enzimatikus
enzimatikus
Enzimek (enzimek) - olyan fehérje molekulák kémiai reakciókat katalizáló a biológiai rendszerekben. Gyakran nevezik biológiai katalizátorok vagy biokatalizátorok. Anélkül, hogy akció, a legtöbb biokémiai reakciók túl lassú lenne, ami akadályozza a normális működését egy élő organizmus.
tulajdonságait enzimek
Enzimek van számos egyedi tulajdonságokkal és jellemzőkkel. A legfontosabbak az alábbiak.
Méretét. A relatív molekulatömeg enzim értékek előtt. A mérete enzim molekulákat hatálya alá tartoznak a kolloid részecskék (lásd. Sec. 6.3), amely lehetetlenné teszi, hogy attribútum őket, hogy homogén vagy heterogén katalizátorok. Ezért, ezek elszigetelt egy külön osztályba katalizátorok.
Szelektivitás. Enzimek lehet jellemzi a különböző specifitású). Enzimek alacsony fokú specificitással katalizálják egy viszonylag széles tartományba biokémiai reakciók. Ezzel szemben, az enzimek nagy fokú specificitás, amely képes katalizálni azokat a reakciókat csak korlátozott tartományban.
Például, enzimek csoportjából lipázok jellemzi viszonylag alacsony fokú specificitást nyújt. Ezek hidrolízisét katalizálják a legtöbb észterek. Ezzel szemben, az enzim nagyon specifikus. Ez hidrolízisét katalizálja -glyukozidov de nem -glyukozidov (lásd. Fejezet. 20). Egy másik példa a nagyon specifikus enzimet ureáz. Ez az enzim megtalálható a szójababban. Ez hidrolízisét katalizálja a karbamid (karbamid)
Azonban, ez az enzim nem hidrolízisét katalizálják helyettesített karbamidok.
Általánosságban elmondható, enzimek nagy szelektivitást, és mindegyik csak az egyik képes katalizálni egy adott reakció vagy reakció az azonos típusú.
Hatékonyságát. Egyes enzimek magas hatásfok még a nagyon kis mennyiségben. Ez a nagy hatékonyság miatt a tény, hogy az enzim-molekulák a katalitikus aktivitás folyamatosan regenerálódik. Egy tipikus molekula az enzim visszanyerhető millió percenként.
Egy példa az az enzim, rennin által termelt a nyálkahártya az oltó (a kérődzők gyomrába való). Oltós használt a sajt előállításakor. Ő képes kiváltani koaguláció (alvadási) tejfehérje mennyiségben, amelyek több millió szer nagyobb, mint a saját súlya.
Egy másik példa a nagy hatásfokú ad kataláz enzimek. Egy molekula az enzim 0 ° C-on bomlik egy második körülbelül 50.000 molekulák hidrogén-peroxid:
Az akció a kataláz, hidrogén-peroxid, hogy csökkentse az aktiválási energia E reakció körülbelül 75 kJ / mol-21 kJ / mól. Ha katalizálja ezt a reakciót kolloid platina használunk, lehetőség van arra, hogy csökkentsék az aktiválási energia csak 50 kJ / mól.
És a hőmérséklet. Enzimek a legmagasabb hatékonyságát az emberi test hőmérsékletén, azaz. E., körülbelül 37 ° C-on Amikor a hőmérséklet fölé emelkedik 50-60 ° C-on úgy összeomlik, és így inaktívvá válik. Ábra. 9,22 egy rajzát mutatja reakciósebesség a hőmérséklet függvényében egy tipikus által katalizált reakció enzimek.
Ábra. 9.22. A hőmérséklet függése a reakció sebességét egy hagyományos enzimes reakciót.
Mérgezés enzimek. Az enzimek nagyon érzékeny a katalizátor jelenléte mérgek. Például, az erjedési folyamat (fermentációs) a cukrok alkohol mérgezés fordul elő etanolban lévő enzimek élesztőben, és ha az etanol koncentrációja meghaladja 15,5%, a fermentációt leállítjuk. Éppen ezért, ha egy fermentációs eljárás általában nem lehetséges egy sört vagy bort magasabb etanol koncentrációja 15,5%.
A hatásmechanizmus enzimek
1902-ben Henry feltételezi, hogy az enzim kereset a komplex képződését a szubsztrát molekula, amely egy reverzibilis folyamat. Enzim-szubsztrát komplex a megfelelő közbenső termékeket vagy átmeneti állapot elmélet intermedierek. Akkor ez az összetett lebontja és regenerálja az enzimet. Ezt a folyamatot által leírt egyenlettel
ahol E - enzim, S - szubsztrát, ES - komplex, és - a reakciótermék. Ez az egyenlet először javasolta Michaelis és Menten 1913, ezért nevezték az egyenlet Michaelis - Menten.
Szerint a meglévő nézetek, a szubsztrát molekula egy olyan tartományhoz kötődik a felszínen az enzim, amely az úgynevezett az aktív hely. A tevékenység e központ fokozott jelenlétében bizonyos vitaminok és ásványi anyagok. A aktivitása felelős enzimek különösen különböző nyomelemek, különösen az átmenetek fémek, mint például a réz, mangán, vas és nikkel.
Az aktivitás bizonyos enzimek nagyon függ jelenlétében koenzimek. Koenzimek viszonylag kis szerves molekulák, amelyek kötődnek az aktív helyén az enzim. A szerepe koenzim teljesítménye gyakran B-vitaminok ábra. 9.23 ábra vázlatosan mutatja a működési elve a koenzim.
Ábra. 9.23. Sematikus kép egy szubsztrát molekula kötődése az enzim és a koenzim. Befejeződése után a reakcióterméket elkülönítjük a enzimet, elereszti azt kötődés a következő molekula szubsztrát.
A szerepét az enzim különböző folyamatokban
Az enzimek fontos szerepet játszanak a kémiai reakciókat, amelyek a biológiai rendszerekben. Például, az emberi szervezetben minden második áll, több ezer enzimes kémiai reakciók. Ezen túlmenően, az enzimek fontos szerepet játszanak a magatartása számos gyártási folyamat. Ezeket használják például a főzés során, a termelés az élelmiszerek és italok, gyógyszerek, tisztítószerek, textília, bőr és papír.
Az enzimek az emberi emésztőrendszerben. A emésztőrendszer átalakuláson megy át a tápanyagok, mint a fehérjék, szénhidrátok és zsírok élelmiszerekben képes könnyen felszívódik sejtek élő szervezet. Ezek az átalakítások is történhet részvételével enzimeket.
Például, az amiláz enzimet, amely tartalmazza a váladék a nyálmirigyek, a vékonybél, elősegíti az átalakítás a keményítő maltóz. Ezután maltóz glükóz a vékonybélben másik enzim maltáz. A gyomor és a vékonybél enzimekkel, így pepszinnel és a tripszin a fehérjéket át peptidek. Ezután ezek a peptidek alakíthatjuk aminosavak a vékonybélben a fellépés nevezett enzimek peptidázok. A vékonybélben tartalmaz egy másik enzim, lipáz. Ő hidrolizálják zsírok (lipidek), alkotó zsírsavak.
Anyagcsere-folyamatokat. Az úgynevezett kémiai folyamatok az élő sejtekben. Tipikus élő sejt tartalmaz egy magot, amit citoplazmában. A sejt korlátozódik a sejtmembránon. A citoplazma részt vesz az anyagcsere használ, és tárolja az energiát és a tápanyagok, így a kapcsolat működéséhez szükséges egyéb sejteket. Az egyik enzim, amely megtalálható a citoplazmában, a citokróm-oxidáz. Citokróm-- variáns fehérjék, amelyek tartalmaznak vasat formájában hem. Együtt enzimek, mint például a citokróm-oxidáz, játszanak fontos szerepet a folyamatban a légzés. Ez a szerep az oxidációs a tápanyagok és a tároló az energia. A citokróm mikrocella rezet, ami lehetetlen hiányában hatékony metabolizmus. A növényi sejtekben a citokróm vannak kloroplasztisz, amelyek fontos szerepet játszanak a fotoszintézis.
A kapcsolatos betegségek hiánya vagy feleslegben enzimek a szervezetben
Szívrohamok vezethet jelentős növekedésével a koncentrációja enzimek a vérben. Ezt az okozza, hogy szivárgás enzimek a sejtekből sérült szívszövet.
Az enzimeket kezelésére használt bizonyos betegségek, például szívelégtelenség. Gyakran előfordul, hogy a szívroham okozta vérrögök
vér alakul ki a koszorúér. A modern módon kezelésére az ilyen betegségek alapuló oldódását vérrögök az enzim által sztreptokináz adagolhatjuk közvetlenül a szívbe.
Proenzimjeik. Ezek az anyagok szintén ismertek, mint zimogének. Ezek keletkeznek a szervezetben az állatok és növények nem-katalitikus anyagok, amelyeket ezután az enzimek, mint szükséges. Például, a humán vérben tartalmaz protrombin amely átalakul a trombin-alvadási enzimet, ha szükséges. Ez átalakulását katalizálja az oldható fehérje fibrinogén tartalmazott a vérben, a nem oldódó fehérje fibrin.
A fermentációs (fermentáció)
Az úgynevezett kémiai folyamat, amelyben, befolyása alatt bizonyos mikroorganizmusok, mint például élesztő és bizonyos baktériumok, nyert cukor alkohol és más termékek. Fermentáció glükóz képződése az etanol lehet által leírt egyenlettel
Ez a folyamat egy bonyolult mechanizmus. Ennek egyik legfontosabb köztitermékek 2-oxo-propionsav (piroszőlősav):
Az eljárás abból áll, 12 lépésben, ahol minden egyes lépés az előfordulása igényel specifikus enzim. Zymase - az egyik 12 (vagy ahhoz közel, hogy szám) található enzim tipikus élesztő.
A az etanol ipari előállításánál is elvégezhető fermentációval nádcukor, majd desztillációval. Nádcukor, amely körülbelül 50% szacharózt cukorszirup fermentálás előtt, amely az úgynevezett szirup, vízzel hígítjuk. A fermentáció során a szacharóz glükózzá és fruktóz. Ezt a folyamatot enzim katalizálja invertáz.
A sör fermentálásával állítottak elő keverékét maláta és a komló. Komló adagolnak, hogy egy bizonyos ízt, hogy sört. A maláta elő a gabona, jellemzően az árpa. A keményítőt tartalmazott a maláta alakítjuk maltóz az enzim által diasztáz. Ezután egy másik lévő enzim élesztőben maltáz, katalizálja a maltóz a glükóz. Tisztázása sör révén papain enzim, amely hidrolizálja fehérjék, amelyek hozzájárulnak a jelenléte homályosságot a sör. A papaint is használható a folyamat főzés hús annak lágyító.
Az előkészítés során a bor konvertáló cukrok jelen szőlőlé, azt végzik etanolban jelenléte miatt a bőr a szőlő természetes élesztő. Néha a szőlőlé és bele az élesztőt kultúra. Ha a fermentálás befejezését, kiderül száraz bor. Ha az erjedés előtt leállították, kiderül egy édes bor.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a megoldások, amelyek több mint 15,5% -os etanolban, hogy gátolják az enzimeket az élesztő előállítására alkagolnyh dúsított ital desztillációt igényel. Egy másik előállítási eljárás dúsított borok, hogy adjunk egy alkoholban, például vodka, vagy konyak.
Tehát még egyszer!
1. A reakció mechanizmusa - az eljárási lépések sorrendje, általában javasolt alapján kísérletileg meghatározott adatok a reakció sebessége és a kísérletileg kimutatható reakció intermedierek (intermedierek).
2. A korlátozó szakasz (sebességmeghatározó lépés) A reakció mechanizmusa a leglassabb lépése a mechanizmus.
3. Molekulyarnost bármilyen reakciólépésben mechanizmus határozza meg a részecskék száma, amelyek yaplyayutsya reagensek ebben a szakaszban.
4. Az ütközés elmélet tudja magyarázni a hatását a koncentrációja és a hőmérséklet a reakció sebességét.
5. Az átmeneti állapot elmélet tekintve változások a geometriai elrendezése az atomok a reagáló molekulák például egy rendszerben.
6. Az átmeneti állapot vagy aktivált komplex egy kritikus konfiguráció, amely megfelel a maximális potenciális energia mentén a reakció koordináta. Reaktív molekulák, amelyek elérik ezt a kritikus konfiguráció termékeket képeznek, a molekula.
7. Chain reakcióhoz három szakaszból áll: a) iniciációs, b) fejlesztése a lánc, c) láncterminációs.
8. A katalizátor - ez egy olyan anyag, amely növeli a mértéke egy kémiai reakció, de nem önmagában fogyasztják etomprotsesse.
9. Az elmélet kialakulásának intermedier vegyületek használt magyarázó katalízis, azon a feltételezésen alapul, hogy az intézkedés a katalizátorok a keletkezett intermedier a szubsztráttal.
10. Egy anyag, amely csökkenti a mértéke egy kémiai reakció nevű inhibitort.
11. A homogén katalizátor jár az azonos fázisban, hogy a reakció-rendszer.
12. A heterogén katalizátor nem ugyanabban a fázisban, hogy a reakció-rendszer. Úgy működik, a felszínen a fázis részben.
13. A fizikai adszorpciót akkor jelentkezik, amikor a molekulák aktív helyeinek egy szilárd felületre van der Waals-erők.
14. A kémiai adszorpció vagy kemiszorpció akkor jelentkezik, amikor a molekulák a aktív helyeket a felületén egy szilárd kémiai kötéseket.
15. Enzimek - ezek olyan fehérjék, amelyek katalizálják a kémiai reakciók a biológiai rendszerekben.
16. koenzimek segít enzimek feladataik ellátását. Ezek kötődnek az aktív helyén az enzim.