Enzimi in biologia. Che cos'è, classificazione, proprietà, classi, funzioni

Quasi tutti gli scienziati del mondo sono convinti che un numero insufficiente di enzimi all'interno di una persona causi determinate malattie. In effetti, senza questi composti, la vita rallenterà inevitabilmente, e talvolta si fermerà addirittura del tutto. In biologia, la catalisi di tali sostanze rende utile il cibo e accelera tutti i processi interni.

Determinazione degli enzimi

dal latino il termine "enzimi" è tradotto come "fermentazione". Questi elementi sono anche chiamati enzimi, che in greco significa "nel lievito". Queste sostanze sono composti cellulari. Questi bio-catalizzatori forniscono lo standard di vita richiesto. Grazie a loro, tutti i processi e le reazioni nel corpo procedono in modo abbastanza chiaro e rapido.

È necessario un uso aggiuntivo di enzimi da altre fonti:

• atleti;
• pazienti con disfunzione enzimatica;
• coloro che si stanno riprendendo dalla malattia;
• bambini e persone in età adulta;
• pazienti con problemi di salute;
• infermo e inizio precoce a invecchiare;
• disabili;
• coloro che hanno problemi di peso;
• persone che mangiano grandi quantità di carne;
• vegetariani;
• soffre di disfunzioni sessuali;
• donne incinte e donne che hanno partorito di recente;
• persone con problemi al fegato e alla digestione;
• nevrastenici.

Classi

Tutti gli enzimi sono suddivisi in:

• Ossidoreduttasi, costituita da eme e vitamina. Questi enzimi sono suddivisi in 17 sottogruppi e sono coinvolti nei processi redox. Gli enzimi di questa classe includono:
• Deidrogenasi, dividono gli atomi di idrogeno e li spostano al substrato successivo. Questo sottogruppo di enzimi agisce nei processi di fotosintesi e respirazione. Contiene:

1. isocitrato deidrogenasi;
2. enzimi epatici;
3. citocromo reduttasi;
4. piruvato deidrogenasi.

• Ossidasi (tirosinasi e citocromo ossidasi) che catalizzano la combinazione di ossigeno e idrogeno.
• Lipossigenasi.
• Perossidasi.
• catalasi.
• Le transferasi, comprese l'amino e la glicosiltransferasi, hanno il compito di trasferire i radicali.
• Idrolasi che rompono i legami molecolari con il successivo legame dell'acqua. Questa classe è caratterizzata da:
• Le peptidasi che decompongono le proteine ​​in amminoacidi includono:

1. carbossipeptidasi;
2. tripsina;
3. pepsine;
4. chimotripsina.

• Glicosidasi che scompongono gli oligo e i polisaccaridi, ad esempio:

1. sucrasi;
2. maltasio;
3. amilasi.

• Estere che scompongono i grassi e gli esteri.
• Liasi con vitamine B6 o B1.
• isomerasi
• Sintetasi o ligasi.

Gli enzimi in biologia sono proteine ​​speciali progettate per catalizzare i processi chimici nel corpo. Sono digestivi e metabolici. I primi aiutano a digerire il cibo e i secondi eliminano le tossine.

La tabella seguente fornisce informazioni più dettagliate sui tipi di enzimi:

Nome dell'enzima	Dov'è	Funzioni
DNA polimerasi	Nei desossiribonucleotidi	sintesi del DNA
Lipasi	Nell'intestino	Digestione dei grassi
Helicase	Nelle cellule geniche	Svelare il DNA
amilasi	Nella saliva	Conversione dell'amido in zucchero
Acetilcolinesterasi	Nei muscoli e nei nervi	Rottura dell'acetilcolina
maltese	Nella saliva	Ripartizione degli zuccheri
Lattasi e tripsina	Nell'intestino tenue	Decomposizione di zuccheri e proteine

Ruolo e utilizzo pratico

Gli enzimi prendono parte ai processi metabolici e realizzano anche informazioni genetiche.

Essi anche:

• Digerire e digerire il cibo.
• Taglia e sintetizza:

1. acidi nucleici;
2. carboidrati;
3. proteine;
4. grassi.

• Influenzare:

1. riproduzione;
2. respiro;
3. nervi e psiche;
4. muscoli.

Enzimi o enzimi sono utilizzati nelle seguenti industrie:

• abbronzatura;
• farmaceutico;
• cibo;
• tessile.

Anche i catalizzatori proteici vengono utilizzati attivamente:

• industria chimica;
• la medicina;
• Agricoltura;
• farmacologia;
• biochimica;
• Ingegneria genetica;
• biologia molecolare.

Composizione enzimatica

I catalizzatori proteici contengono:

• proteine;
• conferenze (inclusioni metalliche);
• coenzimi (vitamine).

Gli enzimi complessi sono costituiti da un cofattore e da un apoenzima, mentre quelli semplici contengono:

• lisozima;
• pepsina;
• tripsina.

Nomenclatura e classificazione degli enzimi

Gli enzimi in biologia sono acceleratori di tutte le reazioni chimiche nelle cellule. Migliorano il metabolismo e la digestione. Questi composti, che sono anche chiamati enzimi, lavorano con gli oggetti nel corpo (substrati) fino al completamento del loro lavoro. Dopodiché, passano ai prossimi obiettivi.

Tutti gli enzimi sono numerati individualmente da 4 numeri:

1. Numero di classe.
2. Sottoclasse.
3. Sottoclasse.
4. Numero progressivo in ordine alfabetico.

Caratteristiche e proprietà degli enzimi

I tratti enzimatici sono:

• legante solo a determinati substrati o altamente specifico;
• dipendenza dell'attività dalla temperatura e dal ph;
• alta selettività o selettività;
• struttura proteica complessa e unica;
• ipersensibilità ai composti chimici;
• catalisi altamente efficiente;
• accelerazione di reazioni termodinamiche;
• consumi molto bassi.

Le principali proprietà degli enzimi sono:

• catalizzazione biologica di origine proteica;
• perdita di attività e coagulazione durante l'ebollizione;
• un graduale aumento della velocità di reazione;
• mantenimento della temperatura dei processi;
• dissoluzione in mezzo acquoso e creazione di soluzioni colloidali;
• idrolisi e denaturazione;
• la possibilità di scindere un'enorme quantità di materia organica;
• labilità termica;
• specificità assoluta e relativa.

Funzioni e meccanismo d'azione

Le funzioni enzimatiche includono:

• uso mirato dell'energia;
• una certa selettività dei processi in corso;
• un'accelerazione di mille volte di reazioni chimiche o catalisi;
• assistenza nella conversione dei substrati in prodotti finali;
• protettivo, che neutralizza xenobiotici ed endotossine;
• regolatorio, che si verifica nel microspazio cellulare;
• fermentazione batterica;
• metabolico;
• nutriente;
• genetico;
• farmacologico;
• biosintetico;
• cinetico;
• biosintetico.

Distribuzione nel corpo

Gli enzimi in biologia sono grandi proteine ​​che ne contano più di 4mila nella loro classe. tipi diversi. Sono combinati in interi sistemi per poi influenzare efficacemente i processi biochimici interni.

I biocatalizzatori scompongono i nutrienti in particelle più piccole per un ulteriore utilizzo da parte dell'organismo.

Quando interagiscono con altri composti nel corpo, gli enzimi creano gruppi enzima-substrato per un breve periodo. Alla fine del processo, tali complessi vengono scomposti in prodotti finali ed enzimi. Gli enzimi invariati dopo questo possono legarsi ulteriormente con altre molecole di substrato.

A seconda delle prestazioni e del posizionamento nel corpo, gli enzimi sono:

• organello-specifico;
• organo-specifico;
• universale.

Enzimi generali o universali:

• si trovano in quasi tutte le molecole del corpo;
• catalizzare i processi di biosintesi proteica;
• creare condizioni di vita per le cellule;
• accelerare lo scambio di energia.

Gli enzimi organo-specifici includono:

• alanina aminotransferasi;
• lipasi;
• arginasi;
• alfa amilasi;
• urochinasi;
• fosfatasi acida e alcalina;
• istidasi;
• sorbitolo deidrogenasi;
• glutamil transferasi.

Gli enzimi specifici per gli organelli sono strutturati e dissolti colloidamente nel citosol.

Possono essere ubicati in:

• ribosomi;
• nucleoli e centri cellulari;
• citoplasma;
• mitocondri;
• membrane cellulari;
• lisosomi;
• microsomi.

Processo di sintesi enzimatica

La sintesi enzimatica fa parte della sintesi proteica che i geni regolano. In questo caso, gli enzimi sono caratterizzati da reazioni di traduzione e trascrizione.

La sintesi enzimatica procede secondo il seguente algoritmo:

1. Il DNA fornisce prima informazioni sull'enzima richiesto.
2. Quindi, viene codificato l'RNA messaggero di tutti gli amminoacidi nell'enzima.
3. Quando c'è una quantità di prodotto sufficiente per la catalisi, la trascrizione si chiude, e quando è carente, al contrario, si avvia e si prolunga per il tempo necessario.
4. Dopo il rilascio dell'RNA messaggero nel citoplasma cellulare, avviene la traduzione. Sulla linea endoplasmatica dei ribosomi si forma la sintesi della catena primaria da composti peptidici e amminoacidi. Ma in questa fase, la molecola proteica non è ancora in grado di svolgere il suo lavoro enzimatico.
5. Inoltre, nella stessa rete, la proteina inizia a torcersi, a causa della quale vengono create strutture secondarie e terziarie.
6. Dopodiché, alcuni enzimi interrompono la sintesi. Ma per migliorare la catalisi attiva, è necessaria l'inclusione di un cofattore e di un coenzima.
7. I seguenti elementi organici degli enzimi possono essere attaccati alle singole sezioni della membrana endoplasmatica:

• acidi nucleici;
• vitamine;
• monosaccaridi;
• grassi.

1. Per la formazione di una struttura proteica quaternaria al gruppo di domini, sono necessarie inclusioni di ioni metallici (cofattori).

A volte una singola reazione richiede la presenza di più enzimi, che possono funzionare in diverse situazioni. Molteplici forme di catalizzatori e isoenzimi sono le più adatte per questo. I primi di questi enzimi sono formati post-traduzionali, mentre i secondi sono formati geneticamente.

Gli enzimi in biologia sono quegli elementi del corpo che, nel corso del loro lavoro, non hanno la proprietà di essere consumati. A una temperatura adeguata, la velocità di tali connessioni aumenta notevolmente. A causa di ciò, anche le reazioni a cui partecipano sono accelerate.

Enzimi umani e malattie ereditarie

Un gran numero di processi diversi sono costantemente in corso nel corpo umano. Per il normale funzionamento di tutti i sistemi interni, le cellule hanno bisogno di enzimi che dirigano le reazioni lungo il giusto percorso.

. Con un'attività enzimatica insufficiente o in sua assenza, iniziano a manifestarsi varie malattie. Questi disturbi sono combinati in un gruppo generale chiamato fermentopatia.

Tra i tipi di malattie ereditarie ci sono:

• Patologie lisosomiali, a causa del quale il metabolismo è disturbato e le tossine si accumulano. Tali disturbi includono malattie:

1. Teya-Sachs, con la sua debolezza progredisce, e poi il sistema nervoso fallisce completamente;
2. la sindrome di Hurler, che causa ritardo dello sviluppo e formazione di strutture anormali nelle ossa;
3. Crabbe, che porta a ritardi nello sviluppo e danneggia i nervi;
4. Niemann-Pika, in cui i nervi sono danneggiati e il fegato ingrossato;
5. Fabry, che colpisce solo la parte maschile della popolazione e caratterizzata da dolori agli arti;
6. Gaucher, causando dolore osseo e ingrossamento del fegato.
7. Accumulo di metalli (emocromatosi e morbo di Wilson).

• Galattosemia, che appare a causa di una carenza nell'attività dell'enzima che converte il galattosio in glucosio. Di conseguenza, questa sostanza, insieme al fosfato, non viene escreta da:

1. corteccia cerebrale;
2. siero del sangue;
3. lente;
4. eritrociti;
5. cuori;
6. fegato;
7. muscoli.

• Disturbi perossimali sotto forma di sindrome di Zellweger, espressa in:

1. danno ai nervi;
2. ingrossamento del fegato;
3. lo sviluppo di caratteristiche facciali anormali.

• leucinosi che porta all'accumulo di aminoacidi nel corpo.

1. Fratassia che porta a:
2. problemi con la deambulazione;
3. dolore al cuore;
4. danno nervoso.

• fenilchetonuria, che è causato dalla patologia del metabolismo della fenilalanina, motivo per cui:

1. tiroxina;
2. adrenalina;
3. tirosina;
4. melanina.
5. Malattie associate all'accumulo di glicogeno, con loro:
6. i muscoli sono danneggiati;
7. appare la debolezza;
8. abbassa la glicemia.

Nei bambini, alla nascita, si possono osservare i seguenti disturbi metabolici ereditari:

• Problemi digestivi dovuti a disgregazioni enzimatiche.
• Patologia della sintesi proteica.
• Malattie associate a metabolismo dei carboidrati alterato:

1. glicogenosi;
2. carenza di lattosio;
3. diabete.

• Patologie causate da malfunzionamenti nel metabolismo degli aminoacidi:

1. fenilchetonuria;
2. metabolismo degli steroidi alterato;
3. albinismo;
4. alcaptonuria.

I disordini metabolici ereditari si manifestano:

• trombocitopenia;
• interruzioni nel sistema digestivo;
• ritardo mentale;
• ingrossamento della milza e del fegato;
• disturbi nel sistema nervoso;
• cataratta;
• convulsioni e coma;
• cambiamenti nelle condizioni della pelle e dei capelli;
• odore specifico del corpo e delle urine;
• anomalie scheletriche;
• lesioni muscolari;
• immunodeficienza;
• atetosi;
• miopatia;
• recidive di chetoacidosi.

Per le fermentazioni di natura ereditaria nei bambini piccoli, i sintomi sono caratteristici:

• Galattosemia:

1. cataratta;
2. cirrosi epatica;
3. infiltrazione grassa;
4. ritardo della crescita;
5. diarrea;
6. vomito;
7. ittero.

• Fenilchetonuria:

1. paresi;
2. atassia;
3. convulsioni;
4. sonnolenza e irritabilità;
5. ritardo nello sviluppo fisico e mentale.

• Fibrosi cistica:

1. pancia gonfia;
2. pallore;
3. rigurgito costante;
4. ansia;
5. letargia;
6. dispnea;
7. debolezza.

   

• Celiachia:

1. disagio generale;
2. dolore allo stomaco;
3. vomito e nausea;
4. ritardo di peso e altezza;
5. eccitabilità.

• Carenza di lattosio:

1. mal di stomaco;
2. aumento della formazione di gas;
3. diarrea.

Gli enzimi supportano la salute del corpo aiutandolo a separare il cibo in ingresso in sostanze nutritive. In biologia, questo processo è chiamato scissione. Gli enzimi rilasciano anche energia dal cibo e la consegnano ulteriormente alle cellule. Ma questi composti si trovano non solo all'interno del corpo, ma anche in alcuni cibi fermentati.

Le enzimopatie ereditarie sono solitamente causate da fattori quali:

• difetti del recettore cellulare e disturbi della membrana;
• mancanza di un gene con cui si formano gli enzimi;
• errori nelle molecole geniche.

La terapia per le fermentazioni genetiche consiste in:

• disintossicazione da prodotti metabolici nocivi mediante l'introduzione di sostanze chimiche nel sangue;
• l'uso di speciali integratori con enzimi per migliorare il metabolismo dei materiali;
• l'introduzione di diete per escludere alcuni nutrienti.

Fatti interessanti

Tra i fatti noti e interessanti sugli enzimi ci sono i seguenti:

• I biocatalizzatori ammorbidiscono il substrato e lo rendono più flessibile. Dissolvono letteralmente gli oggetti della loro influenza e li impregnano delle loro secrezioni.
• Le molecole di enzimi contengono centinaia e migliaia di atomi:

1. azoto;
2. fosforo;
3. carbonio;
4. ossigeno;
5. idrogeno.

• Anche negli organismi non viventi, gli enzimi continuano a funzionare. Ma lo fanno già in maniera disordinata. In questo caso, queste sostanze iniziano ad autodigerirsi, includendo così il processo di autolisi. Questa reazione scinde completamente o parzialmente tutti i composti rimanenti.
• I degradanti biologici sono più necessari per gli atleti e le persone che fanno esercizio. Ciò è dovuto al fatto che nei loro corpi si osserva un metabolismo accelerato, a seguito del quale si verifica un rapido esaurimento delle riserve dei propri enzimi.
• I biocatalizzatori sono necessari anche per il ringiovanimento del corpo. Dopotutto, una quantità sufficiente di enzimi previene l'invecchiamento e la secchezza della pelle e le conferisce anche:

1. splendore;
2. freschezza;
3. tenerezza;
4. elasticità.

• Il latte nel corpo processa la lattasi. Comincia a essere prodotto all'interno di una persona fin dall'infanzia. Questa assimilazione del latte compensa la carenza di vitamina D e aiuta a mantenersi in salute a lungo.
• I nemici degli enzimi che possono distruggerli sono:

1. fagioli;
2. patate con germogli che sono già apparsi su di esso;
3. piselli;
4. Lenticchie;
5. bianco d'uovo.

• La sintesi proteico-enzimatica avviene sui ribosomi.
• La scienza dei biocatalizzatori non è enzimologia, ma enzimologia.
• Gli enzimi più importanti sono per l'industria alimentare e l'agricoltura.
• Le reazioni enzimatiche divennero note e studiate per la prima volta nell'industria della fermentazione.
• Gli enzimi svolgono anche un ruolo importante nella coagulazione del sangue.
• Il fisiologo Pavlov ha dato agli enzimi il nome di "portatori di vita".
• Grazie agli enzimi, il corpo può facilmente far fronte alle reazioni digestive.
• Un numero enorme di convertitori biologici noti all'interno del corpo:

1. guarire le ferite;
2. rinnovare le cellule usurate;
3. proteggere dai microbi patogeni;
4. trasformare il cibo in materiali da costruzione ed energia;
5. neutralizzare i composti estranei e scambiare i rifiuti.

• I principali fornitori di acido ialuronico e collagene per la pelle sono enzimi come:

1. ialuronidasi;
2. tripsina;
3. lipasi;
4. bromelina;
5. collagenasi;
6. ZOLLA ERBOSA;
7. papaina.

• Nel 2009 Scienziati americani hanno inventato la telomerasi, che prolunga la vita delle cellule. Poco dopo, la scoperta è stata insignita del Premio Nobel. Grazie al nuovo enzima, le cellule non cambiano né invecchiano.
• Gli enzimi stessi furono scoperti per la prima volta nel XVI secolo. olandese J. B. Van Helmont.

Senza enzimi, non si verifica una singola reazione vitale nel corpo. È noto dal corso di biologia che queste sostanze sono classificate al terzo posto per importanza dopo l'ossigeno e l'acqua. Gli enzimi sono estremamente importanti, in quanto consentono a una persona di far fronte a molti processi interni. Le persone hanno bisogno di monitorare costantemente la quantità e il livello di queste sostanze.

Video sugli enzimi in biologia

Enzimi e loro ruolo nel corpo umano: