Enzymer i biologi. Hvad er det, klassificering, egenskaber, klasser, funktioner

Næsten alle forskere i verden er overbevist om, at et utilstrækkeligt antal enzymer inde i en person forårsager visse sygdomme. Uden disse forbindelser vil livet uundgåeligt bremse og nogle gange endda stoppe helt. I biologien gør katalyse af sådanne stoffer mad nyttig og fremskynder alle interne processer.

Bestemmelse af enzymer

Fra latin udtrykket "enzymer" er oversat som "gæring". Disse elementer kaldes også enzymer, som på græsk betyder "i gær". Disse stoffer er cellulære forbindelser. Disse biokatalysatorer giver den nødvendige levestandard. Takket være dem forløber alle processer og reaktioner i kroppen ganske klart og hurtigt.

Yderligere brug af enzymer fra andre kilder er påkrævet:

• atleter;
• patienter med enzymdysfunktion
• dem, der er ved at komme sig efter sygdom
• børn og mennesker i voksenalderen;
• patienter med dårligt helbred
• svagelig og tidligt begyndt at blive gammel;
• Handicappede;
• dem, der har vægtproblemer;
• mennesker, der spiser store mængder kød;
• vegetarer;
• lider af seksuel dysfunktion
• gravide og kvinder, der for nylig har født;
• mennesker med lever- og fordøjelsesproblemer
• neurasthenik.

Klasser

Alle enzymer er opdelt i:

• Oxidoreduktaser, bestående af hæm og vitamin. Disse enzymer er opdelt i 17 undergrupper og er involveret i redoxprocesser. Enzymer i denne klasse omfatter:
• Dehydrogenaser, de deler hydrogenatomer og flytter dem til det næste substrat. Denne enzymundergruppe virker i fotosynteseprocesserne og respirationen. Det indeholder:

1. isocitrat dehydrogenase;
2. leverenzymer;
3. cytokrom reduktase;
4. pyruvat dehydrogenase.

• Oxidaser (tyrosinase og cytochromoxidase), der katalyserer kombinationen af ​​ilt og hydrogen.
• Lipoxygenase.
• Peroxidase.
• Catalase.
• Transferaser, herunder amino og glycosyltransferase, deres opgave er at overføre radikaler.
• Hydrolaser, der nedbryder molekylære bindinger med den efterfølgende binding af vand. Denne klasse er kendetegnet ved:
• Peptidaser, der nedbryder proteiner til aminosyrer, omfatter:

1. carboxypeptidase;
2. trypsin;
3. pepsiner;
4. chymotrypsin.

• Glycosidaser, der nedbryder oligo- og polysaccharider, for eksempel:

1. sucrase;
2. maltase;
3. amylase.

• Esteraser, der nedbryder fedt og estere.
• Lyaser med vitamin B6 eller B1.
• Isomerase
• Syntetaser eller ligaser.

Enzymer i biologi er specielle proteiner, der er designet til at katalysere kemiske processer i kroppen. De er fordøjelses- og metaboliske. Førstnævnte hjælper med at fordøje mad, og sidstnævnte slipper af med toksiner.

Tabellen nedenfor giver mere detaljerede oplysninger om typer af enzymer:

Enzymnavn	Hvor er	Funktioner
DNA -polymerase	I deoxyribonukleotider	DNA syntese
Lipaser	I tarmene	Fordøjelse af fedtstoffer
Helicase	I genceller	Afvikling af DNA
Amylase	I spyt	Omdannelse af stivelse til sukker
Acetylcholinesterase	I muskler og nerver	Acetylcholin nedbrydning
Maltase	I spyt	Nedbrydning af sukker
Lactase og trypsin	I tyndtarmen	Nedbrydning af sukker og proteiner

Rolle og praktisk brug

Enzymer deltager i metaboliske processer og indser også genetisk information.

De også:

• Fordøj og fordøj mad.
• Spalt og syntetiser:

1. nukleinsyrer;
2. kulhydrater;
3. proteiner;
4. fedtstoffer.

• Påvirke:

1. reproduktion;
2. åndedrag;
3. nerver og psyke;
4. muskler.

Enzymer eller enzymer bruges i følgende industrier:

• garvning;
• farmaceutisk;
• mad;
• tekstil.

Proteinkatalysatorer bruges også aktivt:

• kemisk industri;
• medicinen;
• Landbrug;
• farmakologi;
• biokemi;
• Genteknologi;
• molekylær Biologi.

Enzymsammensætning

Proteinkatalysatorer indeholder:

• proteiner;
• konferencer (metalindeslutninger);
• coenzymer (vitaminer).

Komplekse enzymer består af en kofaktor og et apoenzym, mens simple indeholder:

• lysozym;
• pepsin;
• trypsin.

Enzymnomenklatur og klassificering

Enzymer i biologi er acceleratorer for alle kemiske reaktioner i celler. De forbedrer stofskiftet og fordøjelsen. Disse forbindelser, som også kaldes enzymer, arbejder med objekter i kroppen (substrater) indtil deres arbejde er afsluttet. Herefter går de videre til de næste mål.

Alle enzymer er individuelt nummereret fra 4 tal:

1. Klassens nummer.
2. Underklasse.
3. Underklasse.
4. Sekvensnummer i alfabetisk rækkefølge.

Funktioner og egenskaber ved enzymer

Enzymtræk er:

• binder kun til visse substrater eller yderst specifik;
• aktivitetens afhængighed af temperatur og ph-niveau;
• høj selektivitet eller selektivitet;
• kompleks og unik proteinstruktur;
• overfølsomhed over for kemiske forbindelser;
• højeffektiv katalyse;
• acceleration af termodynamiske reaktioner;
• meget lavt forbrug.

De vigtigste egenskaber ved enzymer er:

• biologisk katalisering af proteinoprindelse;
• tab af aktivitet og koagulation under kogning;
• en gradvis stigning i reaktionshastigheden;
• opretholdelse af processernes temperatur
• opløsning i et vandigt medium og oprettelse af kolloidale opløsninger;
• hydrolyse og denaturering;
• muligheden for at splitte en enorm mængde organisk stof;
• termisk labilitet;
• absolut og relativ specificitet.

Funktioner og virkningsmekanisme

Enzymfunktioner omfatter:

• målrettet brug af energi;
• en vis selektivitet af de igangværende processer
• en tusindfoldig acceleration af kemiske reaktioner eller katalyse;
• bistand ved omdannelse af substrater til slutprodukter;
• beskyttende, som neutraliserer xenobiotika og endotoksiner;
• regulatorisk, der forekommer i det cellulære mikrorum;
• bakteriel gæring;
• metabolisk;
• nærende;
• genetisk;
• farmakologisk;
• biosyntetisk;
• kinetisk;
• biosyntetisk.

Fordeling i kroppen

Enzymer i biologi er store proteiner, der tæller mere end 4 tusind i deres klasse. forskellige typer. De kombineres til hele systemer for derefter effektivt at påvirke interne biokemiske processer.

Biokatalysatorer nedbryder næringsstoffer til mindre partikler til videre brug af kroppen.

Ved interaktion med andre forbindelser i kroppen skaber enzymer enzymsubstratgrupper i kort tid. I slutningen af ​​processen nedbrydes sådanne komplekser til slutprodukter og enzymer. Enzymer uændrede efter dette kan binde yderligere med andre substratmolekyler.

Afhængigt af ydeevnen og placeringen i kroppen er enzymer:

• organelspecifik;
• organspecifikke;
• universel.

Generelle eller universelle enzymer:

• findes i næsten alle molekyler i kroppen;
• katalysere processerne ved proteinbiosyntese;
• skabe levevilkår for celler;
• fremskynde energiudveksling.

Organspecifikke enzymer omfatter:

• alaninaminotransferase;
• lipase;
• arginase;
• alfa-amylase;
• urokinase;
• syre og alkalisk phosphatase;
• histidase;
• sorbitol dehydrogenase;
• glutamyltransferase.

Organelle-specifikke enzymer struktureres og opløses kolloidt i cytosolen.

De kan findes i:

• ribosomer;
• celle -nucleoli og centre;
• cytoplasma;
• mitokondrier;
• cellemembraner;
• lysosomer;
• mikrosomer.

Enzymsynteseproces

Enzymsyntese er en del af proteinsyntesen, som gener regulerer. I dette tilfælde er enzymer karakteriseret ved translation og transkriptionsreaktioner.

Enzymatisk syntese forløber i henhold til følgende algoritme:

1. DNA giver først oplysninger om det nødvendige enzym.
2. Derefter indkodes messenger -RNA for alle aminosyrer i enzymet.
3. Når der er en tilstrækkelig mængde af produktet til katalyse, lukkes transkription, og når det er mangelfuldt, starter det tværtimod og forlænges så længe som nødvendigt.
4. Efter frigivelse af messenger -RNA i den cellulære cytoplasma forekommer translation. På den endoplasmatiske linje af ribosomer dannes syntesen af ​​den primære kæde fra peptidforbindelser og aminosyrer. Men på dette stadium er proteinmolekylet endnu ikke i stand til at udføre sit enzymatiske arbejde.
5. Ydermere begynder proteinet i det samme netværk at sno sig, på grund af hvilke sekundære og tertiære strukturer skabes.
6. Derefter stopper nogle enzymer med at syntetisere. Men for at forstærke aktiv katalyse er det nødvendigt at inkludere en cofaktor og et coenzym.
7. Følgende organiske elementer af enzymer kan bindes til individuelle sektioner af den endoplasmatiske membran:

• nukleinsyrer;
• vitaminer;
• monosaccharider;
• fedtstoffer.

1. Til dannelse af en kvaternær proteinstruktur til domænegruppen kræves inklusioner af metalioner (kofaktorer).

Nogle gange kræver en enkelt reaktion tilstedeværelsen af ​​flere enzymer, som kan fungere i forskellige situationer. Flere former for katalysatorer og isozymer er bedst egnede til dette. Den førstnævnte af disse enzymer dannes post-translationelt, mens sidstnævnte er genetisk dannet.

Enzymer i biologi er de elementer i kroppen, der i løbet af deres arbejde ikke har den egenskab at blive indtaget. Ved en passende temperatur stiger hastigheden på sådanne forbindelser betydeligt. På grund af dette accelereres også reaktionerne, som de deltager i.

Menneskelige enzymer og arvelige sygdomme

Et stort antal forskellige processer foregår konstant i menneskekroppen. For normal funktion af alle interne systemer har celler brug for enzymer, der leder reaktioner ad den rigtige vej.

. Med utilstrækkelig aktivitet af enzymet eller i dets fravær begynder forskellige sygdomme at manifestere sig. Disse lidelser kombineres til en generel gruppe kaldet fermentopati.

Blandt typerne af arvelige sygdomme er:

• Lysosomale patologier, på grund af hvilken metabolisme forstyrres og toksiner ophobes. Sådanne lidelser omfatter sygdomme:

1. Teya-Sachs, med sin svaghed skrider frem, og derefter svigter nervesystemet fuldstændigt;
2. Hurlers syndrom, som forårsager udviklingsforsinkelse og dannelsen af ​​unormale strukturer i knoglerne;
3. Crabbe, hvilket fører til udviklingsforsinkelser og skadelige nerver;
4. Niemann-Pika, hvor nerverne er beskadiget og leveren forstørret;
5. Fabry, der kun påvirker den mandlige del af befolkningen og er kendetegnet ved smerter i lemmerne;
6. Gaucher, hvilket fører til knoglesmerter og forstørrelse af leveren.
7. Akkumulering af metaller (hæmokromatose og Wilsons sygdom).

• Galactosæmi, som viser sig på grund af en mangel på aktiviteten af ​​enzymet, der omdanner galactose til glucose. Som et resultat udskilles dette stof sammen med fosfat ikke fra:

1. hjernebark;
2. blodserum;
3. linse;
4. erytrocytter;
5. hjerter;
6. lever;
7. muskler.

• Peroximale lidelser i form af Zellwegers syndrom, udtrykt i:

1. nerveskade;
2. forstørrelse af leveren;
3. udviklingen af ​​unormale ansigtstræk.

• Leucinose hvilket fører til ophobning af aminosyre i kroppen.

1. Frataxy, der fører til:
2. problemer med at gå
3. hjertesmerter;
4. nerveskader.

• Phenylketonuri, som er forårsaget af phenylalaninmetabolismens patologi, hvorfor:

1. thyroxin;
2. adrenalin;
3. tyrosin;
4. melanin.
5. Sygdomme forbundet med akkumulering af glykogen, med dem:
6. musklerne er beskadiget;
7. svaghed vises;
8. sænker blodsukkeret.

Hos børn ved fødslen kan følgende arvelige metaboliske lidelser observeres:

• Fordøjelsesproblemer på grund af enzymnedbrud.
• Proteinsyntesepatologi.
• Sygdomme forbundet med nedsat kulhydratmetabolisme:

1. glykogenose;
2. laktosemangel;
3. diabetes.

• Patologier forårsaget af funktionsfejl i aminosyremetabolisme:

1. phenylketonuri;
2. nedsat steroidmetabolisme;
3. albinisme;
4. alkaptonuri.

Arvelige metaboliske lidelser manifesteres:

• trombocytopeni;
• forstyrrelser i fordøjelsessystemet;
• mental retardering;
• forstørrelse af milten og leveren;
• lidelser i nervesystemet;
• grå stær;
• kramper og koma;
• ændringer i hudens og hårets tilstand
• specifik lugt af krop og urin;
• skeletal abnormiteter;
• muskel læsioner;
• immundefekt;
• athetoser;
• myopati;
• ketoacidose tilbagefald.

For fermentopatier med arvelig karakter hos små børn er symptomerne karakteristiske:

• Galactosæmi:

1. grå stær;
2. levercirrhose;
3. fedtinfiltration;
4. væksthæmning;
5. diarré;
6. opkastning;
7. gulsot.

• Phenylketonuri:

1. parese;
2. ataksi;
3. anfald
4. døsighed og irritabilitet
5. forsinkelse i fysisk og mental udvikling.

• Cystisk fibrose:

1. oppustet mave;
2. bleghed;
3. konstant opstød;
4. angst;
5. sløvhed;
6. dyspnø;
7. svaghed.

   

• Cøliaki:

1. generelt ubehag
2. smerter i maven;
3. opkastning og kvalme;
4. forsinkelse i vægt og højde;
5. ophidselse.

• Laktosemangel:

1. mavepine;
2. øget gasdannelse;
3. diarré.

Enzymer understøtter kroppens sundhed ved at hjælpe den med at adskille indgående mad i næringsstoffer. I biologien kaldes denne proces spaltning. Enzymer frigiver også energi fra mad og leverer den videre til cellerne. Men disse forbindelser findes ikke kun inde i kroppen, men også i nogle gærede fødevarer.

Arvelige enzymopatier skyldes normalt faktorer som:

• celle receptor defekter og membran lidelser;
• fraværet af et gen, hvormed enzymer dannes;
• fejl i genmolekyler.

Terapi til genetiske fermentopatier består af:

• afgiftning af skadelige metaboliske produkter ved at indføre kemikalier i blodet;
• brug af særlige kosttilskud med enzymer til forbedring af materialemetabolisme;
• indførelse af diæter for at udelukke visse næringsstoffer.

Interessante fakta

Blandt de velkendte såvel som interessante fakta om enzymer er følgende:

• Biokatalysatorer blødgør underlaget og gør det mere fleksibelt. De opløser bogstaveligt talt objekterne for deres indflydelse og imprægnerer dem med deres sekreter.
• Enzymmolekyler indeholder hundreder og tusinder af atomer:

1. nitrogen;
2. fosfor;
3. kulstof;
4. ilt;
5. brint.

• Selv i ikke-levende organismer virker enzymer fortsat. Men de gør det allerede på en uordentlig måde. I dette tilfælde begynder disse stoffer at fordøje sig selv og derved inkludere autolyseprocessen. Denne reaktion spalter helt eller delvist alle resterende forbindelser.
• Biologiske nedbrydningsmidler er mest nødvendige for atleter og motionister. Dette skyldes det faktum, at der observeres et accelereret stofskifte i deres kroppe, hvilket resulterer i en hurtig udtømning af reserver af deres egne enzymer.
• Biokatalysatorer er også nødvendige for foryngelse af kroppen. Når alt kommer til alt forhindrer en tilstrækkelig mængde enzymer ældning og tørhed i huden og giver den også:

1. skinne;
2. friskhed;
3. ømhed;
4. elasticitet.

• Mælk i kroppen behandler lactase. Det begynder at blive produceret inde i en person allerede i barndommen. Denne assimilering af mælk kompenserer for D -vitaminmangel og hjælper med at bevare sundheden i lang tid.
• Fjender til enzymer, der kan ødelægge dem, er:

1. bønner;
2. kartofler med spirer, der allerede er vist på det;
3. ærter;
4. linser;
5. æggehvide.

• Protein-enzymatisk syntese forekommer på ribosomer.
• Videnskaben om biokatalysatorer er ikke enzymologi, men enzymologi.
• De vigtigste enzymer er for fødevareindustrien og landbruget.
• Enzymatiske reaktioner blev først kendt og undersøgt i gæringsindustrien.
• Enzymer spiller også en vigtig rolle i blodpropper.
• Fysiolog Pavlov gav enzymerne navnet "livets bærere".
• Takket være enzymer kan kroppen let klare fordøjelsesreaktioner.
• Et stort antal kendte biologiske omformere inde i kroppen:

1. helbrede sår;
2. forny slidte celler;
3. beskytte mod patogene mikrober;
4. omdanne mad til byggematerialer og energi;
5. neutralisere fremmede forbindelser og udveksle affald.

• De vigtigste leverandører af hyaluronsyre og kollagen til huden er enzymer som:

1. hyaluronidase;
2. trypsin;
3. lipase;
4. bromelain;
5. kollagenase;
6. SOD;
7. papain.

• I 2009 Amerikanske forskere har opfundet telomerase, som forlænger cellernes levetid. Kort tid efter blev opdagelsen tildelt Nobelprisen. Takket være det nye enzym ændres eller ældes cellerne ikke.
• Selve enzymerne blev først opdaget i 1500 -tallet. Hollandske J. B. Van Helmont.

Uden enzymer sker der ikke en eneste vital reaktion i kroppen. Det er kendt fra biologiens forløb, at disse stoffer er rangeret 3. i betydning efter ilt og vand. Enzymer er ekstremt vigtige, da de giver en person mulighed for at klare mange interne processer. Folk skal hele tiden overvåge mængden og niveauet af disse stoffer.

Videoer om enzymer i biologi

Enzymer og deres rolle i menneskekroppen: