Existem muitas reações químicas em cada célula viva. Enzimas (enzimas) são proteínas com funções especiais e extremamente importantes. Eles são chamados de biocatalisadores. A principal função das enzimas proteicas no corpo é acelerar as reações bioquímicas. Os reagentes iniciais, cuja interação é catalisada por essas moléculas, são chamados de substratos, e os compostos finais são chamados de produtos.
Na natureza, as proteínas enzimáticas funcionam apenas em sistemas vivos. Mas na biotecnologia moderna, diagnósticos clínicos, farmacêuticos e medicinais, são utilizadas enzimas purificadas ou seus complexos, além de componentes adicionais necessários para o funcionamento do sistema e visualização de dados para o pesquisador.
Significação biológica e propriedades das enzimas
Sem essas moléculas, um organismo vivo não seria capaz de funcionar. Todos os processos da vida funcionam harmoniosamente graças às enzimas. A principal função das proteínas enzimáticas no corpo é regular o metabolismo. Sem eles, o metabolismo normal é impossível. A atividade molecular é regulada porativadores (indutores) ou inibidores. O controle atua em diferentes níveis de síntese proteica. Também "funciona" em relação à molécula acabada.
A principal propriedade das proteínas-enzimas é a especificidade para um determinado substrato. E, consequentemente, a capacidade de catalisar apenas uma ou menos frequentemente várias reações. Normalmente, tais processos são reversíveis. Uma enzima é responsável por ambas as funções. Mas isso não é tudo.
O papel das proteínas enzimáticas é essencial. Sem eles, as reações bioquímicas não acontecem. Devido à ação das enzimas, torna-se possível que os reagentes superem a barreira de ativação sem gasto significativo de energia. No corpo não há como aquecer a temperatura acima de 100°C ou usar componentes agressivos como um laboratório químico. A proteína enzimática se liga ao substrato. No estado ligado, a modificação ocorre com a liberação subsequente do último. É assim que funcionam todos os catalisadores usados na síntese química.
Quais são os níveis de organização de uma molécula de proteína enzimática?
Geralmente essas moléculas têm uma estrutura proteica terciária (glóbulo) ou quaternária (vários glóbulos conectados). Primeiro, eles são sintetizados de forma linear. E então eles são dobrados na estrutura necessária. Para garantir a atividade, o biocatalisador precisa de uma certa estrutura.
As enzimas, como outras proteínas, são destruídas pelo calor, valores extremos de pH, compostos químicos agressivos.
Propriedades adicionaisenzimas
Entre eles, destacam-se as seguintes características dos componentes:
- Estéreoespecífico - a formação de apenas um produto.
- Regiosseletividade - quebra de uma ligação química ou modificação de um grupo em apenas uma posição.
- Quimioseletividade - catálise de apenas uma reação.
Características do trabalho
A especificidade da enzima varia. Mas qualquer enzima está sempre ativa em relação a um substrato específico ou grupo de compostos de estrutura semelhante. Catalisadores não proteicos não possuem essa propriedade. A especificidade é medida pela constante de ligação (mol/l), que pode chegar a 10−10 mol/l. O trabalho da enzima ativa é rápido. Uma molécula catalisa milhares a milhões de operações por segundo. O grau de aceleração das reações bioquímicas é significativamente (1000-100000 vezes) maior do que o dos catalisadores convencionais.
A ação das enzimas é baseada em vários mecanismos. A interação mais simples ocorre com uma molécula de substrato, seguida pela formação de um produto. A maioria das enzimas é capaz de ligar 2-3 moléculas diferentes que reagem. Por exemplo, a transferência de um grupo ou átomo de um composto para outro, ou dupla substituição de acordo com o princípio "ping-pong". Nessas reações, geralmente um substrato está conectado e o segundo está associado através de um grupo funcional com a enzima.
O estudo do mecanismo de ação enzimática ocorre usando os métodos:
- Definições de produtos intermediários e finais.
- Estudos da geometria da estrutura e grupos funcionais associados asubstrato e fornecem uma alta taxa de reação.
- Mutação de genes enzimáticos e determinação de alterações em sua síntese e atividade.
Centro ativo e de conexão
Uma molécula de substrato é muito menor que uma proteína enzimática. Portanto, a ligação ocorre devido a um pequeno número de grupos funcionais do biocatalisador. Eles formam um centro ativo, constituído por um conjunto específico de aminoácidos. Nas proteínas complexas, um grupo protético de natureza não proteica está presente na estrutura, que também pode fazer parte do centro ativo.
É necessário destacar um grupo separado de enzimas. Sua molécula contém uma coenzima que se liga constantemente à molécula e é liberada dela. Uma proteína enzimática totalmente formada é chamada de holoenzima e, quando o cofator é removido, é chamada de apoenzima. Vitaminas, metais, derivados de bases nitrogenadas costumam atuar como coenzimas (NAD - nicotinamida adenina dinucleotídeo, FAD - flavina adenina dinucleotídeo, FMN - flavina mononucleotídeo).
O sítio de ligação fornece especificidade de substrato. Devido a isso, um complexo substrato-enzima estável é formado. A estrutura do glóbulo é construída de forma a ter um nicho (fenda ou depressão) na superfície de um determinado tamanho, o que garante a ligação do substrato. Esta zona geralmente está localizada não muito longe do centro ativo. Algumas enzimas têm sítios para ligação a cofatores ou íons metálicos.
Conclusão
Proteína-A enzima desempenha um papel importante no corpo. Tais substâncias catalisam reações químicas, são responsáveis pelo processo de metabolismo - metabolismo. Em qualquer célula viva, centenas de processos bioquímicos ocorrem constantemente, incluindo reações de redução, divisão e síntese de compostos. A oxidação de substâncias ocorre constantemente com uma grande liberação de energia. Ele, por sua vez, é gasto na formação de carboidratos, proteínas, gorduras e seus complexos. Os produtos de clivagem são os blocos de construção para a síntese dos compostos orgânicos necessários.
