Ang mga coenzyme sa mga catalytic na reaksyon ay nagdadala ng iba't ibang grupo ng mga atom, electron o proton. Ang mga coenzyme ay nagbubuklod sa mga enzyme:
Covalent bond;
Ionic bond;
Hydrophobic na pakikipag-ugnayan, atbp.
Ang isang coenzyme ay maaaring maging isang coenzyme para sa ilang mga enzyme. Maraming mga coenzyme ay multifunctional (halimbawa, NAD, PF). Ang pagtitiyak ng holoenzyme ay nakasalalay sa apoenzyme.
Ang lahat ng mga coenzymes ay nahahati sa dalawang malalaking grupo: bitamina at hindi bitamina.
Coenzymes ng likas na bitamina– bitamina derivatives o kemikal na pagbabago ng mga bitamina.
1st group: thiamine – mga derivatives ng bitamina B1. Kabilang dito ang:
Thiamine monophosphate (TMP);
Thiamine diphosphate (TDP) o thiamine pyrophosphate (TPP) o cocarboxylase;
Thiamine triphosphate (TTP).
Ang TPF ay may pinakamalaking biological na kahalagahan. Bahagi ng keto acid decarboxylase: PVK, a-ketoglutaric acid. Ang enzyme na ito ay pinapagana ang pagtanggal ng CO 2.
Ang Cocarboxylase ay nakikilahok sa reaksyon ng transketolase mula sa pentose phosphate cycle.
Pangkat 2: flavin coenzymes, bitamina B2 derivatives. Kabilang dito ang:
- flavin mononucleotide (FMN);
- flavin adenine dinucleotide (FAD).
Ang Rebitol at isoaloxazine ay bumubuo ng bitamina B2. Ang bitamina B2 at ang phosphorus residue ay bumubuo ng FMN. Ang FMN ay pinagsama sa AMP upang bumuo ng FAD.
[kanin. ang isoaloxazine ring ay konektado sa rebitol, rebitol sa phosphorus, at phosphorus sa AMP]
Ang FAD at FMN ay mga coenzymes ng dehydrogenases. Ang mga enzyme na ito ay pinapagana ang pag-alis ng hydrogen mula sa substrate, i.e. lumahok sa mga reaksyon ng oxidation-reduction. Halimbawa, SDH - succinate dehydrogenase - catalyzes ang pagbabago ng succinic acid sa fumaric acid. Ito ay isang enzyme na umaasa sa FAD. [kanin. COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (sa itaas ng arrow - SDH, sa ibaba - FAD at FADN 2) COOH-CH=CH-COOH]. Ang mga flavin enzymes (flavin-dependent DGs) ay naglalaman ng FAD, na siyang pangunahing pinagmumulan ng mga proton at electron. Sa proseso ng kemikal mga reaksyon Ang FAD ay nagiging FADN 2. Ang gumaganang bahagi ng FAD ay ang 2nd ring ng isoaloxazine; sa proseso ng kemikal Ang reaksyon ay nagsasangkot ng pagdaragdag ng dalawang atomo ng hydrogen sa mga nitrogen at ang muling pagsasaayos ng mga dobleng bono sa mga singsing.
Pangkat 3: pantothenic coenzymes, bitamina B3 derivatives – pantothenic acid. Ang mga ito ay bahagi ng coenzyme A, NS-CoA. Ang coenzyme A na ito ay isang coenzyme ng acyltransferases, kung saan inililipat nito ang iba't ibang grupo mula sa isang molekula patungo sa isa pa.
Pangkat 4: nicotinamide, derivatives ng bitamina PP - nicotinamide:
Mga Kinatawan:
Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD);
Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP).
Ang mga coenzymes NAD at NADP ay mga coenzymes ng dehydrogenases (NADP-dependent enzymes), halimbawa malateDH, isocitrateDH, lactateDH. Makilahok sa mga proseso ng dehydrogenation at mga reaksyon ng redox. Sa kasong ito, nagdaragdag ang NAD ng dalawang proton at dalawang electron, at nabuo ang NADH2.
kanin. working group NAD at NADP: pagguhit ng bitamina PP, kung saan ang isang H atom ay nakakabit at bilang isang resulta ay nangyayari ang muling pagsasaayos ng mga double bond. Isang bagong configuration ng bitamina PP + H + ] ang iginuhit
Pangkat 5: pyridoxine derivatives ng bitamina B6. [kanin. pyridoxal. Pyridoxal + phosphorus = pyridoxal phosphate]
- pyridoxine;
- pyridoxal;
- pyridoxamine.
Ang mga form na ito ay interconverted sa panahon ng mga reaksyon. Kapag ang pyridoxal ay tumutugon sa phosphoric acid, ang pyridoxal phosphate (PP) ay nakuha.
Ang PF ay isang coenzyme ng aminotransferases, naglilipat ng isang amino group mula sa AA patungo sa isang keto acid - reaksyon transaminasyon. Ang mga derivatives ng bitamina B6 ay kasama rin bilang mga coenzymes sa AA decarboxylase.
Mga non-vitamin coenzymes- mga sangkap na nabuo sa panahon ng metabolismo.
1) Nucleotides– UTF, UDF, TTF, atbp. Ang UDP-glucose ay pumapasok sa glycogen synthesis. Ang UDP-hyaluronic acid ay ginagamit para sa neutralisasyon iba't ibang sangkap sa mga transver reactions (glucouronyl transferase).
2) Mga derivative ng porphyrin(heme): catalase, peroxidase, cytochromes, atbp.
3) Mga peptide. Ang Glutathione ay isang tripeptide (GLU-CIS-GLY), ito ay kasangkot sa tungkol sa mga reaksyon, ay isang coenzyme ng oxidoreductases (glutathione peroxidase, glutathione reductase). 2GSH“(sa itaas ng arrow 2H) G-S-S-G. Ang GSH ay ang pinababang anyo ng glutathione, at ang G-S-S-G ay ang na-oxidized na anyo.
4) Mga ion ng metal, halimbawa, ang Zn 2+ ay bahagi ng enzyme AlDH (alcohol dehydrogenase), Cu 2+ - amylase, Mg 2+ - ATPase (halimbawa, myosin ATPase).
Maaaring lumahok sa:
Attachment ng enzyme substrate complex;
Sa catalysis;
Pagpapatatag ng pinakamainam na conform ng aktibong sentro ng enzyme;
Pagpapatatag ng quaternary na istraktura.
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 na metabolic na produkto, kaya walang kakulangan ng mga coenzyme na ito sa ilalim ng mga kondisyon ng physiological, at ang pag-andar ng mga enzyme kung saan nauugnay ang mga ito ay hindi napinsala.
| . 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 catalyzes ang pagkasira ng citrate, at ang Pf ay isang coenzyme ng acyl-transfer protein synthetase mga fatty acid.
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. Ang Cobalt, na matatagpuan sa gitna ng corrin ring, ay maaaring magkaroon ng iba't ibang estado ng 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 quinoid compound, ubiquinone, o coenzyme Q (KoQ), pati na rin ang analogue na plastoquinone nito, na nasa mga organismo ng halaman. 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 (nalalabi acetic acid at mas mataas na fatty acid) 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 ng iba't ibang mga 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 reactions ng natural (halimbawa, bilirubin) at mga banyagang sangkap, CDP-choline ay isang choline donor 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 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. kaya lang normal na paggana ang 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, alkalina 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 ng isang partikular na grupo ng 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 conversion mga likas na sangkap, droga 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 ibang salita, " butas ng susian", ayon kay Koshland, ay gawa sa isang malleable na materyal at samakatuwid ay tumatagal ng pangwakas na hugis ng isang "susi" kapag nakontak.
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 mas malaki ang bilang ng mga molekula ng isang ibinigay na enzyme sa isang selula ng 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 pH na pinakamainam na malapit sa neutral, ibig sabihin, kasabay ng mga halagang pisyolohikal 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 muscular work, naipon ang lactic acid, na pansamantalang nagbabago sa pH ng kapaligiran mga selula ng kalamnan sa acidic side, 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. Sa pagtaas ng temperatura ng kapaligiran, ang rate ng reaksyon ng enzymatic ay tumataas, na umaabot sa maximum sa ilan 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 naipon ng katawan sustansya at pagbaba ng 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.
Tumaas na temperatura ng katawan ( febrile state), halimbawa sa panahon ng mga impeksyon, pinapabilis ang 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 na humigit-kumulang 39-40°C, ang maaksayang paggamit ng mga endogenous substrates sa mga selula ng isang may sakit na organismo ay dapat na mapunan ng 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.
Para sa tamang sukat aktibidad ng 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 tagal ng 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 posible na kontrolin ang rate ng daloy mga reaksiyong kemikal sa organismo. 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 ng 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 prinsipyo ng mapagkumpitensyang pagsugpo ay ang batayan para sa pagkilos ng maraming mga pharmacological na gamot, mga pestisidyo na ginagamit upang sirain ang mga peste sa agrikultura, at mga ahente ng pakikidigmang kemikal.
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. Ang toxicity ng mga hindi maibabalik na inhibitor ay hindi maihahambing na mas mataas, kaya ginagamit ang mga ito upang kontrolin ang mga peste sa agrikultura, mga insekto sa sambahayan at mga daga (halimbawa, chlorophos) at bilang mga ahente ng chemical warfare (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 anticoenzymes (o ang kanilang mga precursor, antivitamins) ay malawakang ginagamit kapwa sa biochemical research at sa medikal na kasanayan bilang mabisang 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, ang mabibigat na metal ions ng mercury, lead, cadmium, arsenic at iba pa ay lubhang nakakalason. Hinaharang nila, halimbawa, ang mga pangkat ng SH na kasama sa catalytic site ng
Upang ma-convert ang enerhiya na nilalaman ng mga fatty acid sa enerhiya ng mga ATP bond, mayroong isang metabolic pathway para sa oksihenasyon ng mga fatty acid sa CO 2 at tubig, na malapit na nauugnay sa tricarboxylic acid cycle at ang respiratory chain. Ang landas na ito ay tinatawag β-oksihenasyon, dahil Ang oksihenasyon ng 3rd carbon atom ng fatty acid (β-position) sa isang carboxyl group ay nangyayari, at sa parehong oras ang acetyl group, kabilang ang C 1 at C 2 ng orihinal na fatty acid, ay natanggal mula sa acid.
Elementarya na diagram ng β-oxidation
Nagaganap ang mga reaksyon ng β-oxidation sa mitochondria karamihan sa mga selula sa katawan (maliban sa mga selula ng nerbiyos). Ang mga fatty acid na pumapasok sa cytosol mula sa dugo o lumalabas sa panahon ng lipolysis ng kanilang sariling mga intracellular TAG ay ginagamit para sa oksihenasyon. Ang pangkalahatang equation para sa oksihenasyon ng palmitic acid ay ang mga sumusunod:
Palmitoyl-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H 2 O + 7HS-KoA → 8Acetyl-SCoA + 7FADH 2 + 7NADH
Mga yugto ng oksihenasyon ng fatty acid
1. Bago tumagos sa mitochondrial matrix at mag-oxidize, ang fatty acid ay dapat buhayin sa cytosol. Ito ay nagagawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng coenzyme A dito upang bumuo ng acyl-SCoA. Ang Acyl-SCoA ay isang high-energy compound. Ang irreversibility ng reaksyon ay nakamit sa pamamagitan ng hydrolysis ng diphosphate sa dalawang molekula ng phosphoric acid.
Ang Acyl-SCoA synthetases ay matatagpuan sa endoplasmic reticulum, sa panlabas na lamad ng mitochondria at sa loob ng mga ito. Mayroong malawak na hanay ng mga synthetases na tiyak para sa iba't ibang fatty acid.
Ang reaksyon ng pag-activate ng fatty acid
2. Ang Acyl-SCoA ay hindi makadaan sa mitochondrial membrane, kaya may paraan para dalhin ito kasama ng isang tulad-bitamina na sangkap na carnitine. Mayroong isang enzyme sa panlabas na lamad ng mitochondria carnitine acyltransferase I.
Carnitine-dependent na transportasyon ng mga fatty acid sa mitochondrion
Ang carnitine ay na-synthesize sa atay at bato at pagkatapos ay dinadala sa ibang mga organo. Sa intrauterine panahon at sa mga unang taon Sa buhay, ang kahalagahan ng carnitine para sa katawan ay napakahusay. Supply ng enerhiya sistema ng nerbiyos ng mga bata ang katawan at, sa partikular, ang utak ay isinasagawa dahil sa dalawang parallel na proseso: carnitine-dependent oxidation ng fatty acids at aerobic oxidation ng glucose. Ang carnitine ay kinakailangan para sa paglaki ng utak at spinal cord, para sa pakikipag-ugnayan ng lahat ng bahagi ng sistema ng nerbiyos na responsable para sa paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga kalamnan. May mga pag-aaral na nag-uugnay sa kakulangan sa carnitine ng mga bata paralisis ng tserebral at kababalaghan" kamatayan sa duyan".
Ang mga maliliit na bata, mga sanggol na wala sa panahon at mga batang mababa ang timbang sa kapanganakan ay lalong sensitibo sa kakulangan sa carnitine. Ang kanilang mga endogenous reserves ay mabilis na nauubos sa ilalim ng iba't ibang nakababahalang sitwasyon (mga nakakahawang sakit, gastrointestinal disorder, mga karamdaman sa pagpapakain). Ang biosynthesis ng carnitine ay mahigpit na limitado dahil sa mababang masa ng kalamnan, at ang paggamit mula sa mga regular na pagkain ay hindi makapagpanatili ng sapat na antas sa dugo at mga tisyu.
3. Pagkatapos magbigkis sa carnitine, ang fatty acid ay dinadala sa buong lamad sa pamamagitan ng translocase. Dito sa sa loob Ang membrane enzyme carnitine acyltransferase II ay muling bumubuo ng acyl-SCoA, na pumapasok sa β-oxidation pathway.
4. Ang proseso mismo β-oksihenasyon binubuo ng 4 na reaksyong paulit-ulit na paikot. Nangyayari ang mga ito nang sunud-sunod oksihenasyon(acyl-SCoA dehydrogenase), hydration(enoyl-SCoA hydratase) at muli oksihenasyon 3rd carbon atom (hydroxyacyl-SCoA dehydrogenase). Sa huli, ang reaksyon ng transferase, ang acetyl-SCoA ay na-cleaved mula sa fatty acid. Ang HS-CoA ay idinagdag sa natitirang (pinaikli ng dalawang carbon) fatty acid, at ito ay bumalik sa unang reaksyon. Ito ay paulit-ulit hanggang sa huling cycle ay makagawa ng dalawang acetyl-SCoAs.
Pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon ng β-oxidation ng mga fatty acid
Pagkalkula ng balanse ng enerhiya ng β-oxidation
Noong nakaraan, kapag kinakalkula ang kahusayan ng oksihenasyon, ang koepisyent ng P/O para sa NADH ay kinuha na katumbas ng 3.0, para sa FADH 2 – 2.0.
Ayon sa modernong data, ang halaga ng P/O coefficient para sa NADH ay tumutugma sa 2.5, para sa FADH 2 – 1.5.
Kapag kinakalkula ang dami ng ATP na nabuo sa panahon ng β-oxidation ng mga fatty acid, kinakailangang isaalang-alang:
- ang dami ng acetyl-SCoA na nabuo ay tinutukoy ng karaniwang dibisyon ng bilang ng mga carbon atom sa fatty acid sa pamamagitan ng 2.
- numero β-oxidation cycle. Ang bilang ng mga β-oxidation cycle ay madaling matukoy batay sa konsepto ng isang fatty acid bilang isang chain ng dalawang-carbon units. Ang bilang ng mga break sa pagitan ng mga unit ay tumutugma sa bilang ng mga β-oxidation cycle. Ang parehong halaga ay maaaring kalkulahin gamit ang formula (n/2 -1), kung saan ang n ay ang bilang ng mga carbon atom sa acid.
- bilang ng double bond sa isang fatty acid. Sa unang reaksyon ng β-oxidation, nabuo ang isang dobleng bono na may partisipasyon ng FAD. Kung mayroon nang double bond sa fatty acid, hindi na kailangan ang reaksyong ito at hindi nabuo ang FADN 2. Ang bilang ng nawalang FADN 2 ay tumutugma sa bilang ng mga double bond. Ang natitirang mga reaksyon ng cycle ay nagpapatuloy nang walang mga pagbabago.
- ang halaga ng enerhiya ng ATP na ginugol sa activation (palaging tumutugma sa dalawang high-energy bond).
Halimbawa. Oksihenasyon ng palmitic acid
- dahil mayroong 16 na carbon atoms, ang β-oxidation ay gumagawa 8 molekula ng acetyl-SCoA. Ang huli ay pumapasok sa TCA cycle; kapag ito ay na-oxidize sa isang pagliko ng cycle, 3 molekula ng NADH (7.5 ATP), 1 molekula ng FADH 2 (1.5 ATP) at 1 molekula ng GTP ay nabuo, na katumbas ng 10 molekula ng ATP. Kaya, ang 8 molekula ng acetyl-SCoA ay magbibigay ng pagbuo ng 8 × 10 = 80 Mga molekula ng ATP.
- para sa palmitic acid ang bilang ng mga β-oxidation cycle ay 7. Sa bawat cycle, 1 molekula ng FADH 2 (1.5 ATP) at 1 molekula ng NADH (2.5 ATP) ang nagagawa. Pagpasok sa respiratory chain, sa kabuuan ay "nagbibigay" sila ng 4 na molekula ng ATP. Kaya, sa 7 cycle 7 × 4 = 28 ATP molecules ay nabuo.
- dobleng bono sa nakakalasong asido Hindi.
- Ang 1 molekula ng ATP ay ginagamit upang i-activate ang fatty acid, na, gayunpaman, ay hydrolyzed sa AMP, iyon ay, ito ay ginugol 2 macroergic na koneksyon o dalawang ATP.
Kaya, summing up, nakukuha namin 80+28-2 =106 Ang mga molekula ng ATP ay nabuo sa panahon ng oksihenasyon ng palmitic acid.
COENZYMS(syn. mga coenzymes) - mababang molekular na timbang na mga organikong compound ng biological na pinagmulan, kinakailangan bilang karagdagang mga tiyak na bahagi (cofactors) para sa catalytic na pagkilos ng isang bilang ng mga enzyme. Maraming bitamina ang derivatives ng mga bitamina. Ang Biol, ang epekto ng isang makabuluhang pangkat ng mga bitamina (pangkat B) ay tinutukoy ng kanilang pagbabago sa mga bitamina at enzyme sa mga selula ng katawan. Ang mga pagtatangka (at hindi ang mga hindi matagumpay) ay ginawa upang direktang gamitin ang ilang K. upang gamutin. mga layunin. Ang mga paghihirap na lumitaw sa kasong ito ay ang dami ng mga pagpapasiya ng nilalaman ng K. sa dugo at mga organo ay hindi palaging ginagawa, at kahit na mas madalas ang aktibidad ng mga enzyme na synthesize o sumisira sa K. na pinag-aaralan ay tinutukoy sa normal at pathological. kundisyon. Kapag ang kakulangan ng isa o ibang bitamina ay natuklasan sa anumang sakit, kadalasang sinusubukan nilang alisin ito sa pamamagitan ng pagpapapasok ng kaukulang bitamina sa katawan. Ngunit kung ang mga sistema para sa synthesis ng nawawalang bitamina ay nagambala, na kadalasang nangyayari, kung gayon ang pagpapakilala ng naturang bitamina ay nawawala ang kahulugan nito: therapeutic effect maaari lamang makuha sa pamamagitan ng pagpapakilala ng nawawalang coenzyme. Kasama si lech. mga layunin, cocarboxylase (tingnan ang Thiamine), FAD, mga anyo ng coenzyme ng bitamina B 12 (tingnan ang Cyanocobalamin) at ilang iba pang K ay ginagamit. Para sa layuning ito, ang K. ay pinangangasiwaan nang parenteral, ngunit kahit na sa ilalim ng kundisyong ito ay hindi palaging kumpiyansa na maaari silang tumagos sa site ng kanilang pagkilos (sa intracellular na kapaligiran) nang walang paghahati.
Ang pagkakaroon ng isang maliit na pier. timbang, K., sa kaibahan sa mga biocatalyst ng protina (enzymes), ay nailalarawan sa pamamagitan ng thermal stability at accessibility sa dialysis. Ang mga chromogen sa paghinga ng mga halaman (polyphenols), glutamine acid, ornithine, bisphosphates (diphosphates) ng glucose at glycerol acid at iba pang mga metabolite na kumikilos sa ilalim ng ilang mga pangyayari bilang mga cofactor ng mga proseso ng paglilipat ng enzymatic ay madalas na tinutukoy bilang K. ng mga kaukulang proseso. Mas tama na ilapat ang terminong "coenzyme" lamang sa mga compound, biol, na ang pag-andar ay nabawasan nang buo o nakararami sa kanilang partikular na pakikilahok sa pagkilos ng mga enzyme (tingnan).
Ang terminong "coenzyme" ay iminungkahi ni G. Bertrand noong 1897 upang italaga ang function ng mga manganese salts, na itinuturing niyang isang tiyak na cofactor ng phenolase (laccase); gayunpaman, ngayon ay hindi kaugalian na uriin ang mga di-organikong bahagi ng mga sistema ng enzyme bilang K. Ang pagkakaroon ng true (organic) K. ay unang itinatag ng Ingles. mga biochemist na sina A. Harden at W. Young noong 1904, na nagpakita na ang dialysis ay nag-aalis ng thermostable na organikong sangkap na kinakailangan para sa pagkilos ng enzyme complex na nag-catalyze ng alcoholic fermentation mula sa enzyme extracts ng yeast cells (tingnan). Ang auxiliary fermentation catalyst na ito ay pinangalanang cosimase nina Harden at Young; ang istraktura nito ay itinatag noong 1936 sa mga laboratoryo ng H. Euler-Helpin at O. Warburg na halos magkasabay.
Ang mekanismo ng pagkilos ng K. ay hindi pareho. Sa maraming kaso, kumikilos sila bilang mga intermediate acceptor (transporter) ng ilang mga kemikal. mga pangkat (phosphate, acyl, amine, atbp.), hydrogen atoms o electron. Sa ibang mga kaso, ang K. ay lumahok sa pag-activate ng mga molekula ng mga substrate ng mga reaksyong enzymatic, na bumubuo ng mga reaktibong intermediate na compound na may mga molekulang ito. Sa anyo ng naturang mga compound, ang mga substrate ay sumasailalim sa ilang mga pagbabagong enzymatic; Ito ang mga pag-andar ng glutathione (tingnan) bilang isang coenzyme ng glyoxalase at formaldehyde dehydrogenase, CoA - sa isang bilang ng mga pagbabagong-anyo ng mga fatty acid (tingnan) at iba pa organikong kit atbp.
Ang tipikal na K. ay bumubuo ng mga marupok, malakas na dissociated na mga compound na may mga tiyak na protina (apoenzymes) ng mga natutunaw na enzyme, kung saan madali silang mahihiwalay sa pamamagitan ng dialysis (tingnan) o gel filtration (tingnan). Sa maraming mga reaksyon ng paglilipat ng grupo na nagaganap sa ilalim ng conjugate action ng dalawang enzyme protein, ang alternating reversible na pagdaragdag ng K particle sa mga molekula ng mga protinang ito ay nangyayari sa dalawang anyo - acceptor at donor (halimbawa, oxidized at reduced, phosphorylated at non-phosphorylated. ). Ang diagram sa ibaba ay nagpapakita (sa isang medyo pinasimple na anyo) ang mekanismo ng reversible hydrogen transfer sa pagitan ng isang hydrogen donor molecule (AH2) at isang acceptor molecule (B) sa ilalim ng pagkilos ng dalawang dehydrogenases (Pha at Pb) at isang coenzyme (Co):
Kabuuang reaksyon:
Sa buong cycle ng proseso ng redox (mga reaksyon 1-6), ang coenzyme codedehydrogenase ay hindi nagbabago at hindi kasama sa balanse ng mga produkto ng reaksyon, ibig sabihin, ito ay nagsisilbing isang katalista. Kung ang sunud-sunod na mga yugto ng cycle ay isinasaalang-alang, ang bawat isa ay nagaganap na may partisipasyon ng isang enzyme (mga reaksyon 1-3 at 4-6), kung gayon ang Co at CoH2 ay kumikilos sa isang par sa mga molekula na AN2, A, B, BN2 bilang pangalawang substrate . Sa parehong kahulugan, ang pagkakaiba sa pagitan ng mga substrate at dissociating compound na kasangkot sa mga pinagsamang reaksyon ng paglipat ng pospeyt, acyl, glycosyl at iba pang mga grupo ay kamag-anak.
Sa maraming dalawang sangkap na enzyme, na binuo tulad ng mga proteid, ang apoenzyme ay bumubuo ng isang malakas, mahirap na ihiwalay na tambalan na may isang non-protein na thermostable na bahagi. Ang mga non-protein na bahagi ng mga enzyme na protina, na karaniwang tinatawag na prosthetic group (hal., flavin nucleotides, pyridoxal phosphate, metalloporphyrins), ay nakikipag-ugnayan sa substrate, na natitira sa buong reaksyon ng enzymatic bilang bahagi ng isang hindi nalutas na molekula ng isang protina. Ang terminong "coenzyme" ay karaniwang pinalawak sa kemikal na pakikipag-ugnayan sa mga molekula ng substrate, mahigpit na nakagapos na mga organikong prosthetic na grupo ng mga enzyme, na mahirap makilala mula sa madaling paghihiwalay ng mga enzyme, dahil may mga unti-unting paglipat sa pagitan ng dalawang uri ng cofactor.
Sa parehong paraan, imposibleng gumuhit ng isang matalim na linya sa pagitan ng K. at ilang mga intermediate na metabolic na produkto (metabolites), na sa mga proseso ng enzymatic ay kumikilos alinman bilang mga ordinaryong substrate na sumasailalim sa isang karaniwang hindi maibabalik na pagbabago sa prosesong ito, o bilang kinakailangang mga auxiliary catalyst para sa nauugnay na mga pagbabagong enzymatic, kung saan lumalabas ang mga metabolite na ito nang hindi nagbabago. Ang ganitong uri ng mga metabolite ay maaaring magsilbing intermediate acceptors ng ilang partikular na grupo sa mga proseso ng paglilipat ng enzymatic na nagpapatuloy katulad ng prosesong inilalarawan sa itaas (halimbawa, ang papel ng polyphenols bilang mga carrier ng hydrogen sa paghinga ng mga selula ng halaman, ang papel ng glutamic acid sa paglilipat ng mga grupo ng amine sa pamamagitan ng mga reaksyon ng transamination at iba pa), o sa mas kumplikadong cyclic transformations na kinasasangkutan ng ilang enzymes (isang halimbawa ay ang function ng ornithine sa cycle ng pagbuo ng urea). Ang tulad ng coenzyme na epekto ng 1,6-bisphosphoglucose ay medyo naiiba; ito ay nagsisilbing isang kinakailangang cofactor at sa parehong oras ay isang intermediate na hakbang sa proseso ng intermolecular transfer ng mga residue ng pospeyt sa panahon ng interconversion ng 1-phosphoglucose at 6 -phosphoglucose sa ilalim ng pagkilos ng phosphoglucomutase, kapag ang molekula ng cofactor ay nagbabago sa isang molekula sa huling produkto, na nagbibigay ng isang residue ng pospeyt sa orihinal na produkto, kung saan nabuo ang isang bagong molekula ng cofactor. Eksakto ang parehong function ay ginagampanan ng 2,3-bisphosphoglycerol acid sa panahon ng interconversion ng 2-phosphoglycerol at 3-phosphoglycerol acid na catalyzed ng isa pang phosphomutase.
K. ay lubhang magkakaibang sa kimika. istraktura. Gayunpaman, kadalasan sa mga ito ay may mga compound ng dalawang uri: a) nucleotides at ilang iba pang mga organic derivatives ng phosphorus compound; b) peptides at ang kanilang mga derivatives (hal., folic acid, CoA, glutathione). Sa mga hayop at sa maraming microorganism, ang pagbuo ng mga molekula ng serye ng K ay nangangailangan ng mga compound na hindi na-synthesize ng mga organismo na ito at dapat ibigay sa pagkain, ibig sabihin, mga bitamina (tingnan). Ang mga bitamina B na nalulusaw sa tubig ay kadalasang bahagi ng mga bitamina, ang istraktura at mga pag-andar nito ay kilala (ito ay nalalapat sa thiamine, riboflavin, pyridoxal, nicotinamide, pantothenic acid), o maaari silang kumilos bilang mga aktibong molekula ng bitamina (bitamina B 12 , folic acid). Ang parehong marahil ay naaangkop sa iba pang tubig at mga bitamina na natutunaw sa taba, na ang papel sa mga proseso ng biol catalysis ay hindi pa ganap na naipaliwanag.
Ang pinakamahalagang enzyme ay nakalista sa ibaba, na nagpapahiwatig ng kanilang uri ng istraktura at ang mga pangunahing uri ng enzymatic transformations kung saan sila lumahok. Ang mga artikulo tungkol sa indibidwal na K. ay nagbibigay ng mas detalyadong impormasyon tungkol sa kanilang istraktura at mekanismo ng pagkilos.
Mga coenzyme ng kalikasan ng nucleotide. Ang adenyl ribonucleotides (adenosine-5"-mono-, di- at triphosphoric acids) ay kasangkot sa maraming reaksyon ng pag-activate at paglipat ng ortho- at pyrophosphate residues, amino acid (aminoacyl) residues, carbon at sulpuriko acid, pati na rin sa maraming iba pang mga pagbabagong enzymatic. Sa ilang partikular na kaso, ang mga katulad na function ay ginagawa ng mga derivatives ng inosine-5"-phosphoric at guanosine-5"-phosphoric compound.
Ang Guanylic ribonucleotides (guanosine-5"-mono-, di- at triphosphoric acids) ay gumaganap ng papel ng K. sa mga reaksyon ng paglipat ng succinic acid residue (succinyl), ang biosynthesis ng ribonucleoproteins sa microsomes, ang biosynthesis ng adenyl acid mula sa inosine at, posibleng, , sa panahon ng paglilipat ng mannose residues.
Sa biosynthesis ng phosphatides, ang cytidyl ribonucleotides (cytidine-5"-phosphorus compound) ay gumaganap ng papel ng transportasyon ng O-phosphoethanol choline, O-phosphoethanolamine, atbp. residues.
Uridyl ribonucleotides (uridine-5"-phosphorus compounds) gumaganap K. function sa mga proseso ng transglycosylation, iyon ay, ang paglipat ng monosacid residues (glucose, galactose, atbp.) at ang kanilang mga derivatives (hexosamine residues, glucuronic acid, atbp.) atbp.) sa panahon ng biosynthesis ng di- at polysaccharides, glucuronosides, hexosaminides (mucopolysaccharides), pati na rin sa panahon ng pag-activate ng mga residu ng asukal at ang kanilang mga derivatives sa ilang iba pang mga proseso ng enzymatic (halimbawa, ang interconversion ng glucose at galactose, atbp.) .
Ang Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) ay nakikilahok sa pinakamahalagang reaksyon ng paglipat ng hydrogen para sa cellular metabolism bilang isang tiyak na K. ng maraming dehydrogenases (tingnan).
Ang Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP) ay nakikilahok sa mga reaksyon ng paglilipat ng hydrogen, na mahalaga para sa cellular metabolism, bilang isang partikular na enzyme para sa ilang mga dehydrogenases.
Ang flavin mononucleotide (FMN) ay kasangkot sa biol, hydrogen transfer bilang isang K (prosthetic group) ng ilang flavin (“dilaw”) oxidative enzymes.
Ang flavin adenine dinucleotide (FAD) ay kasangkot sa biol, hydrogen transfer bilang isang K (prosthetic group) ng karamihan sa flavin ("dilaw") na oxidative enzymes.
Ang Coenzyme A (CoA, pinababang anyo - KoA-SH, acylation coenzyme; compound ng adenosine-3,5"-bisphosphoric acid na may pantothenyl-aminoethanethiol o pantethene) ay mga form na may mga residue ng acetic at iba pang mga organic compound na thioester ng uri ng R-CO - S-CoA, kung saan ang R ay ang nalalabi ng isang organikong acid, at gumaganap ng papel ng K. sa paglilipat at pag-activate ng mga acidic na residues tulad ng sa mga reaksyon ng acylation (synthesis ng acetylcholine, hippuric acid, ipinares mga bato sa apdo atbp.), pati na rin sa maraming iba pang enzymatic transformations ng acidic residues (condensation reactions, oxidoreduction o reversible hydration ng unsaturated compounds). Sa pakikilahok ng CoA, nangyayari ang isang bilang ng mga intermediate na reaksyon ng cellular respiration, biosynthesis at oksihenasyon ng mga fatty acid, synthesis ng mga steroid, terpenes, goma, atbp.
Coenzyme B 12. Posible na ang iba't ibang biol, mga function ng bitamina B 12, kemikal. ang mekanismo na kung saan ay hindi pa malinaw, halimbawa, sa proseso ng hematopoiesis, sa panahon ng biosynthesis ng mga grupo ng methyl, mga pagbabagong-anyo ng mga grupo ng sulfhydryl (mga grupo ng SH), atbp, ay dahil sa papel nito bilang K. sa proseso ng biosynthesis ng mga protina ng enzyme.
Iba pang mga coenzyme na naglalaman ng mga residu ng pospeyt. Ang diphosphothiamin ay nagsisilbing acid sa decarboxylation (simple at oxidative) ng pyruvic, alpha-ketoglutaric, at iba pang mga alpha-keto acid, pati na rin sa mga reaksyon ng cleavage ng carbon chain ng phosphorylated ketosaccharides sa ilalim ng pagkilos ng isang espesyal na grupo ng mga enzyme (ketolase, transketolase, phosphoketolase).
Pyridoxal phosphate condenses sa amino acids (at amines) sa aktibong intermediates tulad ng Schiff bases (tingnan Schiff bases); ay isang K (prosthetic group) ng mga enzyme na nagpapagana ng mga reaksyon ng transamination at decarboxylation, pati na rin ang maraming iba pang mga enzyme na nagsasagawa ng iba't ibang pagbabago ng mga amino acid (cleavage, substitution, condensation reactions) na gumaganap ng mahalagang papel sa cellular metabolism.
Mga coenzyme ng peptide. Formylation coenzyme. Ang pinababang folic acid at ang mga derivatives nito, na naglalaman ng tatlo o pitong glutamic acid residues na konektado ng gamma peptide bond, ay gumaganap ng papel ng K. sa intermediate metabolism ng tinatawag na. one-carbon, o "C1", residues (formyl, hydroxymethyl at methyl), na nakikilahok sa mga reaksyon ng paglilipat ng mga residue na ito at sa kanilang redox interconversions. Ang formyl at oxymethyl derivatives ng H4-folic acid ay "mga aktibong anyo" ng formic acid at formaldehyde sa mga proseso ng biosynthesis at oksihenasyon ng mga methyl group, sa pagpapalitan ng serine, glycine, histidine, methionine, purine base, atbp.
Glutathione. Ang pinababang glutathione (G-SH) ay kumikilos tulad ng K. sa panahon ng conversion ng methylglyoxal sa lactic acid sa ilalim ng impluwensya ng glyoxalase, sa panahon ng enzymatic dehydrogenation ng formaldehyde, sa ilang mga yugto ng biol, oksihenasyon ng tyrosine, atbp. Bilang karagdagan, glutathione (tingnan) gumaganap ng isang malaking papel sa pagprotekta sa iba't ibang thiol (sulfhydryl) enzymes mula sa hindi aktibo bilang resulta ng oksihenasyon ng mga pangkat ng SH o ang kanilang pagbubuklod ng mga mabibigat na metal at iba pang mga lason ng SH.
Iba pang mga coenzymes. Ang lipoic acid ay ang pangalawang K. ng pyruvic at alpha-ketoglutaric dehydrogenases (kasama ang diphosphothiamin); Sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme na ito, ang nalalabi ng lipoic acid, na nakaugnay ng isang amide bond (CO - NH) na may mga partikular na protina ng enzyme, ay gumaganap bilang isang intermediate acceptor (carrier) ng hydrogen at acyl residues (acetyl, succinyl). Ang iba pang mga putative function ng K. na ito ay hindi pa napag-aralan nang sapat.
Ang bitamina E (tocopherol), bitamina K (phylloquinone) at ang mga produkto ng kanilang redox transformations o malapit na nauugnay na mga derivative ng n-benzoquinone (ubiquinone, coenzyme Q) ay itinuturing bilang K (hydrogen carriers) na nakikilahok sa ilang mga intermediate na reaksyon ng respiratory oxidative chain. at sa nauugnay sa kanila respiratory phosphorylation (tingnan). Ito ay itinatag na ang phylloquinone (bitamina K) ay gumaganap ng papel ng bitamina K sa biosynthesis ng alpha-carboxyglutamine residues na bahagi ng mga molekula ng mga bahagi ng protina ng sistema ng coagulation ng dugo.
Ang biotin ay isang bitamina na nalulusaw sa tubig na kumikilos bilang bitamina o prosthetic na grupo sa isang bilang ng mga enzyme na nagpapagana ng mga reaksyon ng carboxylation-decarboxylation ng ilang mga organikong compound (pyruvic acid, propionic acid, atbp.). Ang mga enzyme na ito ay may istraktura ng mga biotinyl na protina, kung saan ang acyl residue (biotinyl) na tumutugma sa biotin ay nakakabit ng isang amide bond sa N6-amino group ng isa sa mga residue ng lysine ng molekula ng protina.
Ang ascorbic acid ay nagsisilbing activator ng enzyme system para sa tyrosine oxidation sa mga tissue ng hayop at ilang iba pang enzyme system (hydroxylases), na kumikilos sa nucleus ng aromatic at heterocyclic compound, kabilang ang peptide-linked proline residues sa panahon ng biosynthesis ng collagen, Tocopherols, Phylloquinones, Flavoproteins.
Bibliograpiya: Baldwin E. Mga Batayan ng dinamikong biochemistry, trans. mula sa Ingles, p. 55 at iba pa, M., 1949; Mga bitamina, ed. M. I. Smirnova, M., 1974; Dixon M. at Webb E. Enzymes, trans. mula sa English, M., 1966; Coenzymes, ed. V. A. Yakovleva, M., 1973; Kochetov G. A. Thiamine enzymes, M., 1978, bibliogr.; Enzymes, ed. A.E. Braunstein, p. 147, M., 1964, bibliogr.
A.E. Braunstein.
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-vitamin ay, bilang panuntunan, mga molekula ng protina na kung minsan ay maaaring hindi kasama metabolic proseso, ngunit sa ilang mga pagkakataon ay bigla silang 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 sa normal na paggana ng immune system ng 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 uri ng coronary heart disease, iba pang mga sakit sa myocardial (namumula, dystrophic na mga proseso), heart failure.
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 sardinas, spinach, mani .
Tila, ito ay matatagpuan din sa iba pang mga pagkain, ngunit ang impormasyong ito ay hindi pa maaasahan. Bumababa ang halaga ng coenzyme Q sa panahon ng proseso pagproseso ng culinary(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 "sinasaalang-alang") ay kasangkot sa protina at taba metabolismo. Ang carnitine ay naroroon sa karamihan ng mga selula sa katawan, kabilang ang mga hibla ng kalamnan, at pinapabuti ang mga proseso ng produksyon ng aerobic na enerhiya sa kanila, dahil 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 nito, sa isang naunang pag-aaral: dahil may kaunting impormasyon tungkol sa mga kapaki-pakinabang na epekto ng carnitine sa pisikal na pagganap, walang batayan para sa pagrekomenda ng 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 core ng molekula ng coenzyme A ay pantethine, na nakuha mula sa pantothenic acid (kilala rin bilang 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 magkaroon ng hyperlipidemia (abnormal na pagtaas ng mga antas ng lipid ng dugo) at hypercholesterolemia (pagtaas ng mga 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 gulay. madahong mga gulay at mga salad (Pananaliksik: Gorbachev, Gorbacheva, 2002).