Vichocheo vya isokaboni na enzymes (biocatalysts), bila kuliwa wenyewe, huharakisha mwendo wa athari za kemikali na uwezo wao wa nishati. Katika uwepo wa kichocheo chochote, nishati ndani mfumo wa kemikali hudumisha uthabiti. Katika mchakato wa catalysis, mwelekeo mmenyuko wa kemikali inabaki bila kubadilika.

Je! ni enzymes na vichocheo vya isokaboni

Vimeng'enya ni vichocheo vya kibayolojia. Msingi wao ni protini. Sehemu ya kazi ya enzymes ina vitu vya isokaboni, kwa mfano, atomi za chuma. Wakati huo huo, ufanisi wa kichocheo wa metali iliyojumuishwa katika molekuli ya enzyme huongeza mamilioni ya mara. Ni vyema kutambua kwamba vipande vya kikaboni na isokaboni vya kimeng'enya havina uwezo wa kuonyesha kibinafsi sifa za kichocheo, ambapo sanjari ni vichocheo vikali.
Inorganic vichocheo kuharakisha kila aina ya athari za kemikali.

Ulinganisho wa enzymes na vichocheo vya isokaboni

Kuna tofauti gani kati ya vimeng'enya na vichocheo vya isokaboni? Vichocheo vya isokaboni kwa asili yao ni Sivyo jambo la kikaboni, na vimeng'enya ni protini. Imejumuishwa vichocheo vya isokaboni hakuna protini.
Enzymes, ikilinganishwa na vichocheo vya isokaboni, vina maalum ya substrate na zaidi ufanisi wa juu. Shukrani kwa enzymes, majibu huendelea mamilioni ya mara kwa kasi.
Kwa mfano, peroxide ya hidrojeni hutengana badala ya polepole bila kuwepo kwa vichocheo. Katika uwepo wa kichocheo cha isokaboni (kawaida chumvi za chuma), majibu huharakisha kwa kiasi fulani. Na wakati catalase ya enzyme inapoongezwa, peroxide hutengana kwa kasi isiyoweza kufikiria.
Enzymes zinaweza kufanya kazi katika anuwai ndogo ya joto (kawaida 370 C). Kasi ya hatua ya vichocheo vya isokaboni huongezeka kwa mara 2-4 na kila ongezeko la joto kwa digrii 10. Enzymes ni chini ya udhibiti (kuna inhibitors enzyme na activators). Vichocheo vya isokaboni vina sifa ya uendeshaji usio na udhibiti.
Enzymes ni sifa ya lability ya conformational (muundo wao hupitia mabadiliko madogo yanayotokea katika mchakato wa kuvunja vifungo vya zamani na kuunda vifungo vipya, nguvu ambayo ni dhaifu). Majibu yanayohusisha vimeng'enya hutokea tu chini ya hali ya kisaikolojia. Enzymes zina uwezo wa kufanya kazi ndani ya mwili, tishu na seli zake, ambapo joto la lazima, shinikizo na pH huundwa.

TheDifference.ru iliamua kuwa tofauti kati ya vimeng'enya na vichocheo vya isokaboni ni kama ifuatavyo.

Enzymes - uzito mkubwa wa Masi miili ya protini, wao ni maalum kabisa. Enzymes zinaweza kuchochea aina moja tu ya athari. Ni vichocheo vya athari za biochemical. Vichocheo vya isokaboni huharakisha athari mbalimbali.
Enzymes inaweza kutenda katika safu maalum ya joto nyembamba, shinikizo fulani na asidi ya mazingira.
Athari za enzyme ni haraka.

Swali la 18: Kufanana na tofauti kati ya vimeng'enya na vichocheo vya isokaboni. Utegemezi wa kiwango cha athari za enzymatic kwenye joto, pH. Aina za maalum.

Muundo wa enzymes rahisi na ngumu (kwa mfano, hydrolases, dehydrogenases).

Kulingana na muundo wao, enzymes imegawanywa kuwa rahisi na ngumu.

Enzymes rahisi hutengenezwa na asidi ya amino. Hizi ni pamoja na enzymes ya njia ya utumbo - α-amylase, pepsin, trypsin, lipase, nk Enzymes hizi zote ni za darasa la 3 - hydrolases.

Enzymes changamano hujumuisha sehemu ya protini, apoenzyme, na sehemu isiyo ya protini, cofactor. Kichocheo cha enzyme-cofactor tata inaitwa holoenzyme. Ions zote za chuma na misombo ya kikaboni, nyingi ambazo ni derivatives ya vitamini.

