Biológiai alapjai biokémia katalógus, 19. oldal
Alapjai Biokémia
Heréd standard körülményei között megnyilvánulása enzimaktivitás: hőmérséklet 25 ° C, az optimális pH, és a legtöbb jelentősen, teljes telítődését az enzim szubsztrát. Ez az arány a enzimatikus reakció, mérve megfelel az alábbi feltételeknek, és az úgynevezett V jelöli a maximális enzimreakció sebességének. Ez határozza meg az enzim koncentrációját, és bomlás sebességi állandóját az enzim-termék: V = k + 2 \ f] -
A sebessége enzimes reakció hiányában megfigyelt, v jelöli a teljes telítettség az enzim szubsztrát. Ez minden pillanatban koncentrációjával arányos az enzim-szubsztrát komplex: v = k + 2 [ES
\. Mivel [? S] = = * k + 1 [5], a K + 1lk-l = l / K „t. E.
Ily módon a megfigyelt sebessége egy enzimatikus reakció koncentrációjától függ az enzim és a szubsztrát és az affinitás. Számszerűen egyenlő a Km a szubsztrát koncentráció (mól per liter), ahol v értéke 1 / 2K (ábra. 48). körülbelül 1-től 2 OFI al enzim és a szubsztrát koncentráció
szubsztrát-koncentráció [Sh tetőfedő általában kifejezve mikromol literenként.
Azonban, mivel a pontos molekulatömeg és a szám a legtöbb enzim katalizátor (aktív) központok a molekulában nem ismertek, használnak szokásos módszerrel expresszálására abszolút enzimmennyiség. Egységnyi lyu-
Ábra. 48. függése enzimatikus reakció sebességét a szubsztrát koncentrációjával állandó enzimkoncentráció
Amikor elérte a telítési állapot az enzim szubsztrát az enzimatikus reakció aránya eléri a maximális értéket az V. és a görbe párhuzamosan húzódik az abszcissza darázs
Istene enzim (jele orosz. és az abban. E és angol. fr. Ital., és App. U) figyelembe az összeget, amelyet szokásos körülmények között katalizálja az 1 | iM szubsztrátumot 1 perc alatt. Ez az érték (1 umól / perc) is egy egység enzimaktivitást. Ez a szabvány rendszer olyan mennyiségét jelenti az enzim-ben vezették be 1961-ben a Bizottság enzimek a Nemzetközi Biokémiai és megszilárdult enzimológiában. Ez a ma is használatos. Amint a fentiekben említettük, ezen rendszer szerint, az enzimatikus reakció sebessége kifejezve száma mikromol szubsztrát alakítjuk 1 perc.
1972-ben, összefüggésben az átmenet az expressziós ráta biokatalitikus transzformációk mol átalakított szubsztrát 1 s, azt javasolták, hogy a régi helyére, meg nem nevezett egység enzimaktivitást (F vagy U) adja meg egy új egységet-katalt (KAT-szimbólum) indikatív számának enzimet, amely alkalmas az 1, hogy biztosítsák a konverziós 1 mól a hordozó (standard körülmények között). Mivel az egység enzimaktivitás 1 kategória, a reakció sebességét az 1 mol / s, kevés valódi (átalakítás sokkal kisebb mértékben), a katalitikus aktivitás, az új rendszer egységeinek kifejezve mikrokatalah (mkkat) nanokatalah (nkat) és pikokatalah (pkat) , amelyek megfelelnek a reakciókat mikromól sebesség nano-mol és pikomól másodpercenként, ill. A régi egység (E vagy U) egyenlő 16,67 nkat. A következő néhány évben azt sugallják, az átmenetet a expresszióját enzimaktivitás katolit.
Ha ismert, hogy hány aktív centrumok jelen a molekulában az enzim, annak aktivitása jellemzi száma szubsztrát molekulák alakítjuk révén egyetlen aktív centrumában. Így, molekuláris kataláz aktivitás 5 Mill. Mivel az aktivitását a katalitikus központjában (a molekulájukban kataláz 4) csak 1 Mill. 250,000. H202 molekulák.
Mivel a fehérjék, enzimek az összes azok tulajdonságait. Azonban biokatalizátorok számos egyedi adottságok is fakadó protein természetű. Ezek a tulajdonságok megkülönböztetik az enzimek a hagyományos katalizátorok. Ezek közé tartoznak az enzimek hőre érzékenynek, a függőség tetteik a pH-érték, specificitás, és végül a hajlam hatása aktivátorok és inhibitorok.
