Статията включва: Биологична природа на ензимите. Множествени форми на ензимите – изоензими, хетероензими, алоензими. Класификация и номенклатура.
Ензимите като биологични катализатори:
- Благодарение на ензимите в организмите протичат сложни процеси с висока скорост при меки условия – температура не по-висока от 40°С, pH около 7, налягане 1 атмосфера.
- Както химичните катализатори – ензимите изменят скоростта на реакцията без да променят равновесното състояние: не променят равновесната константа, не водят до получаване на повече продукт;
- При равновесни реакции – ензимите ускоряват и правата и обратната реакция;
- Незначително количество ензим катализира превръщането на голямо количество реагиращи вещества.
- Ензимите остават непроменени след протичане на реакцията.
- При една реакция от типа S→P, частиците на веществото S (субстрат), при протичане на реакцията преминават през преходно активно състояние, имащо определена Е – Е акт .
- Разликата между средната Е на молекулите и тази, необходима за встъпване в реакцията- активираща енергия- Е акт.
- За да встъпят в реакция, молекулите на S трябва да имат енергия по-голяма или равна на количеството на Е акт – трябва да преодолеят енергетичната бариера.
- Катализаторите (вкл. химичните) намаляват Е на преходното състояние – снижават енергетичната бариера- т.е. намаляват Еакт – повишава се скоростта на реакцията.
- Ензимите, като биологични катализатори, облекчават преминаването през преходното състояние като провеждат реакцията през допълнителни междинни стъпала, всяко от които има по-ниска Еакт от тази на некатализираната реакция.
- Тези стъпала се дължат на образуването на ES комплекс: E+S→ES→ЕP→E+P
Химична природа на ензимите
- Макромолекулните компоненти на почти всички ензими представляват протеини.
- Изключение правят един клас катализатори, познати като рибозими. Това са молекули РНК, които катализират пост-транскрипционния процесинг на собствените си молекули и на други РНК молекули (сплайсинг на пре-иРНК и на пре-тРНК).
- Ензимите с бълтъчна природа са два класа:
- Еднокомпонентни (прости)- изградени само от протеини, една или повече субединици.
- Двукомпонентни (комплексни) – притежаващи освен белтъчна още и непротеинова нискомолекулна съставка, наречена кофактор. Белтъчната част на ензима се нарича апоензим, а целия комплексен ензим – холоензим.
- Когато връзката между апоензима и кофактора е здрава (ковалентна) – простетична група.
- При слаба и временна връзка между апоензим и кофактор – коензим.
Химична природа на кофакторите
Метални йони –
–Zn2+ (Карбоанхидраза, Карбоксипептидаза);
–Mg2+ (Хексокиназа, ФФК1);
–Ni2+ (Уреаза); Mo2+ (Ксантин оксидаза);
–Se2+ (Глутатион пероксидаза);
–Mn2+ (SOD);
–Cu2+ (Тирозиназа, Цитохром оксидаза);
–Fe2+ (МАО, Цитохром оксидаза)
Производни на водоразтворими витамини –
–ТФФ (ТПФ,тиамин пирофосфаст, Вит. В1 (тиамин);
–ФАД (флавинаденин динуклеотид, Вит. В2 (рибофлавин);
–НАД (никотинамид аденин динуклеотид, Вит. P (никотинамид);
–ФН4 (тетрахидрофолат, Вит. фолиева киселина);
–Биотин (Вит. Н);
–ПФ (пиридоксал фосфат, Вит. В6 (пиридоксал);
–КоА (коензим А, Вит. пантотенова киселина)
Нуклеотиди –
–АТФ – Пренос на фосфатни групи;
–УДФ – Пренос на гликозилни групи и др., изомеризация на ВХ;
–ЦДФ – Пренос на фосфохолин и ДАГ – при синтеза на ФЛ;
Тиолови съединения –
–GSH (глутатион);
–Липоева киселина;
–Тиоредуксин;
Порфиринови производни – Хем
Хинонови производни – Убихинон (коензим Q);
Молекулни форми на ензимите
- Някои ензими съществуват под формата на 2 или повече ензимни белтъка, които катализират една и съща реакция, но се различават по своята тъканна или субклетъчна локализация, афинитет към субстратите и физико-химични свойства (разтворимост, термоустойчивост, електрофоретична подвижност).
- Хетероензими – молекулни форми на един ензим, установени в различни видове;
- Изоензими – молекулни форми локализирани в различни тъкани или субклетъчни структури.
- Алоензими – молекулни форми установени в различни индивиди на един биологичен вид.
Автор на статията: Доц. Татяна Влайкова!
