa, ang enzymatic oxidation ng C 6 atom ng glucose ay nangyayari sa atay at ang ang huli ay na-convert sa UDP-glucuronic acid) atbp.
Ang mga reaksyon ng pangalawang uri ay nauugnay sa pakikilahok ng mga nucleotide coenzymes bilang mga donor ng substrate sa mga reaksyon ng paglilipat ng grupo. Sa kasong ito, ang mga phosphoester bond na nagkokonekta sa coenzyme at substrate ay nasira. Ang ganitong uri ng reaksyon ay ginagamit sa synthesis iba't ibang sangkap. Kaya, ang UDP-glucose ay isang donor ng glucose sa biosynthesis ng glycogen, ang UDP-glucuronic acid ay isang donor ng glucuronic acid residue sa conjugation reaksyon ng natural (halimbawa, bilirubin) at mga dayuhang sangkap, CDP-choline ay isang donor ng choline sa biosynthesis ng choline phosphatides, atbp.
Carbohydrate phosphates bilang coenzymes. Ang ilang mga carbohydrate phosphate ay gumaganap bilang mga coenzymes. Kaya, ang glucose-1,6-diphosphate ay gumaganap bilang isang coenzyme ng enzyme glucose phosphate isomerase, na nag-catalyze sa reversible isomerization ng glucose-6-phosphate at fructose-6-phosphate; 2,3-diphosphoglycerate - bilang isang coenzyme ng phosphoglycerate mutase, na kasangkot sa conversion ng 2-phosphoglycerate sa 3-phosphoglycerate at pabalik. Dapat tandaan na ang 2,3-diphosphoglycerate ay isa ring regulator ng mga function ng hemoglobin.
Metal porphyrin coenzymes. Kabilang dito ang mga naunang tinalakay na hemes, na lumalahok bilang mga coenzyme sa redox reactions na na-catalyze ng oxido-reductases (cytochromes, catalase, peroxidase, tryptophan oxygenase, atbp.)> at mga chlorophyll na kasangkot sa oxidative decomposition ng tubig sa panahon ng photosynthesis (tingnan ang Chap. Energy formation sa photosynthesizing organisms).
Mga coenzyme ng peptide. Kabilang dito ang glutathione. Ayon sa istrukturang kemikal nito, ito ay isang tripeptide - glutaminsteinylglycine.
Ang functional group nito ay ang SH group ng cysteine, na may kakayahang mabaliktad ang redox transformations. Samakatuwid, mayroong dalawang anyo ng glutathione: binawasan (pinaikling G-SH) at na-oxidized, o disulfide (G-S-ST):
HOOC-CH-CH 2 -CH 2 - CO-NH-CH-CO-NH-CH*-COOH
HOOC-CH-CH,-CHj-CO-NH-CH-co-NH-CH 2 -COOH
HOOC-CH-CH 5 -CHj-CO-NH-CH-CO-NH-CH g -COOH
glutathione window ff-S-ST]
Ang glutathione ay isang coenzyme ng isang bilang ng mga oxidoreductases, halimbawa glutathione peroxidase.
5. Metal ions bilang enzyme cofactor
Ang mga metal ions ay maaari ding maging cofactor. Ang mga met allo enzymes ay isang napakakaraniwang pangkat ng mga enzyme na bumubuo sa "/< от всех ферментов. Роль металлов в этих ферментах различна. Металлоферменты делятся на две группы:
I. Mga enzyme kung saan kumikilos ang mga metal ions bilang isang activator (ang mga enzyme na ito ay maaaring mag-catalyze nang walang metal).
II. Mga enzyme kung saan kumikilos ang mga metal ions bilang isang cofactor (walang mga metal ions ang mga enzyme na ito ay hindi aktibo).
1) Paghihiwalay ng mga metalloenzyme (ang metal ion ay madaling humiwalay sa apoenzyme).
2) Non-dissociating metalloenzymes (ang metal ion ay mahigpit na nakagapos sa apoenzyme):
a) pagkawala ng aktibidad kapag nagbubuklod sa metal na may reagent;
b) huwag mawalan ng aktibidad kapag nagbubuklod sa metal na may reagent.
Ang mga metal ions bilang cofactor ay bahagi ng mga enzyme na kabilang sa iba't ibang klase. Ang mga metalloenzyme na nagpapagana ng mga reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon ay napakarami. Ang metal ion ay maaaring matatagpuan^
Talahanayan 21. Mga halimbawa ng metalloenzymes ng iba't ibang klase
|
sa aktibong sentro o maging bahagi ng isang mas malaking organikong molekula (halimbawa, heme), o maaaring direktang nauugnay sa mga residue ng amino acid ng apoenzyme. Dahil ang paglipat ng elektron ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga oxidoreductases at ang antas ng oksihenasyon ng mga substrate ay nagbabago, ang mga metal na may variable na valence ay kumikilos bilang mga cofactor: bakal, tanso, molibdenum, kobalt. v
Kung ang metal ay hindi direktang kasangkot sa catalysis, ngunit nagsisilbi sa iba pang mga layunin, halimbawa, nagbubuklod sa substrate, kung gayon ang mga oxidoreductases ay kinabibilangan ng mga metal na may pare-parehong antas ng oksihenasyon.
Ang mga enzyme ng metal na nag-catalyze sa mga reaksyon ng hydrolysis ng mga substrate ay naglalaman ng mga metal na may pare-parehong valence: zinc, calcium, magnesium. Ang mga metal na may variable na estado ng oksihenasyon, tulad ng manganese, ay bihirang matagpuan sa hydrolases (tingnan ang Talahanayan 21).
Ano ang papel ng mga metal sa catalytic action ng enzyme? Marami na ang napatunayan posibleng mga opsyon pakikilahok ng mga ion ng metal sa enzyme. Una, ang metal, bilang isang uri ng electrophilic group ng aktibong sentro, ay may kakayahang makipag-ugnayan sa mga negatibong sisingilin na grupo ng substrate. Ang nasabing isang metal-substrate complex ay mas madaling inaatake ng enzyme. Halimbawa, ang mga ion ng Mg 2+ (o Mn 2+ ) ay bumubuo ng isang complex na may ATP o ADP sa mga reaksyong na-catalyze ng creatine phosphokinase at ATPase. Bilang isang resulta, ang aktibidad ng enzyme ay ganap na ipinakita, at sa kawalan ng mga metal ang mga enzyme ay hindi aktibo o hindi aktibo.
Pangalawa, ang isang metal na may variable na valency ay maaaring lumahok mismo sa transportasyon ng elektron, ibig sabihin, gumanap ng function ng isang catalytic site.
Pangatlo, itinataguyod ng metal ang pagbuo ng isang catalytically active conformation ng tertiary at quaternary na istraktura ng apoenzyme. Ang pagpapatatag ay posible sa pamamagitan ng pagbuo ng mga tulay ng asin sa pagitan ng metal ion at ng mga carboxyl group ng acidic amino acid sa panahon ng pagbuo ng tersiyaryong istraktura ng molekula ng protina ng enzyme o sa pagitan ng mga subunit sa panahon ng pagbuo ng quaternary na istraktura. Halimbawa, ang mga calcium ions ay nagpapatatag ng a-amylase, at ang mga zinc ions ay nagpapatatag ng alkohol dehydrogenase. Alcohol dehydrogenase deprived ng zinc dissociates sa subunits at loses aktibidad.
Pang-apat, ang mga metal kung minsan ay nagsisilbing isang uri ng tulay sa pagitan ng apoenzyme at ng coenzyme. Halimbawa, sa alcohol dehydrogenase, ang zinc ion ay nagbubuklod sa NAD+.
Dapat alalahanin na, tulad ng mga bitamina coenzymes, ang mga metal ay pumapasok sa katawan na may pagkain. Samakatuwid, ang normal na pag-andar ng isang malaking pamilya ng metalloenzymes ay nakasalalay sa normal na supply ng mga metal, karamihan sa kanila ay kabilang sa pangkat ng mga elemento ng bakas. Kaya ang mataas na biological na aktibidad ng mga metal na ito: ang hindi sapat na paggamit mula sa pagkain ay maaaring magdulot ng malubhang metabolic disorder sa katawan.
6. Mekanismo ng pagkilos ng mga enzyme
Ang kumplikadong istruktura at functional na organisasyon ng mga enzyme ay bahagyang ang susi sa pag-unawa sa mga katangian ng mga enzyme - mataas na pagtitiyak at bilis ng catalysis, na hindi makakamit para sa mga non-enzymatic catalysts. Isa sa mga unang hypothesis na nagpapaliwanag sa pagkilos ng mga enzyme ay ang adsorption hypothesis, na iminungkahi sa simula ng ika-20 siglo. English physiologist na si Baylis at German biochemist na si Warburg. Kapag pinatunayan ang mga pangunahing probisyon ng hypothesis na ito, nagpatuloy kami mula sa mekanismo ng pagkilos ng mga non-biological catalysts. Ayon sa adsorption hypothesis, ang ibabaw ng enzyme, tulad ng spongy platinum, ay ang site ng adsorption ng mga molekula ng reagent. Pinapadali nito ang kanilang pakikipag-ugnayan at pinapabilis ang reaksyon. Gayunpaman, hindi ipinaliwanag ng hypothesis na ito ang pagtitiyak ng pagkilos ng enzyme at ngayon ay mayroon lamang makasaysayang kahalagahan.
Ang isang pangunahing papel sa pagbuo ng mga ideya tungkol sa mekanismo ng pagkilos ng mga enzyme ay ginampanan ng mga klasikal na gawa ni Michaelis at Menten, na bumuo ng konsepto ng mga enzyme-substrate complexes. Ayon sa mga ideya ni Michaelis-Menten, ang buong proseso ng enzymatic catalysis ay inilalarawan ng isang simpleng equation (rns. 21).
Ang proseso ng enzymatic catalysis ay maaaring nahahati sa tatlong yugto, ang bawat isa ay may sariling mga katangian.
Bahagi 1. Pagsasabog ng substrate sa enzyme at ang steric na pagbubuklod nito sa aktibong sentro ng enzyme (pagbuo ng enzyme-substrate complex
2. Pag-convert ng pangunahing enzyme-substrate complex sa isa o higit pang activated enzyme-substrate complexes (na tinukoy na ES* at ES** sa equation).
3. Paghihiwalay ng mga produkto ng reaksyon mula sa aktibong sentro ng enzyme at ang kanilang pagsasabog sa kapaligiran (ang EP complex ay naghihiwalay sa E at P).
Ang unang yugto, kadalasang maikli sa oras, ay nakasalalay sa konsentrasyon ng substrate sa medium at ang rate ng pagsasabog nito sa aktibong sentro ng enzyme. Ang pagbuo ng ES complex ay nangyayari halos kaagad. Sa yugtong ito, ang pagbabago sa activation energy ay hindi gaanong mahalaga. Ang oryentasyon ng mga substrate sa aktibong site ng enzyme ay pinapaboran ang kanilang diskarte at ang pagpasa ng reaksyon.
Ang ikalawang yugto ay ang pinakamabagal, at ang tagal nito ay depende sa activation energy ng isang ibinigay na kemikal na reaksyon. Sa yugtong ito, ang mga substrate na bono ay lumuwag, nasira, o ang mga bagong bono ay nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga catalytic na grupo ng enzyme. Ito ay tiyak na dahil sa pagbuo ng mga activated transition complex na bumababa ang activation energy ng substrate. Nililimitahan ng pangalawang yugto ang rate ng buong catalysis.
Ang ikatlong yugto ay panandalian, tulad ng una. Ito ay tinutukoy ng rate ng pagsasabog ng mga produkto ng reaksyon sa kapaligiran.
Ang mga mekanismo ng molekular ng pagkilos ng enzyme ay hindi pa rin malinaw. Kabilang sa mga pinag-aralan na mekanismo ng pagkilos ng enzyme, ang mga sumusunod ay maaaring mapansin:
1) ang epekto ng oryentasyon ng mga reagents (approximation);
2) ang epekto ng pagpapapangit ng substrate (tension, baluktot, pag-igting);
3) acid-base catalysis;
4) covaleite catalysis.
Ang epekto ng oryentasyon ng mga reagents ay isang napaka katangian na pag-aari ng mga enzyme, na ginagawang posible upang mapabilis ang pagbabagong-anyo (pataasin ang reaktibiti ng mga substrate) ng libu-libo o sampu-sampung libong beses. Ang mga contact area ng actin center ng enzyme ay partikular na nagbubuklod sa mga substrate at tinitiyak ang kanilang mutual na oryentasyon at diskarte sa paraang kapaki-pakinabang para sa pagkilos ng mga catalytic na grupo. Ang magkaparehong oryentasyong ito ng dalawa o higit pang mga molekula, na imposible sa panahon ng mga random na banggaan sa isang may tubig na daluyan at sa ibabaw ng isang di-organikong katalista, ay nakakatulong upang mapataas ang rate ng reaksyon. Ang iniutos na pag-aayos ng mga substrate ay humahantong sa isang pagbawas sa entropy, at samakatuwid ay nakakatulong upang mabawasan ang activation energy.
Ang epekto ng pagpapapangit ng substrate (o ang tinatawag na "rack" na teorya) ay mahusay na nagpapaliwanag ng pagkilos ng hydrolases, lyases at ilang mga transferase. Bago sumali sa enzyme, ang substrate ay may "relaxed" na pagsasaayos. Pagkatapos magbuklod sa aktibong sentro, ang molekula ng substrate ay tila bumabanat ("stressed" o "deformed" configuration). Kung mas malaki ang haba ng interatomic bond sa substrate, mas mababa ang enerhiya ng pagkalagot nito (i.e., bumababa ang activation energy). Ang mga lugar ng pagpapapangit (kahabaan) ay mas madaling inaatake, halimbawa ng mga molekula ng tubig.
Acid-base catalysis. Ang kakaiba ng aktibong sentro ng enzyme, hindi katulad ng iba pang mga catalyst, ay naglalaman ito ng mga functional na grupo ng mga residue ng amino acid na nagpapakita ng mga katangian ng parehong acid at base. Samakatuwid, ang enzyme ay nagpapakita ng mga katangian ng acid-base sa panahon ng catalytic act, ibig sabihin, ito ay gumaganap ng papel ng parehong acceptor at donor ng mga proton, na imposible para sa conventional catalysts.
Talahanayan 22. Ilang mga enzyme na may kakayahang covalent catalysis
e produkto
Chymotryapsin, trypsin, thrombin, esterase
2. Phosphoglucomutase, alkaline phosphatase
O-R-O-CHj-CH-
Kapag ang isang substrate ay naayos sa aktibong site, ang molekula nito ay naiimpluwensyahan ng mga electrophilic at nucleophilic na grupo ng catalytic site, na nagiging sanhi ng muling pamamahagi ng densidad ng elektron sa mga lugar ng substrate na inaatake ng mga grupo ng acid-base. Pinapadali nito ang muling pagsasaayos at pagsira ng mga bono sa molekula ng substrate. Ang mga enzyme na mayroong histidine sa kanilang catalytic center ay may malinaw na kakayahan para sa acid-base catalysis. Ang histidine ay may natatanging mga katangian ng acid-base. Kapag ang histidine ay naharang, ang enzyme ay hindi aktibo. Ang acid-base catalysis ay katangian ng hydrolases, lyases, at isomerases. Madalas itong pinagsama sa covalent catalysis.
Ang covalent catalysis ay sinusunod sa mga enzyme na bumubuo ng mga covalent bond sa pagitan ng mga catalytic group ng aktibong site at ng substrate. Ang mga covadent enzyme-substrate intermediate ay napaka-unstable at madaling masira, na naglalabas ng mga produkto ng reaksyon. Sa mesa Ang 22 ay nagpapakita ng ilang mga enzyme na may kakayahang mag-covalent catalysis. Karamihan sa mga enzyme ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng mga inilarawan na mekanismo, na nagsisiguro sa kanilang mataas na catalytic na aktibidad.
7. Pagtitiyak ng pagkilos ng enzyme
Ang mga enzyme ay may iba't ibang mga pagtutukoy patungo sa mga substrate. Batay sa antas ng pagtitiyak, ang mga enzyme ay nahahati sa mga sumusunod na pangunahing uri, na binanggit sa pagkakasunud-sunod ng pagbaba ng pagtitiyak.
1. Stereochemical substrate specificity - pinapagana ng enzyme ang conversion ng isa lamang sa mga posibleng stereoisomer ng substrate. Ito ay isang matinding kaso ng pagtitiyak. Halimbawa, ang fumarate hydrate ay nag-catalyze sa conversion ng fumaric acid lamang (ang pagdaragdag ng isang molekula ng tubig dito), at hindi ang stereoisomer nito, maleic acid.
2,
Ganap na pagtitiyak ng substrate - pinapagana ng enzyme ang conversion ng isang substrate lamang. Halimbawa, pinapagana ng urease ang conversion ng urea lamang.
3. Pagtitiyak ng substrate ng absolute group - pinapagana ng enzyme ang pagbabago ng isang katulad na grupo ng mga substrate. Halimbawa, ang alcohol dehydrogenase ay nagdudulot ng pagbabago hindi lamang ng ethanol, kundi pati na rin ng iba pang mga aliphatic na alkohol, bagaman sa iba't ibang mga rate.
4. Relative group substrate specificity - ang enzyme ay partikular na kumikilos hindi sa isang grupo ng mga substrate molecule, ngunit sa mga indibidwal na bono tiyak na grupo mga substrate. Halimbawa, ang mga digestive enzymes - pepsin, trypsin - ay tiyak sa mga peptide bond na nabuo ng ilang mga amino acid sa iba't ibang mga protina.
5. Relatibong pagtitiyak ng substrate - pinapagana ng enzyme ang pagbabagong-anyo ng mga substrate na kabilang sa iba't ibang grupo ng mga kemikal na compound. Halimbawa, ang enzyme cntochrome ay kasangkot sa hydroxylation ng iba't ibang mga compound (mga 7000 na pangalan). Ito ang hindi bababa sa tiyak na sistema ng enzyme na kasangkot sa pagbabago ng mga natural na sangkap, gamot at lason.
Ano ang nagpapaliwanag sa pagiging tiyak ng pagkilos ng enzyme? Mayroong dalawang pananaw sa bagay na ito. Ang isa sa kanila, ang hypothesis ng E. Fischer, o, kung tawagin, ang "key at lock" o "template" na hypothesis, ay nagsasaad na ang pagtitiyak ay batay sa mahigpit na steric na sulat ng substrate at ang aktibong sentro ng enzyme. .
Ayon kay Fischer, ang isang enzyme ay isang matibay na istraktura, ang aktibong sentro nito ay isang cast ng substrate. Kung ang substrate ay lumalapit sa aktibo
center, tulad ng isang susi sa isang lock, pagkatapos ay ang reaksyon ay magaganap. Kung ang substrate ("key") ay bahagyang nabago, kung gayon hindi ito tumutugma sa aktibong sentro ("lock"), at ang reaksyon ay nagiging imposible. Ang hypothesis ni Fisher ay kaakit-akit para sa pagiging simple nito sa pagpapaliwanag ng pagiging tiyak ng pagkilos ng enzyme. Gayunpaman, mula sa pananaw ng hypothesis ng "template", mahirap ipaliwanag, sabihin, ang ganap at kamag-anak na pagtitiyak ng substrate ng grupo, dahil ang pagsasaayos ng "mga susi" (mga substrate) na magkasya sa parehong "lock" ay masyadong magkakaibang.
Ang isa pang hypothesis na iminungkahi ni Koshland ay nagpapaliwanag sa mga panlabas na kontradiksyon na ito. Tinatawag itong hypothesis na “forced correspondence”. Ayon kay Koshland, ang molekula ng enzyme ay hindi matibay, ngunit nababaluktot, nababanat (na kinumpirma ng makabagong pamamaraan pananaliksik); ang conformation ng enzyme at ang aktibong sentro nito ay nagbabago kapag ang isang substrate o iba pang mga ligand ay idinagdag; At. Sa wakas, ang aktibong sentro ay hindi isang matibay na cast ng substrate, ngunit pinipilit ito ng substrate na kunin ang naaangkop na hugis sa sandali ng pagkakabit (kaya ang pangalan ng hypothesis na "forced conformity").
Sa madaling salita, ang "keyhole," ayon kay Koshland, ay gawa sa isang malleable na materyal at samakatuwid ay tumatagal ang huling hugis ng "susi" kapag nakipag-ugnay.
Ang hypothesis na "sapilitang pagsang-ayon" ay nakatanggap ng pang-eksperimentong kumpirmasyon pagkatapos ng isang pagbabago sa pag-aayos ng mga functional na grupo ng aktibong site ng isang bilang ng mga enzyme pagkatapos maitala ang pagdaragdag ng isang substrate. Ang hypothesis na ito ay nagpapahintulot din sa amin na ipaliwanag kung bakit nangyayari ang pagbabago ng malapit na analogues ng mga substrate. Kung ang "false" substrate (quasi-substrate) ay bahagyang naiiba sa natural at ang aktibong sentro ay nagkakaroon ng conformation. malapit sa totoo, pagkatapos ay ang pag-aayos ng mga catalytic group sa t
 |
tulad ng isang enzyme-substrate complex ay magbibigay-daan sa reaksyon na maganap (Larawan 22). Mukhang hindi napapansin ng enzyme ang "panlilinlang" na ito. Gayunpaman, ang reaksyon ng enzymatic ay hindi magpapatuloy nang mabilis tulad ng sa isang tunay na substrate, dahil walang perpektong pag-aayos ng mga catalytic group sa aktibong site ng enzyme.
Kung hindi pinapayagan ng pagsasaayos ng quasi-substrate ang tamang paglalagay ng mga catalytic group ay hindi magpapatuloy ang reaksyon (Larawan 22, c). Malinaw, ang hindi pantay na antas ng pagtitiyak ng iba't ibang mga enzyme ay sumasalamin, bilang ito ay, ang hanay ng mga conformational rearrangements ng aktibong sentro. Kung ito ay limitado sa isang solong posibleng conformation, ang enzyme ay lubos na tiyak. Kung ang mga posibilidad ng muling pagsasaayos ay mahusay, kung gayon ang enzyme ay gumagana din sa mga quasi-substrate.
8. Kinetics ng mga reaksyong enzymatic
Ang kinetics ng pagkilos ng enzyme ay isang sangay ng enzymology na nag-aaral ng pag-asa ng rate ng reaksyon na na-catalyze ng mga enzyme sa kemikal na kalikasan at mga kondisyon ng pakikipag-ugnayan ng substrate sa enzyme, pati na rin sa mga kadahilanan sa kapaligiran. Sa madaling salita, pinapayagan tayo ng enzyme kinetics na maunawaan ang likas na katangian ng mga mekanismo ng molekular ng pagkilos ng mga kadahilanan na nakakaapekto sa rate ng enzymatic catalysis.
Ang rate ng isang enzymatic reaction ay tinutukoy ng dami ng substance (o substances) na na-convert sa bawat unit ng oras. Ang rate ng mga reaksyong ito ay nakasalalay sa impluwensya ng mga panlabas na kondisyon (temperatura, pH ng kapaligiran, ang impluwensya ng mga natural at dayuhang compound, atbp.).
Ang mga pundasyon ng kinetics ng mga reaksyong enzymatic ay inilatag sa mga gawa nina Michaelis at Menten. Ang rate ng isang enzymatic reaction ay isang sukatan ng catalytic na aktibidad ng enzyme at ito ay simpleng tinutukoy bilang ang aktibidad ng enzyme. Ang aktibidad ng enzyme ay maaari lamang masukat nang hindi direkta: sa pamamagitan ng dami ng substrate na na-convert o sa pamamagitan ng pagtaas ng konsentrasyon ng produkto sa bawat yunit ng oras.
Depende sa rate ng reaksyon ng enzymatic sa konsentrasyon ng substrate at enzyme. Ang reaksyong enzymatic ay eskematiko na inilalarawan ng equation kung saan ang k ay ang rate constants ng forward (+) at reverse reactions (-).
Gamit ang equation na ito, nakuha nina Briggs at Haldane ang isang mathematical expression para sa dependence ng reaction rate sa substrate concentration:
v=iw),
kung saan ang v ay ang naobserbahang rate ng reaksyon; - maximum na bilis ng reaksyon; Kt - Michaelis pare-pareho. Ang equation na ito ay tinatawag na equation
Michaelisa - Menten. Kailan at = "/ 2 at tlx pagkatapos ng naaangkop na mga pagbabago
ta, ibig sabihin, K m = [S]. Samakatuwid, ang Michaelis constant ay may dimensyon ng konsentrasyon." Ito ay katumbas ng konsentrasyon ng substrate kung saan ang rate ng reaksyon ay kalahati ng maximum, n ay ipinahayag sa mga moles bawat litro. K t at k-x^k+t ay o ang rate constant ng enzymatic reaction. Ang mas mataas na K t , mas mababa ang rate ng catalytic transformation ng substrate ng enzyme na ito. Ayon sa halaga ng Kt, ang mga enzyme ay maaaring nahahati sa "mabilis" (na may mababang Kt) at "mabagal" (na may mataas na Kt). Kung ang anumang enzyme ay nag-catalyze ng dalawang-substrate na reaksyon, ang bawat substrate ay may sariling Km, at maaari silang mag-iba nang malaki.
Ang affinity ng substrate para sa enzyme ay hinuhusgahan ng substrate constant, na tinutukoy ng simbolo K s - Ito ay ang dissociation constant ng ES complex. Kung mas mahigpit ang pagkakatali sa substrate, mas mabagal ang pagkabulok ng ES sa E at S, na nangangahulugan na ang naturang substrate ay may mataas na affinity (binding specificity) para sa aktibong sentro ng enzyme at vice versa.
Sa graphically, ang dependence ng reaction rate sa substrate concentration ay inilalarawan ng hyperbola na tinatawag na Michaelis curve (Fig. 23). Ang hugis ng kurba ay nagpapakita na sa pagtaas ng konsentrasyon ng substrate, lahat ng mga aktibong sentro ng mga molekula ng enzyme ay puspos. Ito ay tumutugma sa maximum na pagbuo ng enzyme-substrate complexes at ang maximum na rate ng reaksyon vta» Km ay madaling makita sa naturang graph. Minsan ang isang graph ng rate ng reaksyon kumpara sa konsentrasyon ng substrate ay naka-plot gamit ang double reciprocal method (Lineweaver-Burk method) (Fig. 23.6). Ang halaga ng Michaelis constant ay matatagpuan tulad ng ipinapakita sa graph.
Mula sa kung paano nagbabago ang rate ng reaksyon sa iba't ibang mga konsentrasyon ng substrate, maaaring hatulan ng isa ang pagkakasunud-sunod ng reaksyon, na dapat malaman upang gumana sa mga enzyme at upang matukoy nang tama ang kanilang aktibidad sa mga klinikal na laboratoryo. Ang pagkakasunud-sunod ng reaksyon ay maaaring mag-iba mula sa zero at mas mataas. Sa zero order, ang rate ng reaksyon ay pare-pareho at hindi nakasalalay sa konsentrasyon ng substrate. Sa kasong ito, ang rate ng reaksyon ay maximum (Ppi*) - Sa unang pagkakasunud-sunod, ang rate ng reaksyon ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon ng isa sa mga substrate, atbp. Upang matukoy nang tama ang aktibidad ng enzyme, kinakailangan upang makamit ang zero reaction rate, ibig sabihin, matukoy ang rate ng enzymatic reaction sa saturating substrate concentrations. Sa kasong ito, ang lahat ng mga pagbabago sa rate ng reaksyon ay depende lamang sa dami ng fermekg.
Upang masuri ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ng anumang enzyme sa mga selula ng katawan, kinakailangang malaman ang aktwal na mga konsentrasyon ng mga substrate na naroroon sa kanila. Sa ilalim ng mga kondisyon ng pisyolohikal, ang mga enzyme ay halos hindi gumagana nang buong lakas, dahil ang mga konsentrasyon ng kanilang mga substrate ay malayo sa saturating. Marahil ang tanging substrate na kinakailangan para sa hydrolases ay tubig, na naroroon sa mga cell sa mga saturating na konsentrasyon, maliban sa mga kaso kung saan nililimitahan ng istrukturang lokalisasyon ng enzyme ang pag-access ng tubig sa aktibong sentro.
Ang pag-asa ng rate ng reaksyon sa dami ng enzyme ay linear, na, tulad ng nabanggit na, ay nakikilala ang enzyme mula sa mga non-biological catalysts. Mula dito maaari tayong gumuhit ng isang tiyak na praktikal na konklusyon na kung ano mas malaking bilang mga molekula ng isang ibinigay na enzyme sa cell ng isang organismo kumpara sa iba, mas mataas ang rate ng mga pagbabagong kemikal na na-catalyze ng enzyme na ito. Kung ang anumang enzyme ay hindi sapat (ang synthesis ay may kapansanan), kung gayon ang rate ng reaksyon na na-catalyze nito ay naglilimita sa kurso ng kaugnay na mga prosesong biochemical.
Ang isang pagtaas sa bilang ng mga molekula ng enzyme, na nakamit sa pamamagitan ng natural na pagpapasigla ng kanilang pagbuo o sa tulong ng mga gamot, ay nagbibigay-daan sa alinman upang maibalik ang may kapansanan na rate ng reaksyon o upang iakma ang mga kinakailangang biochemical na reaksyon sa mga bagong kondisyon ng pamumuhay.
Depende sa rate ng reaksyon sa pH ng medium. Karaniwan, ang curve ng dependence ng rate ng isang enzymatic reaction sa pH ng medium ay hugis kampanilya (Larawan 24), dahil ang bawat enzyme ay may sariling pinakamabuting kalagayan na pH, kung saan ang rate ng reaksyon na catalyze nito ay pinakamataas. . Ang paglihis ng pH sa isang direksyon o iba pa ay humahantong sa pagbaba sa rate ng reaksyon ng enzymatic.
Pinakamainam na mga halaga ng pH para sa ilang mga enzyme
Enzyme.. Pepsin Acid Urease, Trypsin Arginase
Phosphataea pancreatic amylase
Pinakamainam na pH 1.5-2.5 4.5-5.0 6.4-7.2 7.8 9.5-9.9
Mula sa data na ipinakita ay malinaw na ang pinakamainam na pH ay hindi pareho para sa iba't ibang mga enzyme. Gayunpaman, karamihan sa mga cell enzyme ay may pinakamainam na pH na malapit sa neutral, ibig sabihin, kasabay ng mga halaga ng physiological pH.
Ang pag-asa sa rate ng isang reaksyon ng enzymatic sa pH ay pangunahing nagpapahiwatig ng estado ng mga functional na grupo ng aktibong sentro ng enzyme. Ang isang pagbabago sa pH ng medium ay nakakaapekto sa ionization ng acidic at pangunahing mga grupo ng mga residue ng amino acid ng aktibong sentro, na kasangkot alinman sa pagbubuklod ng substrate (sa contact site) o sa pagbabago nito (sa catalytic site ). Samakatuwid, ang tiyak na epekto ng pH ay maaaring sanhi
alinman sa pamamagitan ng pagbabago sa affinity ng substrate para sa enzyme, o sa pamamagitan ng pagbabago sa catalytic na aktibidad ng enzyme, o pareho.
Karamihan sa mga substrate ay may acidic o pangunahing mga grupo, kaya ang pH ay nakakaapekto sa antas ng ionization ng substrate. Ang enzyme ay mas gusto na nagbubuklod sa alinman sa ionized o non-ionized na anyo ng substrate. Malinaw, sa pinakamainam na pH, ang mga functional na grupo ng aktibong site ay nasa pinaka-reaktibong estado, at ang substrate ay nasa isang form na ginustong para sa pagbubuklod ng mga enzyme group na ito.
Ang pag-asa ng reaksyon ng enzymatic sa pH ng daluyan ay praktikal na kahalagahan. Una sa lahat, ang pagpapasiya ng aktibidad ng enzyme ay dapat isagawa sa pinakamainam na pH para sa isang ibinigay na enzyme. Upang gawin ito, piliin ang kinakailangang buffer solution na may kinakailangang halaga ng pH.
Ang hanay ng mga pagbabago sa pH sa ilalim ng mga kondisyon ng physiological ay hindi gaanong mahalaga, ngunit maaaring may mga pagbabago sa pH sa isang limitadong lugar ng cell. Nakakaimpluwensya sila sa aktibidad ng mga enzyme. Halimbawa, sa panahon ng aktibong gawain ng kalamnan, ang lactic acid ay naipon, na panandaliang inililipat ang pH ng kapaligiran ng selula ng kalamnan sa acidic na bahagi, na nagbabago sa rate ng mga reaksyon ng enzymatic. t
Ang kaalaman sa pH optima para sa mga indibidwal na enzyme ay mahalaga para sa praktikal na gamot. Halimbawa, ang pepsin ay nangangailangan ng isang malakas na acidic na kapaligiran para sa aktibong hydrolysis ng mga protina sa tiyan, kaya upang maibalik ang may kapansanan na aktibidad ng endogenous pepsin, kinakailangan na kumuha ng mga acidic na sangkap. Ang pepsin ay kinuha kasama ng hydrochloric acid, na lumilikha ng nais na pH.
 |
Depende sa rate ng reaksyon ng enzymatic sa temperatura. Habang tumataas ang temperatura ng kapaligiran, tumataas ang rate ng reaksyon ng enzymatic, na umaabot sa maximum sa ilang pinakamainam na temperatura, at pagkatapos ay bumaba sa zero (Larawan 25). Para sa mga reaksiyong kemikal, may panuntunan na kapag tumaas ang temperatura ng 10°C, tataas ang rate ng reaksyon ng dalawa hanggang tatlong beses. Para sa mga reaksyong enzymatic, ang koepisyent ng temperatura na ito ay mas mababa: para sa bawat 10°C, ang rate ng reaksyon ay tumataas ng 2 beses o mas mababa pa. Ang kasunod na pagbaba sa rate ng reaksyon sa zero (pababang sangay sa Fig. 25) ay nagpapahiwatig ng denaturation ng enzyme block. Pinakamainam na mga halaga ng temperatura
Para sa karamihan ng mga enzyme, ang mga ito ay nasa hanay na 20-40°C. Ang thermolability ng mga enzyme ay nauugnay sa kanilang istraktura ng protina. Ang ilang mga enzyme ay na-denatured na sa temperatura na humigit-kumulang 40°C, ngunit ang karamihan sa mga ito ay hindi aktibo sa mga temperaturang higit sa 40-50°C. Ang ilang mga enzyme ay hindi aktibo sa pamamagitan ng malamig, ibig sabihin, sa mga temperatura na malapit sa 0°C, nangyayari ang denaturation.
Gayunpaman, ang ilang mga enzyme ay hindi sumusunod sa mga pattern na ito. Kaya, ang enzyme catalase ay pinaka-aktibo sa mga temperatura na papalapit sa 0°C. Mayroon ding mga thermostable enzymes. Halimbawa, ang adenylate kinase ay maaaring makatiis ng mga temperatura na 100°C sa loob ng maikling panahon nang walang hindi aktibo. Ang mga mikroorganismo na naninirahan sa mga hot spring ay naglalaman ng maraming protina, kabilang ang mga enzyme, na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na thermal stability. Tulad ng nabanggit kanina, ang mga naturang enzyme ay glycoproteins, dahil ang bahagi ng carbohydrate ay nagbibigay ng katatagan ng init ng protina.
Ang epekto ng temperatura sa aktibidad ng enzyme ay mahalaga para sa pag-unawa sa mahahalagang proseso. Kapag bumaba ang temperatura, ang ilang mga hayop ay pumasok sa isang estado ng hibernation o nasuspinde na animation. Ang rate ng mga reaksyon ng enzymatic sa estado na ito ay bumabagal, na nagsisiguro ng mababang pagkonsumo ng mga sustansya na naipon ng katawan at isang pagbawas sa aktibidad ng mga cellular function. Ang pag-init ng katawan ay nagpapabilis sa kurso ng mga reaksyon ng enzymatic at ibabalik ang katawan ng hayop sa aktibong aktibidad.
Ang artipisyal na paglamig ng katawan, ang tinatawag na hibernation, ay ginagamit sa klinika para sa mga operasyong kirurhiko. Ang paglamig sa katawan ay nagpapabagal din sa rate ng mga reaksyon ng enzymatic, na binabawasan ang pagkonsumo ng mga sangkap at pinapanatili ang posibilidad na mabuhay ng mga selula ng katawan sa mas mahabang panahon.
Ang pagtaas ng temperatura ng katawan (lagnat), halimbawa sa panahon ng mga impeksyon, ay nagpapabilis ng mga biochemical reaction na na-catalyze ng mga enzyme. Madaling kalkulahin na ang bawat antas ng pagtaas sa temperatura ng katawan ay nagpapataas ng rate ng reaksyon ng halos 20%. Sa mataas na temperatura sa paligid ng 39-40°C maaksayang paggamit ng endogenous substrates sa mga cell ng isang may sakit na organismo ay dapat na replenished sa pagkain. Bilang karagdagan, sa isang temperatura na humigit-kumulang 40°C, ang ilang napaka-thermolabile na enzyme ay maaaring ma-denatured, na nakakagambala sa natural na kurso ng mga prosesong biochemical. Kaya, ang kaalaman sa pag-asa sa temperatura ng mga reaksyon ng enzymatic ay nagpapahintulot sa kanila na magamit sa praktikal na gawain ng isang doktor.
Upang matukoy ang aktibidad ng mga enzyme sa pagsasanay sa laboratoryo, ang ilang mga pamantayan o pinakamainam na kondisyon ng temperatura ay palaging pinili, na isinasaalang-alang ang thermolability ng isang partikular na enzyme. Ang paghahambing ng mga pagbabago sa aktibidad ng isang enzyme na tinutukoy, sabihin, upang makilala ang mga karamdaman sa katawan, ay posible lamang sa ilalim ng parehong mga kondisyon ng temperatura.
Ang thermal dependence ng mga enzyme ay ginagamit sa pagsasanay upang bumuo ng mga kondisyon ng temperatura para sa pag-iimbak ng pagkain. Ang kanilang kaligtasan habang mababang temperatura ay ang resulta ng mababang aktibidad ng sarili nitong mga enzyme, na hindi "kumakain" ng kanilang mga substrate (halimbawa, sa mga gulay, prutas, atbp.), O mga enzyme ng mga microorganism, na maaaring masira ang mga pagkain.
9. Mga pamamaraan ng pagpapasiya at mga yunit ng aktibidad ng enzyme
Ang mga enzyme na nakapaloob sa mga selula, tisyu at organo ay na-pre-extract gamit ang mga espesyal na pamamaraang pamamaraan. Sa panahon ng pagkuha, ang mga kinakailangang enzyme stabilizer ay idinagdag upang maprotektahan ang mga ito mula sa hindi aktibo. Ang isang enzyme solution (extract mula sa biological material) ay ginagamit upang matukoy ang mga enzyme. Ang serum o plasma ng dugo, ang iba pang mga biological fluid ay mga handa na solusyon ng mga enzyme, kaya agad itong ginagamit para sa pagpapasiya. Kung ang layunin ng pag-aaral ay makakuha ng purified o crystalline enzyme, ang aktibidad ay tinutukoy pagkatapos ng bawat yugto ng purification.
Ang mga qualitative at quantitative na mga pagsubok para sa enzyme ay isinasagawa nang hindi direkta sa pamamagitan ng pagkawala ng substrate o ang akumulasyon ng mga produkto ng reaksyon sa medium. Ang direktang pagsukat ng dami ng enzyme sa prinsipyo ay posible lamang para sa isang homogenous, mala-kristal na enzyme. Ang dami ng protina na sinusukat sa pamamagitan ng direktang kemikal na pamamaraan ay dapat na tumutugma sa dami ng enzyme. Sa pagsasagawa, kahit na sa kasong ito, ginagamit ang isang hindi direktang paraan, dahil ang dami ng protina sa isang solusyon ng isang homogenous na enzyme ay hindi pa isang criterion para sa aktibidad ng enzyme (ang ilan sa mga molekula ay maaaring nasa isang hindi aktibo o denatured na estado. ).
Ang bilis ng pagkawala ng substrate o pagtaas ng dami ng mga produkto ng reaksyon sa bawat yunit ng oras ay nagsisilbing sukatan ng aktibidad ng enzyme.
Mga karaniwang kondisyon. Upang matukoy nang tama ang aktibidad ng isang enzyme, kinakailangan na isakatuparan ito sa ilalim ng mga karaniwang kondisyon, na itinatag para sa bawat enzyme mula sa paunang pag-aaral ng kinetic, at upang tumpak na sukatin ang pagbabago sa nilalaman ng substrate o produkto ng reaksyon sa isang tiyak na panahon. ng oras.
Kinakailangang mapanatili ang pinakamainam na halaga ng pH para sa enzyme na tinutukoy (4eHHt) (gumamit ng angkop na buffer). Ang konsentrasyon ng substrate ay dapat na mas malaki kaysa sa saturating, kung saan ang pinakamataas na rate ng reaksyon ay pinananatili (ang mga super-saturating na konsentrasyon ng substrate ay espesyal na itinatag para sa mga enzyme na napapailalim sa pagsugpo sa substrate). Para sa mga kumplikadong enzyme na nangangailangan ng mga cofactor (metal ions, coenzymes), ang Ang konsentrasyon ng mga cofactor ay dapat ding lumampas sa saturating. Ang karaniwang temperatura ay ipinapalagay na 25°C (ang pagsukat sa iba pang mga temperatura ay partikular na tinukoy sa eksperimento). Ang mga karaniwang kundisyong ito ay nagbibigay ng zero-order na reaksyon, kung saan ang pagbabago sa konsentrasyon ng substrate o produkto ng reaksyon ay nakasalalay lamang sa dami ng enzyme na idinagdag sa medium.
Upang sukatin nang tama ang aktibidad ng isang enzyme, kinakailangan upang matukoy ang paunang rate ng reaksyon, i.e. sa simula ng reaksyon, kapag ang konsentrasyon ng substrate o produkto ay nagbabago nang proporsyonal sa pantay na panahon.
Mga pamamaraan para sa pagtukoy ng nilalaman ng substrate o produkto ng reaksyon. Ang pagpapasiya ay isinasagawa sa pamamagitan ng anumang pamamaraan (colorimetric, spectrophotometric, fluorimetric, polarographic, atbp.) pagkatapos ihinto ang reaksyon pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon o patuloy na naitala sa panahon ng reaksyon. Ang huling paraan ay mas maginhawa. Posible kung ang substrate o produkto ay sumisipsip sa isang tiyak na rehiyon ng spectrum (ang pagbabago sa kanilang pagsipsip sa panahon ng reaksyon ay naitala sa isang spectrophotometer) o fluoresces (ang pagbabago sa fluorescence sa isang tiyak na oras ay patuloy na naitala sa spectrofluorine meter), atbp. Sa madaling salita, ang pagpili ng paraan ng pagpapasiya Ang aktibidad ng enzyme ay limitado sa pamamagitan ng kakayahang matukoy ang substrate o mga produkto ng reaksyon.
Mga yunit ng aktibidad ng enzyme. Ang internasyonal na yunit ng aktibidad ng enzyme ay ang dami ng enzyme na may kakayahang mag-convert ng isang micromole (µmol) ng substrate sa loob ng 1 minuto sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon. Ang mga internasyonal na yunit ng dami ng enzyme ay itinalaga ng simbolong E o U.
Ang partikular na aktibidad ng isang enzyme ay katumbas ng masa ng enzyme (r milligrams) na may kakayahang mag-convert ng 1 µmol ng substrate sa 1 min sa ilalim ng mga karaniwang kondisyon, na ipinahayag sa µmol/(min mg protina"). Isang bagong yunit ng aktibidad ng catalytic, Ang katal (simbulo - kat), ay inirerekomenda din, na kung saan ay ang dami ng enzyme na may kakayahang mag-convert ng 1 nunal ng substrate sa 1 segundo sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon.
10. Regulasyon ng aktibidad ng enzyme
Ang mga enzyme, tulad ng nabanggit na, ay mga catalyst na may kontroladong aktibidad. Samakatuwid, sa pamamagitan ng mga enzyme ay posible na kontrolin ang bilis ng mga reaksiyong kemikal sa katawan. Ang regulasyon ng aktibidad ng enzyme ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa kanila ng iba't ibang biological na bahagi o mga dayuhang compound (halimbawa, mga gamot at lason), na karaniwang tinatawag na mga enzyme modifier o regulators. Sa ilalim ng impluwensya ng mga modifier sa enzyme, ang reaksyon ay maaaring mapabilis (sa kasong ito ay tinatawag silang mga activator) o bumagal (sa kasong ito ay tinatawag silang mga inhibitor).
Pag-activate ng enzyme
Ang pag-activate ng enzyme ay natutukoy sa pamamagitan ng pagpabilis ng mga biochemical na reaksyon na nangyayari pagkatapos ng pagkilos ng modifier. Ang isang pangkat ng mga activator ay binubuo ng mga sangkap na nakakaapekto sa rehiyon ng aktibong sentro ng enzyme. Kabilang dito ang mga enzyme cofactor at substrates. Ang mga cofactor (metal ions at coenzymes) ay hindi lamang mga obligadong elemento ng istruktura ng mga kumplikadong enzyme, kundi pati na rin ang kanilang mga activator.
Ang mga metal ions ay medyo tiyak na mga activator. Kadalasan, ang ilang mga enzyme ay nangangailangan ng mga ions ng hindi isa, ngunit ilang mga metal. Halimbawa, ang Na^K^-ATPase, na nagdadala ng mga monovalent na kasyon sa buong cell membrane, ay nangangailangan ng magnesium, sodium at potassium ions bilang mga activator.
Ang pag-activate sa mga metal ions ay nangyayari sa pamamagitan ng iba't ibang mekanismo. Sa ilang mga enzyme sila ay bahagi ng catalytic site. Sa ilang mga kaso, pinadali ng mga nonnon ng metal ang pagbubuklod ng substrate sa aktibong sentro ng enzyme, na bumubuo ng isang uri ng tulay. Kadalasan ang metal ay hindi pinagsama sa enzyme, ngunit sa substrate, na bumubuo ng isang metal-substrate complex, na kung saan ay lalong kanais-nais para sa pagkilos ng enzyme.
Ang pagtitiyak ng pakikilahok ng mga coenzymes sa pagbubuklod at catalysis ng substrate ay nagpapaliwanag ng kanilang pag-activate ng mga reaksyon ng enzymatic. Ang epekto ng pag-activate ng mga cofactor ay lalong kapansin-pansin kapag kumikilos sa isang enzyme na hindi puspos ng mga cofactor.
Ang substrate ay isa ring activator sa loob ng ilang partikular na limitasyon sa konsentrasyon. Matapos maabot ang saturating na konsentrasyon ng substrate, ang aktibidad ng enzyme ay hindi tumataas. Pinapataas ng substrate ang katatagan ng enzyme at pinapadali ang pagbuo ng nais na conform ng aktibong sentro ng enzyme. ,
Ang mga metal ions, coenzymes at ang kanilang mga precursor at aktibong analogue, ang mga substrate ay maaaring gamitin sa pagsasanay bilang mga gamot na nagpapagana ng mga enzyme.
Ang pag-activate ng ilang mga enzyme ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng mga pagbabago na hindi nakakaapekto sa aktibong sentro ng kanilang mga molekula. Maraming mga opsyon para sa naturang pagbabago ay posible: 1) activation ng isang hindi aktibong precursor - proenzyme, o zymogen; 2) pag-activate sa pamamagitan ng paglakip ng anumang partikular na pangkat ng pagbabago sa molekula ng enzyme; 3) pag-activate sa pamamagitan ng dissociation ng hindi aktibong protina-aktibong enzyme complex.
Pagpigil sa enzyme
Ang mga inhibitor ay may malaking interes para sa pag-unawa sa mekanismo ng enzymatic catalysis. Ang paggamit ng iba't ibang mga sangkap na nagbubuklod sa mga functional na grupo ng contact at catalytic na mga site ng aktibong sentro ng enzyme ay maaaring linawin ang kahalagahan ng ilang mga grupo na kasangkot sa catalysis. Ang mga inhibitor ay nagpapahintulot sa amin na maunawaan hindi lamang ang kakanyahan ng enzymatic catalysis, ngunit ito rin ay isang natatanging tool para sa pag-aaral ng papel ng mga indibidwal na reaksiyong kemikal na maaaring partikular na i-off gamit ang isang inhibitor ng isang ibinigay na enzyme. Ang pag-aaral ng pagsugpo sa mga reaksyon ng enzymatic ay praktikal na kahalagahan para sa pagsasaliksik at pag-decipher ng mekanismo ng pagkilos. mga gamot, pestisidyo, atbp.
Dapat kang maging maingat kapag gumagamit ng terminong inhibitor, ibig sabihin lamang ang sangkap na nagdudulot ng partikular na pagbaba sa aktibidad ng enzyme. Ang katotohanan na ang isang reaksyon ay inhibited ay hindi nangangahulugan na tayo ay nakikipag-ugnayan sa isang inhibitor. Ang anumang mga denaturing agent ay pumipigil din sa reaksyon ng enzymatic. Samakatuwid, sa kaso ng pagkilos ng mga denaturing substance, mas tama na magsalita hindi tungkol sa "pagbabawal", ngunit sa "inactivation". Kadalasan ang isang sangkap sa maliliit na konsentrasyon ay isang inhibitor, at sa malalaking konsentrasyon ito ay isang inactivator, kaya ang dibisyon na ito ay sa ilang mga lawak arbitrary.
Ang mga inhibitor ay pangunahing nailalarawan sa pamamagitan nito karaniwang tampok, bilang ang lakas ng pagbubuklod sa enzyme. Sa batayan na ito, ang mga inhibitor ay nahahati sa dalawang grupo: nababaligtad at hindi maibabalik. Ang pamantayan para sa pagpapanumbalik ng aktibidad ng enzyme pagkatapos ng dialysis o isang malakas na pagbabanto ng isang solusyon ng enzyme na may inhibitor ay nagpapahintulot sa isa na uriin ang isang inhibitor sa isa sa dalawang grupo. Ang mga hindi maibabalik na inhibitor ay mahigpit na nagbubuklod sa enzyme, at pagkatapos ng mga pamamaraang ito, ang aktibidad ng enzyme ay hindi naibalik. Sa kabaligtaran, ang enzyme-reversible inhibitor complex ay marupok at mabilis na naghihiwalay. Ang aktibidad ng enzyme ay naibalik.
Ayon sa mekanismo ng pagkilos, ang mga enzyme inhibitor ay nahahati sa mga pangunahing uri: 1) mapagkumpitensya: 2) hindi mapagkumpitensya; 3) hindi mapagkumpitensya, 4) substrate; 5) allosteric
Ang mapagkumpitensyang pagsugpo ay ang pagsugpo ng isang reaksyong enzymatic na sanhi ng pagbubuklod sa aktibong sentro ng isang enzyme ng isang inhibitor na katulad ng istraktura sa substrate at pinipigilan ang pagbuo ng isang enzyme-substrate complex. Sa mapagkumpitensyang pagsugpo, ang inhibitor at substrate, na magkatulad sa istraktura, ay nakikipagkumpitensya para sa aktibong sentro ng enzyme. Ang tambalang may mas maraming molekula ay nagbubuklod sa aktibong sentro. Alinman sa isang substrate o isang inhibitor ay nauugnay sa enzyme, kaya para sa ganitong uri ng pagsugpo ay may sumusunod na equation:
kung saan ako ay isang inhibitor; EI - enzyme-inhibitor complex. Ngunit sa panahon ng mapagkumpitensyang pagsugpo, ang isang ternary complex na ESI (enzyme - substrate - inhibitor) ay hindi kailanman nabuo, na kung saan ay kung paano naiiba ang ganitong uri ng pagsugpo sa iba.
Ang pagsugpo ay nangyayari dahil sa katotohanan na ang substrate-like inhibitor ay nagbubuklod sa ilang mga molekula ng enzyme na hindi na makakabuo ng enzyme-substrate complex. Maaaring alisin ang pagsugpo sa pamamagitan ng paggamit ng labis na substrate, na nagpapalipat-lipat ng inhibitor mula sa mga aktibong sentro ng mga molekula ng enzyme, at sa gayon ay maibabalik ang kanilang kakayahang mag-catalyze.
Dahil sa pagkakapareho ng mapagkumpitensyang inhibitor sa substrate, ang naturang pagsugpo ay tinatawag ding isosteric.Ang mga mapagkumpitensyang (isosteric) na inhibitor ay maaaring mga metabolite, ang akumulasyon nito ay kumokontrol sa aktibidad ng mga enzyme, at mga dayuhang sangkap.
Ang isang halimbawa ng mapagkumpitensyang pagsugpo ay ang epekto ng iba't ibang mga sangkap sa aktibidad ng succinate dehydrogenase. Ang enzyme na ito ay bahagi ng cyclic enzyme system - ang Krebs cycle. Ang natural na substrate nito ay succinate, at ang isang katulad na mapagkumpitensyang inhibitor ay oxaloacetate, isang intermediate na produkto ng parehong Krebs cycle:
OOCt-CHJ- CH*-SOSG -OOC-C-CHJ-COO-
Ang isang katulad na mapagkumpitensyang inhibitor ng succinate dehydrogenase ay malonic acid, kadalasang ginagamit sa biochemical studies. Sa Fig. 26 schematically nagpapakita ng mekanismo ng kumpetisyon sa pagitan ng succinate at malonate para sa enzyme.
Ang isang malinaw na halimbawa ng mapagkumpitensyang pagsugpo ay ang epekto ng isang pangkat ng mga substrate sa mga enzyme na may pagtitiyak ng substrate ng grupo. Ang mga quasi-substrate ay mapagkumpitensyang mga inhibitor ng mga enzyme na may paggalang sa mga tunay na substrate.
Ang aksyon ng marami ay nakabatay sa prinsipyo ng pagsugpo sa kompetisyon. mga gamot na pharmacological, mga pestisidyo na ginagamit upang patayin ang mga peste sa agrikultura, at mga ahente ng chemical warfare.
Halimbawa, isang pangkat ng mga anticholinesterase na gamot, na kinabibilangan ng mga derivatives ng quaternary ammonium base at organophosphorus
Ang mga gamot tulad ng proserin, physostigmine, sevin ay pumipigil sa enzyme na baligtarin, at phosphorus
organoformic na paghahanda tulad ng armin, nibufin, chlorophos. Ang 4arina at zoma ay kumikilos nang hindi maibabalik, na nagpo-phosphorylate sa catalytic group ng enzyme. Bilang resulta ng kanilang pagkilos, ang acetylcholine ay naipon sa mga synapses na iyon kung saan ito ay isang tagapamagitan ng nervous excitation, ibig sabihin, ang katawan ay nalason ng naipon na acetylcholine. Ang epekto ng nababaligtad na mga inhibitor ay unti-unting nawawala, dahil ang mas maraming acetylcholine ay naipon, mas mabilis nitong inilipat ang inhibitor mula sa aktibong sentro ng cholinesterase. Walang toxicity nababaligtad na mga inhibitor hindi maihahambing na mas mataas, samakatuwid ang mga ito ay ginagamit upang kontrolin ang mga peste sa agrikultura, mga insekto sa sambahayan at mga daga (halimbawa, chlorophos) at bilang mga ahente sa pakikipagdigma ng kemikal (halimbawa, sarin, soman, atbp.).
Sa pamamagitan ng piling pag-off ng isa o isa pang enzyme, posible na magsagawa ng isang natatanging pagsusuri ng pakikilahok ng isang partikular na enzyme sa metabolismo. Ang kababalaghan ng mapagkumpitensyang pagsugpo ay nagbubukas ng posibilidad ng paghahanap ng mga antimetabolite na, na may katulad na pagsasaayos sa totoong substrate, ay maaaring mahulog sa kategorya ng mga mapagkumpitensyang inhibitor. Ang mga antimetabolite ay nangangako bilang mga tiyak na ahente ng pharmacological.
Gayunpaman, hindi natin dapat kalimutan na ang mga mapagkumpitensyang relasyon ay posible hindi lamang sa pagitan ng substrate at ng inhibitor, kundi pati na rin sa pagitan ng inhibitor at coenzyme.
Ang mga anticoenzymes (mga analog ng coenzymes na hindi kayang gampanan ang kanilang function) ay kumikilos din bilang mapagkumpitensyang mga inhibitor, na hindi pinapagana ang mga molekula ng enzyme kung saan sila pinagsama. Ang mga anticoenzyme (o ang kanilang mga precursor na antivitamin) ay malawakang ginagamit sa biochemical na pananaliksik, at sa medikal na kasanayan bilang mabisang mga gamot.
Ang non-competitive inhibition ng enzymes ay inhibition na nauugnay sa impluwensya ng inhibitor sa catalytic transformation, ngunit hindi sa pagbubuklod ng substrate sa enzyme. Ang isang non-competitive inhibitor ay direktang nagbubuklod sa mga catalytic na grupo ng aktibong site ng enzyme, "o, sa pamamagitan ng pagbubuklod sa enzyme sa labas ng aktibong sentro, binabago ang conformation
mation ng aktibong sentro sa paraang nakakaapekto ito sa istraktura ng catalytic site, na nakakasagabal sa pakikipag-ugnayan ng substrate dito. Dahil ang isang noncompetitive inhibitor ay hindi nakakaapekto sa substrate binding, sa kaibahan sa competitive inhibition, ang pagbuo ng ternary ESI complex ay sinusunod ayon sa equation.
E + S + I - ESI
Gayunpaman, ang kumplikadong ito ay hindi na-convert sa mga produkto.
Ang mga non-competitive inhibitors ay, halimbawa, mga cyanides, na mahigpit na nagbubuklod sa ferric iron, na bahagi ng catalytic site ng heme enzyme, cytochrome oxidase. Ang blockade ng enzyme na ito ay pinapatay ang respiratory chain, at ang cell ay namatay. Kabilang sa mga non-competitive enzyme inhibitors ang mga heavy metal ions at ang kanilang mga organic compound. Samakatuwid ions mabigat na bakal Ang mercury, lead, cadmium, arsenic at iba pa ay lubhang nakakalason. Hinaharang nila, halimbawa, ang mga pangkat ng SH na kasama sa catalytic site ng