Kwa mfano, oxidoreductases hutumia Fe²+, Cu²+, Mn²+, Mg²+ kinase kama cofactors; glutathione peroxidase, kimeng'enya kinachopunguza peroksidi ya hidrojeni, inahitaji selenium.

Coenzymes ni dutu za kikaboni ambazo zimefungwa kwa urahisi kwa sehemu ya protini. Kwa mfano, dehydrogenases zinazotegemea NAD zinajumuisha protini na coenzymes NAD, NADP, derivatives ya vitamini PP.

Kundi bandia ni coenzyme ambayo ni tightly (mara nyingi covalently) kuhusishwa na apoenzyme. Kwa mfano, dehydrogenases ya flavin hujumuisha protini na vikundi bandia vya FAD, FMN, na viini vya vitamini B2. Apoenzyme huamua mwelekeo au umaalum wa kitendo cha kimeng'enya.

. Tabia za jumla Enzymes: maalum, ushawishi wa joto, pH ya mazingira kwenye shughuli za enzyme.

Shughuli ya enzyme huathiriwa na joto, pH, nguvu ya ionic ufumbuzi.

Tangu enzymes asili ya kemikali ni protini, ongezeko la joto zaidi ya 45-50˚С husababisha kupungua kwa joto na enzymes hazijaamilishwa (isipokuwa - myokinase ya misuli, papain).

Joto la chini usiharibu enzymes, lakini tu kusimamisha hatua yao. Joto bora kwa udhihirisho wa shughuli za enzyme ni 37-40˚C.

Shughuli ya enzymes huathiriwa na mmenyuko wa mazingira. Thamani ya pH ya mazingira ambayo kimeng'enya kinaonyesha shughuli ya juu zaidi inaitwa pH bora ya mazingira kwa kitendo cha kimeng'enya hiki. Kiwango cha juu cha pH cha hatua ya kimeng'enya kiko ndani ya safu ya kisaikolojia ya 6.0-8.0. Isipokuwa: pepsin, ambayo pH optimum ni 2.0; arginase - pH optimum ni 10.0.

Enzymes zina maalum. Kuna aina kadhaa za maalum:

1. Umaalumu kabisa - enzyme inaingiliana na substrate moja tu. Kwa mfano, urease huharakisha hidrolisisi ya urea, lakini haina kuvunja thiourea.

2. Stereospecificity - enzyme inaingiliana na isomer maalum ya macho na kijiometri.

3. Umaalumu wa kikundi kabisa - enzymes ni maalum kwa heshima na asili ya dhamana, pamoja na misombo hiyo inayounda dhamana hii. Kwa mfano, α-amylase hupasua dhamana ya α-glycosidic katika molekuli ya maltose, yenye molekuli mbili za glucose, lakini haipati molekuli ya sucrose, yenye molekuli ya glucose na molekuli ya fructose.

4. Umaalumu wa kikundi cha jamaa. Katika kesi hiyo, enzymes ni maalum tu kwa heshima na dhamana, lakini ni tofauti na misombo hiyo inayounda dhamana hii. Kwa mfano, proteases huharakisha hidrolisisi ya vifungo vya peptidi katika protini mbalimbali, lipases huharakisha kuvunjika kwa vifungo vya ester katika mafuta.

Swali la 19 Viamsha na vizuizi vya enzyme. Utaratibu wa hatua yao. Kizuizi kinachoweza kutenduliwa na kisichoweza kutenduliwa, chenye ushindani na kisicho na ushindani. Kutumia kanuni ya kuzuia ushindani katika dawa.

.Viamilisho vya enzyme na vizuizi, mifumo ya ushawishi wao na umuhimu.

Kiwango cha athari za kemikali huathiriwa na vitu mbalimbali. Kulingana na hali ya ushawishi wao, vitu vinagawanywa katika vianzishaji, vinavyoongeza shughuli za enzyme, na inhibitors (paralyzers), ambayo huzuia shughuli za enzyme.

Uanzishaji wa enzyme unaweza kusababishwa na:

1. Uwepo wa viambatanisho – ioni za chuma Fe²+, Mg²+, Mn²+, Cu²+, Zn²+, ATP, asidi lipoic.

2. Proteolysis yao ya sehemu.

Enzymes ya njia ya utumbo huzalishwa kwa namna ya fomu zisizo na kazi - zymogens. Imeathiriwa mambo mbalimbali peptidi hupasuka na kutengeneza kituo amilifu na zimojeni hubadilishwa kuwa fomu hai kimeng'enya.

Pepsinogen HCl pepsin + peptidi

Trypsinogen enterokinase trypsin + peptidi

Aina hii ya uanzishaji inalinda seli za njia ya utumbo kutoka kwa digestion ya kibinafsi.

3. Phosphorylation na dephosphorylation. Kwa mfano:

asiyefanya kazi lipase + ATP → lipase-phosphate (lipase hai);

lipase-phosphate + H3PO4 → lipase (lipase isiyofanya kazi)

Vizuizi, kulingana na asili ya hatua yao, imegawanywa kuwa inayoweza kubadilishwa na isiyoweza kurekebishwa. Mgawanyiko huu unategemea nguvu ya uhusiano kati ya inhibitor na enzyme.

Vizuizi vinavyoweza kurejeshwa ni misombo inayoingiliana bila ushirikiano na kimeng'enya na inaweza kukatwa kutoka kwa kimeng'enya.

Vizuizi visivyoweza kurekebishwa ni misombo ambayo huunda vifungo vya ushirikiano, vikali na enzyme.

Kizuizi kisichoweza kutenduliwa kinaweza kuwa mahususi au kisicho mahususi.

Kwa kizuizi maalum, inhibitors huzuia hatua ya enzymes fulani kwa kumfunga mtu binafsi vikundi vya kazi kituo cha kazi. Kwa mfano, sumu ya thiol huzuia vimeng'enya ambavyo kituo chake cha kazi kinajumuisha vikundi vya SH; monoksidi kaboni (CO) huzuia vimeng'enya vilivyo na Fe²+ kwenye tovuti inayofanya kazi.

Inhibitors zisizo maalum huzuia hatua ya enzymes zote. Hizi ni pamoja na sababu zote za denaturing ( joto, asidi za kikaboni na madini, chumvi metali nzito na nk).

Kizuizi kinachoweza kutenduliwa kinaweza kuwa cha ushindani. Katika kesi hii, inhibitor ni analog ya kimuundo ya substrate na inashindana nayo kwa kumfunga kwenye tovuti ya kumfunga substrate ya kituo cha kazi.

Kipengele tofauti kizuizi cha ushindani ni kwamba inaweza kudhoofika au kuondolewa kabisa kwa kuongeza mkusanyiko wa substrate.

Succinate dehydrogenase (SDH), kimeng'enya katika mzunguko wa citrate, dehydrogenates succinate, kuibadilisha kuwa fumarate. Malonate, ambayo kimuundo inafanana na succinate, hufungamana na tovuti inayotumika ya LDH lakini haiwezi kutolewa haidrojeni. Kwa hiyo, malonate ni kizuizi cha ushindani cha SDH.

Nyingi dawa ni vizuizi vya ushindani vya enzymes. Kwa mfano, dawa za sulfonamide, kuwa analogi za kimuundo za asidi ya para-aminobenzoic (PABA), sababu kuu ya ukuaji wa vijidudu vya pathogenic, hushindana nayo kwa kumfunga kwenye tovuti ya kumfunga substrate ya kituo cha kazi cha enzyme. Athari ya antimicrobial ya dawa za sulfonamide inategemea hii.

Msingi wa yote michakato ya maisha huunda maelfu ya athari za kemikali zinazochochewa na vimeng'enya. Maana ya enzymes ilifafanuliwa kwa usahihi na kwa mfano na I.P. Pavlov, akiwaita "Pathogens za maisha". Ukiukaji katika utendaji wa enzymes husababisha tukio magonjwa makubwa phenylketonuria, glycogenosis, galactosemia, tyrosinemia au kupungua kwa kiasi kikubwa kwa ubora wa maisha - dyslipoproteinemia, hemophilia.

Inajulikana kuwa ili mmenyuko wa kemikali kutokea, ni muhimu kwamba dutu inayoitikia iwe na jumla ya nishati ya juu kuliko thamani inayoitwa. kizuizi cha nishati majibu. Ili kuashiria ukubwa wa kizuizi cha nishati, Arrhenius alianzisha dhana nguvu za uanzishaji. Kushinda nishati ya kuwezesha katika mmenyuko wa kemikali hupatikana ama kwa kuongeza nishati ya molekuli zinazoingiliana, kwa mfano kwa kuongeza joto, mwanga, shinikizo la kuongezeka, au kwa kupunguza nishati inayohitajika kwa majibu (yaani nishati ya kuwezesha) kwa kutumia vichocheo.

Thamani ya nishati ya kuwezesha pamoja na bila kimeng'enya

Kwa kazi yao, enzymes ni vichocheo vya kibiolojia. Kiini cha hatua ya enzymes, pamoja na vichocheo vya isokaboni, ni:

• katika uanzishaji wa molekuli za vitu vinavyoitikia,
• katika kugawanya majibu katika hatua kadhaa, kizuizi cha nishati ya kila ambayo ni ya chini kuliko ile ya mmenyuko wa jumla.

Walakini, vimeng'enya havitachochea athari zisizowezekana kwa nguvu;

Kufanana na tofauti kati ya vimeng'enya na vichocheo vya isokaboni

Kuongeza kasi ya athari kwa kutumia enzymes ni muhimu sana, kwa mfano:

A. Urease huharakisha mmenyuko wa mtengano wa urea imara kabisa kwa amonia na maji kwa mara 10 13, kwa hiyo, na maambukizi ya njia ya mkojo (kuonekana kwa urease ya bakteria), mkojo hupata harufu ya amonia.

B. Fikiria mmenyuko wa mtengano wa peroxide ya hidrojeni:

2H 2 O 2 → O 2 + 2H 2 O

Ikiwa kiwango cha mmenyuko bila kichocheo kinachukuliwa kama umoja, basi mbele ya platinamu nyeusi kiwango cha majibu huongezeka kwa 2 × 10 mara 4 na nishati ya uanzishaji hupungua kutoka 18 hadi 12 kcal / mol; kiwango cha majibu huongezeka kwa 2 × 10 mara 11 na uanzishaji wa nishati 2 kcal / mol.

Kufanana
1. Miitikio inayowezekana kwa nguvu pekee ndiyo huchochewa. 2. Hazibadili mwelekeo wa majibu. 3. Wanaharakisha mwanzo wa usawa wa majibu, lakini usiihamisha. 4. Hazitumiwi wakati wa mchakato wa majibu.	1. Kasi ya mmenyuko wa enzymatic ni ya juu zaidi. 2. Umaalumu wa hali ya juu. 3. Hali ya kazi nyepesi (intracellular). 4. Uwezekano wa kurekebisha kasi ya majibu. 5. Kiwango cha mmenyuko wa enzymatic ni sawia na kiasi cha enzyme.

Kichocheo cha enzyme kina sifa zake

Hatua za catalysis

Hatua zifuatazo zinaweza kutofautishwa katika mmenyuko wa enzymatic:

1. Kiambatisho cha substrate (S) kwa kimeng'enya (E) ili kuunda changamano cha enzyme-substrate (E-S).

2. Ubadilishaji wa changamano cha enzyme-substrate kuwa changamano moja au zaidi ya mpito (E-X) katika hatua moja au zaidi.

3. Ubadilishaji wa changamano ya mpito kuwa changamano ya enzyme-bidhaa (E-P).

4. Kutenganishwa kwa bidhaa za mwisho kutoka kwa enzyme.

Taratibu za catalysis

Wafadhili	Wapokeaji
COOH -NH 3 + -SH	COO- -NH 2 -S-

1. Kichocheo cha msingi wa asidi- katikati ya kazi ya kimeng'enya kuna vikundi vya mabaki maalum ya asidi ya amino ambayo ni wafadhili wazuri au wapokeaji wa protoni. Vikundi kama hivyo ni vichocheo vikali vya athari nyingi za kikaboni.

2. Kichocheo cha Covalent Enzymes huguswa na substrates zao, na kutengeneza muundo usio na msimamo wa enzyme-substrate kwa kutumia vifungo vya ushirika, ambayo bidhaa za mmenyuko huundwa wakati wa upangaji upya wa intramolecular.

Aina za Athari za Enzyme

1. Aina ya ping-pong- kimeng'enya huingiliana kwanza na substrate A, ikiondoa yoyote makundi ya kemikali na kuigeuza kuwa bidhaa inayofaa. Substrate B kisha inaunganishwa na kimeng'enya, ikipokea vikundi hivi vya kemikali. Mfano ni mmenyuko wa uhamisho wa vikundi vya amino kutoka kwa amino asidi hadi asidi ya keto - transamination.

Mwitikio wa ping pong wa enzymatic

2. Aina ya miitikio ya mfuatano- substrates A na B huongezwa kwa sequentially kwa enzyme, na kutengeneza "ternary complex", baada ya hapo catalysis hutokea. Bidhaa za mmenyuko pia hupasuliwa kwa mpangilio kutoka kwa kimeng'enya.

Mmenyuko wa enzyme kulingana na aina ya "athari zinazofuatana".

3. Aina ya mwingiliano wa nasibu- substrates A na B huongezwa kwa kimeng'enya kwa utaratibu wowote, kwa nasibu, na baada ya kichocheo pia hutenganishwa.

Mmenyuko wa enzyme kulingana na aina ya "mwingiliano wa nasibu"

Enzymes ni protini kwa asili

Imeanzishwa kwa muda mrefu kuwa enzymes zote ni protini na zina mali zote za protini. Kwa hivyo, kama protini, enzymes imegawanywa kuwa rahisi na ngumu.

Enzymes rahisi inajumuisha tu amino asidi - kwa mfano, pepsin , trypsin , lisozimu.

Enzymes ngumu(holoenzymes) zina sehemu ya protini inayojumuisha asidi ya amino - apoenzyme, na sehemu isiyo ya protini - cofactor. Cofactor, kwa upande wake, inaweza kuitwa coenzyme au bandia kikundi. Mfano unaweza kuwa succinate dehydrogenase (ina FAD) (katika mzunguko wa asidi ya tricarboxylic), aminotransferasi (vyenye pyridoxal phosphate) (kazi), peroxidase(ina heme). Ili kutekeleza kichocheo, tata kamili ya apoprotein na cofactor ni muhimu hawawezi kufanya kichocheo tofauti.

Kama protini nyingi, enzymes zinaweza kuwa monoma, i.e. inajumuisha subunit moja, na polima, yenye subunits kadhaa.

Ulinganisho wa vichocheo vya enzyme ya isokaboni Ishara za kulinganisha Vichochezi vya isokaboni Enzymes 1. Asili ya kemikali 2. Uteuzi 3. Optimum pH 4. Vipindi vya joto 5. Mabadiliko katika muundo wa kat wakati wa mmenyuko 6. Kuongeza kiwango cha majibu.

Ulinganisho wa vichocheo vya enzyme ya isokaboni Ishara za kulinganisha Vichocheo vya isokaboni Enzymes 1. Asili ya kemikali Dutu za uzito wa chini wa Masi zinazoundwa na 1 au vipengele kadhaa. Protini ni polima za juu za Masi 2. Uteuzi wa chini, kat ya ulimwengu wote - Pt huharakisha kuzidisha. majibu. Juu. Kila mkoa unahitaji kimeng'enya chake. 3. Optimum pH Asidi kali au alkali Muda kidogo, kwa kila mmoja. chombo - yako. 4. Vipindi vya joto pana sana 35 - 42 digrii, basi denatured. 5. Mabadiliko katika muundo wa kat wakati wa majibu Mabadiliko kidogo au haibadilika kabisa. Wanabadilika sana na hurejeshwa kwa muundo wao wa asili mwishoni mwa majibu. 6. Kuongezeka kwa kasi ya majibu. Mara 100 Kutoka 10 hadi 8 nguvu hadi 10 hadi 12 nguvu.

Jumla: uwezo wa kufuta katika maji na kutengeneza ufumbuzi wa colloidal; kuongeza kasi ya majibu; hazitumiwi katika majibu; amphoteric; uwepo wao hauathiri mali ya bidhaa za mmenyuko; tukio la athari za rangi ni tabia; kubadilisha nishati ya uanzishaji ambayo majibu yanaweza kutokea; usibadilishe kwa kiasi kikubwa joto ambalo majibu hutokea; uwezo wa denaturation na hidrolisisi.

Maalum: Mchanganyiko shughuli ya juu zaidi chini ya seti kali ya masharti; Umaalumu wa hatua kulingana na kanuni ya "key-lock" au "hand-glove"; Utulivu; Reversibility ya hatua: E + S ES E + P, ambapo E ni enzyme; S - substrate, P - bidhaa ya majibu, ES - tata ya enzyme-substrate.

Jukumu la enzymes katika maisha ya viumbe: Matatizo ya kimetaboliki ya kuzaliwa; Uongofu wa vitu; Mapinduzi ya biochemical; Ubadilishaji wa nishati; Biosynthesis; Pharmacology; Muundo wa membrane; Vifaa vya maumbile; Lishe; Kimetaboliki ya seli; Catalysis; Udhibiti wa kisaikolojia; Uchachuaji wa bakteria.