Hőre érzékenynek enzimek annak a ténynek köszönhető, hogy a hőmérséklet, egyrészt, hat a fehérje része az enzim, ami egy túl magas értékeket fehérje denaturálást és a redukciónak a katalitikus funkció,
Ábra. 49. A hőmérséklet hatása látható. 50. A pH hatása AK-
enzim aktivitás (enzim magyarázatot hatásfokú
Másrészt, ez befolyásolja a reakció képződési sebességét az enzim-szubsztrát komplex, és valamennyi további szakaszában szubsztrát-konverzió, amely fokozott katalízis.
A függőség a katalitikus aktivitását az enzim expresszálódik egy jellegzetes hőmérséklet görbe (ábra. 49). Természete által a görbe azt mutatja, hogy egy bizonyos hőmérséklet értéke (átlagosan 50 ° C-on) növeli a katalitikus aktivitást, és minden 10 ° C-on körülbelül 2-szer nagyobb szubsztrát konverziós arány. Ugyanakkor fokozatosan növekvő mennyiségű inaktivált enzim által denaturáljuk a fehérjét része. meredeken nő, és, bár az arány a szubsztrát átalakítási reakciók tovább növekszik, az enzim aktivitást úgy fejezzük mennyiségű átalakított szubsztrát, esik feletti hőmérsékleten 50 ° C-on denaturálás enzim-fehérjét.
Részletes vizsgálatokat a növekedés az enzimaktivitás a hőmérséklet növekedésével, lefolytatott közelmúltban kimutatták, egy sokkal összetettebb jellegét ez a függés, mint a fenti, sok esetben ez nem felel meg a szabályt megduplázódik aktivitást minden 10 ° C-on elsősorban a fokozatosan növekvő konformációs változások a molekula enzimet.
A hőmérséklet, amelynél a katalitikus aktivitását az enzim maximális, az úgynevezett a hőmérséklete optimális.
A hőmérséklet optimuma különböző enzimek változik. Általában az állati enzimek között van a 40 és 50 ° C-on, és a növényi-50 és 60 ° C-on azonban a enzimek hőmérséklet-optimuma magasabb, például papáin (enzim növényi eredetű, ami gyorsítja hidrolízise a fehérje) optimum 80 ° C-on, ugyanabban az időben, kataláz (egy enzim, amely felgyorsítja bomlása H202 és H20 02) fellépés optimális hőmérséklet 0 és 10 ° C, míg magasabb hőmérsékleten van egy erőteljes oxidáció és az enzim inaktiválását.
értékét pH-függése a aktivitását enzim-ben alakult több mint 50 évvel ezelőtt. van egy optimális pH-érték, amelynél ez mutat maximális aktivitást minden egyes enzim esetében. A legtöbb enzimek maximálisan aktivitás a pH-zóna közelében a semleges pontot. Erősen savas vagy erősen lúgos körülmények között jól működik csak egyes enzimek (táblázat. 10.).
Optimális pH-értékek az egyes enzimek
Character katalizált reakciót
Lipáz (ricinusolajból származó magvak)
protein hidrolízise a zsírok hidrolízisét „karbamid” fehérje „arginin
Átmenet kisebb vagy nagyobb (mint a optimális) hidrogénionok koncentrációját kíséri többé-kevésbé egységes csepp enzimaktivitás. Ábra. 50. ábra a görbe kifejező jellemző függését katalitikus enzim hatására a pH-t.
Hatása a hidrogénionok koncentrációját a katalitikus aktivitását az enzim hatásának teszik ki aktív centrumában. Különböző pH-értékeket a reakcióközegben egy aktív központ lehet gyengébb vagy erősebb ionizált, többé vagy kevésbé árnyékolt a szomszédos fragmentumokat a polipeptid-lánc a protein része az enzim, és így tovább. N. Ezenkívül, a pH befolyásolja a mértékét szubsztrát ionizáció, az enzim-szubsztrát komplex, és reakciótermékek nagy hatással van az állam az enzim, meghatározzuk annak aránya a kationos és anionos centrumokat, amely befolyásolja a harmadlagos szerkezetét a fehérje molekula. Az utóbbi körülmény különösen figyelemre méltó, meghatározott harmadlagos szerkezete enzimfehérje képződéséhez szükséges az enzim-szubsztrát komplex.
Sajátosságai, az egyik legkiemelkedőbb tulajdonságait az enzimeket. Ez a tulajdonság fedezték fel őket a múlt században, amikor azt figyeltük meg, hogy nagyon közel áll szerkezetileg az anyag-konfigurációs izomerek (a- és a P-metii) hasítjuk az éter kötés két teljesen különböző enzim:
Így, az enzimek tudja különböztetni kémiai vegyületek különböznek egymástól nagyon csekély szerkezeti részeket, mint például a térbeli elrendezése metoxil-csoport és egy hidrogénatom, 1-m-metii-szénatom molekulánként.
A ábrás kifejezést, gyakran használják a biokémiai irodalomban, enzimoldatot a szubsztrát, mint a legfontosabb, hogy a zárat. Általánosan jól ismert E. Fischer fogalmazták 1894 alapult érdekében, hogy a specifitását az enzim szigorú betartását előre meghatározott geometriai szerkezetét a szubsztrát és az aktív centrum az enzim.
Az 50 év e század váltotta statikus ábrázolása a hipotézist indukált E. Koshland szerinti szubsztrát és az enzim.
a-metii (enzim hidrolizálja az észter kötés maláta)
A metil-xn yu kozid (az észter hidrolízise kötés magokat enzimmel
Ennek lényege csapódik le, hogy a térbeli levelezést a szerkezet a szubsztrát és az enzim aktív hely jön létre pillanatában azok kölcsönhatása egymással, ami kifejezhető a következő képlettel: „kesztyű-kéz”. Ahol a szubsztrátum van néhány lánc- vegyértéke kötést tartalmaz, és így állítjuk elő a további módosításhoz katalizátort, és az enzim-molekula, konformációs változás következik be. Koshland hipotézis azon a feltételezésen alapul, hogy a rugalmassági az enzim aktív centrumában, és kielégítően megmagyarázni intibirovanie aktiválását enzimatikus aktivitás és a szabályozása aktivitását, amikor ki vannak téve a különböző tényezők. Különösen, a konformációs változások az enzim változások során saját aktivitást, összehasonlítva a D. Koshland rezgések web amikor megüt extrakció (szubsztrát), ezzel is hangsúlyozva a rendkívül labilis az enzim szerkezetének során a katalitikus esemény.
Jelenleg hipotézis Koshland fokozatosan váltja fel a hipotézist topokémiai megfelelést. Tartása a legfontosabb előírásait, a interakciós hipotézis-indukált kiigazítás enzim és a szubsztrát, rögzíti a figyelmet arra a tényre, hogy a hatásának specifitása enzimek elsősorban elismerése része a hordozó, amely nem változik a katalízis során. Között ez a része a szubsztrát és az enzim szubsztrát középpontja, számos hidrofób kölcsönhatások és a hidrogén kötések.
Nem kétséges, hogy a specificitása enzimek elsősorban a véletlen térbeli konfigurációk a szubsztrát az enzim és a szubsztrát központ. Úgy látszik, csak akkor, ha a mérkőzés meglehetősen teljes, akkor használjuk az enzim-szubsztrát komplex, és ezért, hogy megkezdi a enzimes katalízis. Felderítése harmadlagos szerkezetének bizonyos fehérjék, enzimek, teljes mértékben indokolt ezt a nézetet. Így, a molekulában a lizozim (egy enzim, amely felgyorsítja a hidrolízis a glikozid kötések a bakteriális sejtfal poliszacharidokat) egy mélyedés (GAP) (lásd. Ábra. 34) észlel a kapcsolat szubsztrát. Ebben a mélyedésben szorosan hordozó szubsztrát-molekulák része hossza hat egységek:
Maradék maradékot N-acetil-N-acetil-glyukoymina muraminovoy savat
A maradék szubsztrát molekula is, amely több száz maradékainak amino-cukrok, vagy ezek származékai, szabad marad. Nem csak a teljes alakja a rés a molekulában lizozim megfelel a paraméterek abban foglalt a szubsztrátum azon részén, hanem a helyét az egyes aminosavak a szubsztrát ezen enzim központ pontosan egyetért az elhelyezése az egyes atomok és atomcsoportok a szubsztrát molekulában. Ez annak köszönhető, hogy ezek a gyökök és a hidrogén kötőcsoportok, zárva vannak közötti lizozim és poliszacharid képződés az enzim-szubsztrát komplex (táblázat. 11).
Multipoint kölcsönhatása fragmenst molekulát a sejtfal poliszacharid baktériumokból lizozimmal
Letter elnevezések polisaharndlyh egységek száma és a kapcsolatok és gyenge kölcsönhatások Energy Association, kJ / mol
hidrogén-Van der Waals A. január 7 7,5-9,6
Egyidejűleg elleni gyökök katalitikus centrum (Asp és Glu maradékok elfoglaló a polipeptid-lánc a lizozim 35-én és 52-én hely), a van beállítva glikozidos kötés között található gyűrűk D és E a szubsztrátum és a katalizátor állítja aktus: