Enzymer

ENZYMER (enzymer) (fra latinsk fermentum - surdej)

proteiner, der fungerer som katalysatorer i levende organismer. Vigtigste F.-funktioner - til at fremskynde transformationen af ​​stoffer, der kommer ind i kroppen og dannes under stofskiftet (forny cellulære strukturer, forsyne den med energi osv.), Samt regulere biokem. processer (f.eks. implementering af genetisk information), herunder som reaktion på skiftende forhold.

F.'s struktur undersøges ved kemiske metoder. modifikationer, røntgenstrukturanalyse, spektroskopi. Værdifulde resultater blev opnået ved metoden til stedsspecifik mutagenese, baseret på den målrettede substitution af aminosyrer i et proteinmolekyle ved metoder til genteknologi. Til slutningen. 20. århundrede kendt og karakteriseret ved ca. 3000 F..

Historisk skitse. Begyndelsen af ​​nutiden. fermenteringsvidenskaberne (enzymologi) er forbundet med opdagelsen i 1814 af K. Kirchhoff af omdannelsen af ​​stivelse til sukker under påvirkning af vandige ekstrakter fra bygplanter. Det aktive princip i disse ekstrakter blev isoleret i 1833 af A. Payen og J. Persot. Det viste sig at være F. amylase. I 1836 opdagede og beskrev T. Schwann pepsin, samme år I. Purkin og I. Pappenheim karakteriserede trypsin. I 1897 isolerede brødrene G. og E. Buchner et opløseligt præparat fra gær (den såkaldte zymase), som forårsagede alkoholisk gæring. Dette satte en stopper for tvisten mellem L. Pasteur (han mente, at kun hele levende celler kunne forårsage gæringsprocessen) og J. Liebig (han mente, at gæring er forbundet med specielle stoffer). Til sidst. 19. århundrede E. Fischer foreslog den første teori om specificitet af F. I 1913 formulerede L. Michaelis en generel teori om kinetikken ved enzymatiske reaktioner. Krystallinsk Den første F. blev opnået af J. Sumner i 1926 (urease) og J. Northrop i 1930 (pepsin). For første gang blev den primære struktur (aminosyresekvens) af F. etableret af W. Stein og S. Moore i 1960 for ribonuklease A, og i 1969 udførte P. Merrifield kem. syntese af denne F. Den rumlige struktur (tertiær struktur) F. blev først etableret af D. Phillips i 1965 for lysozym. I 2. sal. 20. århundrede katalytisk aktivitet blev også opdaget i nogle RNA'er (de kaldes ribozymer).

Enzymklassificering. Historisk set er mange F. blevet tildelt trivielle navne, der ofte ikke er forbundet med typen af ​​katalyseret reaktion. For at overvinde vanskelighederne i midten. 20. århundrede blev udviklet klassifikationer og nomenklatur F. På anbefaling af International Biochemistry. union, alle F., afhængigt af typen af ​​katalyseret reaktion, er opdelt i 6 klasser: 1. - oxidoreduktaser, 2. - transferaser, 3. - hydrolaser, 4. - lyaser, 5. - isomeraser og 6. - ligaser. Hver klasse er opdelt efter funktionens art. grupper af substrater udsat for kem. transformation. Underklasser er til gengæld opdelt i underunderklasser afhængigt af F.-typen, der er involveret i transformation. Hver tilstrækkeligt karakteriserede F. tildeles et klassificeringsnummer på 4 cifre, der angiver klassen, underklassen, underunderklassen og antallet af F. For eksempel har a-chymotrypsin et nummer 3.4.21.1.

Oxidoreduktaser inkluderer fosfor, som katalyserer redox. reaktioner. F. af denne type bærer H-atomer eller elektroner. Mange oxidoreduktaser er F. respiration og oxidativ phosphorylering.

Transferaser katalyserer overførslen af ​​funk. grupper (CH3, COOH, NH2, CHO osv.) Fra et molekyle til et andet.

Hydrolaser katalyserer hydrolytisk. spaltning af bindinger (peptid, glycosid, ether, phosphodiester osv. ∙) ∙

Lyaser katalyserer ikke-hydrolytisk. spaltning af grupper fra substratet med dannelsen af ​​en dobbeltbinding og omvendte reaktioner. Disse F. kan opdele CO2, H2O, NH3 og osv.

Isomeraser katalyserer dannelsen af ​​substratisomerer, herunder cis-, trans-isomerisering, bevægelse af multiple bindinger såvel som grupper af atomer i molekylet.

Ligaser - F., der katalyserer tilsætningen af ​​to molekyler med dannelsen af ​​nye bindinger (C-C, C-S, C-O, C-N osv.), Som regel associeret med spaltning af en pyrophosphatbinding, for eksempel. hos ATP.

Funktioner af enzymers struktur. Mol. F.'s vægt varierer fra 10 4 til 10 10 og mere. F. mødes oftest med en mole. m. 20-60 tusind, større består normalt af flere. identiske (homomerer) eller forskellige (heteromerer) underenheder forbundet med ikke-kovalente bindinger. En underenhed kan bestå af to eller flere kæder forbundet med disulfidbindinger.

I den primære struktur af samme type F., isoleret selv fra evolutionært fjerne organismer, observeres ofte en vis homologi, og nogle områder forbliver praktisk talt uændrede. Den sekundære struktur er kendetegnet ved en stor variation i indholdet af α-helices og - strukturer (se proteiner). -Strukturer udgør kernen i mange F. og danner en "understøttende" struktur. Sættet med standardelementer af sekundære strukturer og specifikt foldede sektioner af polypeptidkæden, der er placeret på en bestemt måde i rummet, danner en tertiær struktur, der bestemmer biol. egenskaber Ф.

Den tertiære struktur er unik for hver F. Men i F. af samme type, endda meget forskellig i primær struktur, kan kædernes rumlige arrangement anvendes. lignende (f.eks. chymotrypsiner og subtilisiner). Ofte kan der i den tertiære struktur skelnes mellem individuelle kompakte dele (domæner), der er forbundet med sektioner af polypeptidkæden. Organisation i rummet af flere. underenheder bestemmer den kvaternære struktur af Ф.

På overfladen af ​​en proteinkugle F. eller oftere specielt. revner, fordybninger osv. tildeler et relativt lille område kaldet. aktivt center. Det er en samling af funktioner. grupper af aminosyrerester, der direkte interagerer med substratet. I det aktive centrum af F. bortset fra funkts. grupper kan omfatte ikke-proteinkomponenter - coenzymer. Et sådant kompleks kaldes. chol omkring - et enzym, og dets proteindel - et apoenzym. Aminosyrerester inkluderet i det aktive center hører til naib. konservativ i denne gruppe F. I det aktive center er det muligt at skelne mellem substratbindingsstedet og de katalytisk aktive grupper af F. Sidstnævnte inkluderer for eksempel i underunderklassen af ​​serinproteaser funktioner. grupper af rester af serin-195, histidin-57 og asparaginsyre-102. Derudover er SH-gruppen af ​​cystein, COOH-gruppen af ​​glugaminsyre, phenolhydroxyl af tyrosin og andre såvel som funkts. grupper af coenzymer - nicotinamidring af nicotinamid-coenzymer (se niacin), aldehydgruppe (i form af aldimin) af pyridoxalphosphat, thiazolinring af thiaminpyrophosphat, metalioner (for eksempel Zn 2+, Co 2+, Mn 2+) osv..

Få enzymer. Normalt isoleres F. fra væv fra dyr, planter, celler og kulturvæsker fra mikroorganismer, biol. væsker (blod, lymfe osv.). Metoder til genteknologi bruges til at opnå noget svært tilgængeligt F. F. ekstraheres fra udgangsmaterialerne med saltvand. Derefter adskilles de i fraktioner, udfældes med salte [normalt (NH4)24] eller, sjældnere, org. opløsningsmidler og oprenses ved gelpermeation og ionbytningskromatografi. On afsluttes. i oprensningstrin anvendes ofte metoder til affinitetskromatografi. Overvågning af fremskridt med oprensning F. og karakteristika ved rene præparater udføres ved måling af katalysatoren. F.'s aktivitet ved anvendelse af specifikke substrater (som regel giver farvereaktioner). En enhed af fosfor anses for at være en sådan mængde, der katalyserer omdannelsen af ​​1 μmol af et substrat pr. Minut under standardbetingelser. Antallet af F. enheder, der henvises til 1 mg protein, kaldes. specifik aktivitet.

Anvendelse af enzymer. I uraffineret tilstand har fosfor været anvendt siden oldtiden til produktion af fødevarer og til fremstilling af produkter i bageri, ostefremstilling, vinfremstilling, læderbearbejdning osv. Tilstrækkeligt oprenset fosfor anvendes til fremstilling af aminosyrer og deres blandinger til kunstig ernæring til fremstilling af sukkersirup fra kulhydratholdige råmaterialer til fjernelse af lactose fra mælk og til produktion af et antal lægemidler (nogle oprensede F. anvendes selv som medicin). Anvendelsen af ​​immobiliserede enzymer på polymere bærere i industrien er især lovende (for eksempel anvendes immobiliseret penicillinamidase til at opnå halvsyntetiske penicilliner, se også enzymholdige fibre). Om F.'s anvendelse i kem. analyse se enzymatiske analysemetoder.

Lit.: Nomenklatur for enzymer (Anbefalinger 1972), trans. fra engelsk, M., 1979; Fersht E., Enzymers struktur og virkningsmekanisme, trans. fra engelsk., M., 1980; Dixon M., Webb E., Enzymer, trans. fra engelsk, v. 1-3, M., 1982; Metoder i enzymologi, red. S. P. Colowick, N. O. Kaplan, N. Y. - S. F. - L., 1955.

Enzymer

Livet for enhver organisme er mulig på grund af de metaboliske processer, der finder sted i den. Disse reaktioner styres af naturlige katalysatorer eller enzymer. Et andet navn på disse stoffer er enzymer. Udtrykket "enzymer" kommer fra det latinske fermentum, hvilket betyder "surdej". Konceptet optrådte historisk, når man studerede gæringsprocesser.


Figur: 1 - Fermentering ved hjælp af gær - et typisk eksempel på en enzymatisk reaktion

Menneskeheden har længe brugt de gunstige egenskaber ved disse enzymer. For eksempel er ost i mange århundreder lavet af mælk ved hjælp af osteløbe..

Enzymer adskiller sig fra katalysatorer ved, at de virker i en levende organisme, mens katalysatorer er livløse. Grenen af ​​biokemi, der studerer disse essentielle stoffer for livet kaldes enzymologi..

Generelle egenskaber ved enzymer

Enzymer er proteinmolekyler, der interagerer med forskellige stoffer og fremskynder deres kemiske transformation langs en bestemt vej. De forbruges dog ikke. Hvert enzym har et aktivt sted, der binder sig til substratet, og et katalytisk sted, der udløser en eller anden kemisk reaktion. Disse stoffer fremskynder de biokemiske reaktioner i kroppen uden at øge temperaturen..

De vigtigste egenskaber ved enzymer:

  • specificitet: et enzyms evne til kun at virke på et specifikt substrat, for eksempel lipaser - på fedtstoffer;
  • katalytisk effektivitet: enzymatiske proteins evne til at fremskynde biologiske reaktioner hundreder og tusinder af gange;
  • evne til at regulere: i hver celle bestemmes produktionen og aktiviteten af ​​enzymer af en slags transformationskæde, der påvirker disse proteins evne til at blive syntetiseret igen.

Enzymernes rolle i menneskekroppen kan ikke understreges. På et tidspunkt, hvor DNA-strukturen lige blev opdaget, blev det sagt, at et gen er ansvarlig for syntesen af ​​et protein, som allerede bestemmer en bestemt egenskab. Nu lyder denne erklæring sådan: "Et gen - et enzym - et træk." Uden aktivitet af enzymer i cellen kan liv ikke eksistere..

Klassifikation

Afhængig af rollen i kemiske reaktioner er følgende klasser af enzymer forskellige:

Klasser

Funktioner:

Katalyser oxidationen af ​​deres substrater ved at overføre elektroner eller hydrogenatomer

Deltag i overførslen af ​​kemiske grupper fra et stof til et andet

Opdel store molekyler i mindre ved at tilføje vandmolekyler til dem

Katalyser spaltningen af ​​molekylære bindinger uden hydrolyse

Aktiver omlejring af atomer i molekylet

Dann bindinger med kulstofatomer ved hjælp af ATP-energi.

I en levende organisme er alle enzymer opdelt i intra- og ekstracellulær. Intracellulære enzymer indbefatter for eksempel leverenzymer involveret i reaktionerne ved afgiftning af forskellige stoffer, der kommer ind i blodet. De findes i blodet, når et organ er beskadiget, hvilket hjælper med at diagnosticere dets sygdomme..

Intracellulære enzymer, der er markører for indre organskader:

  • lever - alaninaminotransferase, aspartataminotransferase, gamma-glutamyltranspeptidase, sorbitoldehydrogenase;
  • nyre - alkalisk phosphatase;
  • prostatakirtel - sur phosphatase;
  • hjertemuskel - lactatdehydrogenase

Ekstracellulære enzymer udskilles af kirtlerne i det ydre miljø. De vigtigste udskilles af celler i spytkirtlerne, gastrisk væg, bugspytkirtlen, tarmene og er aktivt involveret i fordøjelsen.

Fordøjelsesenzymer

Fordøjelsesenzymer er proteiner, der fremskynder nedbrydningen af ​​store molekyler, der findes i mad. De deler sådanne molekyler i mindre fragmenter, der er lettere for celler at absorbere. De vigtigste typer fordøjelsesenzymer - proteaser, lipaser, amylaser.

Den vigtigste fordøjelseskirtel er bugspytkirtlen. Det producerer de fleste af disse enzymer såvel som nukleaser, der nedbryder DNA og RNA, og peptidaser, der er involveret i dannelsen af ​​frie aminosyrer. Desuden er en lille mængde af de resulterende enzymer i stand til at "behandle" en stor mængde mad.

Under den enzymatiske nedbrydning af næringsstoffer frigives energi, som forbruges til metaboliske og vitale processer. Uden enzymernes deltagelse ville sådanne processer forekomme for langsomt og ikke give kroppen tilstrækkelig energiforsyning..

Derudover sikrer deltagelse af enzymer i fordøjelsesprocessen nedbrydning af næringsstoffer i molekyler, der kan passere gennem cellerne i tarmvæggen og komme ind i blodet..

Amylase

Amylase produceres af spytkirtlerne. Det virker på madstivelse, som består af en lang kæde af glukosemolekyler. Som et resultat af dette enzyms virkning dannes regioner bestående af to forbundne glucosemolekyler, det vil sige fruktose og andre kortkædede kulhydrater. Senere metaboliseres de til glukose i tarmen og absorberes derfra i blodet..

Spytkirtlerne nedbryder kun en del af stivelsen. Spytamylase er aktiv i kort tid, mens mad tygges. Efter indføring i maven inaktiveres enzymet af dets sure indhold. Det meste af stivelsen nedbrydes allerede i tolvfingertarmen under påvirkning af bugspytkirtelamylase produceret af bugspytkirtlen.


Figur: 2 - Amylase starter nedbrydningen af ​​stivelse

De korte kulhydrater dannet af bugspytkirtelamylase kommer ind i tyndtarmen. Her er de ved hjælp af maltase, lactase, sucrase, dextrinase opdelt i glukosemolekyler. Ikke-nedbrydelige fibre udskilles fra tarmene med afføring.

Proteaser

Protein eller protein er en vigtig del af den menneskelige diæt. For deres spaltning enzymer er nødvendige - proteaser. De adskiller sig i stedet for syntese, substrater og andre egenskaber. Nogle af dem er aktive i maven, såsom pepsin. Andre produceres af bugspytkirtlen og er aktive i tarmens lumen. I selve kirtlen frigøres en inaktiv forløber for enzymet, chymotrypsinogen, som kun begynder at virke efter blanding med surt madindhold og bliver til chymotrypsin. Denne mekanisme hjælper med at undgå selvskade ved proteaser fra bugspytkirtelceller..


Figur: 3 - Enzymatisk nedbrydning af proteiner

Proteaser nedbryder madproteiner i mindre fragmenter kaldet polypeptider. Enzymer - peptidaser nedbryder dem til aminosyrer, som absorberes i tarmene.

Lipaser

Fedt i kosten nedbrydes af enzymer, lipaser, som også produceres af bugspytkirtlen. De nedbryder fedtmolekyler i fedtsyrer og glycerin. En sådan reaktion kræver tilstedeværelse i hulrummet i det tolvfingertarmssår af galden dannet i leveren.


Figur: 4 - Enzymatisk hydrolyse af fedtstoffer

Rollen som substitutionsbehandling med Micrasim

For mange mennesker med fordøjelsesbesvær, især med sygdomme i bugspytkirtlen, giver udnævnelsen af ​​enzymer funktionel støtte til organet og fremskynder helingsprocessen. Efter at have stoppet et angreb af pancreatitis eller en anden akut situation, kan indtagelsen af ​​enzymer stoppes, da kroppen uafhængigt gendanner deres sekretion.

Langvarig brug af enzymatiske lægemidler er kun nødvendig for svær eksokrin bugspytkirtelinsufficiens.

Micrasim er en af ​​de mest fysiologiske i dets sammensætning. Den indeholder amylase, protease og lipase indeholdt i bugspytkirtelsaft. Derfor er der ikke behov for separat at vælge, hvilket enzym der skal anvendes til forskellige sygdomme i dette organ..

Indikationer for brugen af ​​denne medicin:

  • kronisk pancreatitis, cystisk fibrose og andre årsager til utilstrækkelig sekretion af pancreasenzymer;
  • inflammatoriske sygdomme i leveren, maven, tarmene, især efter operationer på dem, for hurtigere genopretning af fordøjelsessystemet;
  • unøjagtigheder i ernæring;
  • nedsat tygefunktion, for eksempel med tandsygdomme eller manglende mobilitet hos patienter.

At tage fordøjelsesenzymer som erstatning kan hjælpe med at forhindre oppustethed, løs afføring og mavesmerter. Derudover overtager Micrasim i alvorlige kroniske sygdomme i bugspytkirtlen funktionen til at nedbryde næringsstoffer. Derfor kan de let absorberes i tarmene. Dette er især vigtigt for børn med cystisk fibrose..

Vigtigt: inden brug skal du læse instruktionerne eller konsultere din læge..

Enzym hvad er det

Udtrykket enzym blev foreslået i det 17. århundrede af kemikeren van Helmont, når man diskuterede fordøjelsesmekanismerne.

Til sidst. XVIII - tidligt. XIX århundreder. det var allerede kendt, at kød fordøjes af mavesaft, og stivelse omdannes til sukker ved spyt. Imidlertid var mekanismen for disse fænomener ukendt [1]

I det XIX århundrede. Louis Pasteur, der studerede omdannelsen af ​​kulhydrater til ethylalkohol under gærens virkning, kom til den konklusion, at denne proces (fermentering) er katalyseret af en bestemt livskraft i gærcellerne.

For mere end hundrede år siden afspejlede udtrykkene enzym og enzym forskellige synspunkter i den teoretiske strid mellem L. Pasteur på den ene side og M. Berthelot og J. Liebig på den anden side om arten af ​​alkoholfermentering. Faktisk blev enzymer (fra latin fermentum - surdej) kaldet "organiserede enzymer" (det vil sige de levende mikroorganismer i sig selv), og udtrykket enzym (fra det græske -ν- - в- og ζύμη - gær, surdej) blev foreslået i 1876 af W. Kühne for "Uorganiserede enzymer" udskilt af celler, for eksempel i maven (pepsin) eller tarmene (trypsin, amylase). To år efter L. Pasteurs død i 1897 udgav E. Buchner værket "Alkoholisk gæring uden gærceller", hvor han eksperimentelt viste, at acellulær gærsaft udfører alkoholisk gæring på samme måde som uforstyrrede gærceller. I 1907 blev han tildelt Nobelprisen for dette arbejde..

Enzymfunktioner

Enzymer er proteiner, der er biologiske katalysatorer. Enzymer er til stede i alle levende celler og bidrager til omdannelsen af ​​nogle stoffer (substrater) til andre (produkter). Enzymer fungerer som katalysatorer i næsten alle biokemiske reaktioner, der forekommer i levende organismer - de katalyserer omkring 4000 bioreaktioner [2]. Enzymer spiller en vigtig rolle i alle livsprocesser og styrer og regulerer kroppens stofskifte.

Som alle katalysatorer accelererer enzymer både reaktioner fremad og tilbage, hvilket reducerer procesens aktiveringsenergi. I dette tilfælde forskydes kemisk ligevægt hverken fremad eller i den modsatte retning. Et særpræg ved enzymer i sammenligning med ikke-proteinkatalysatorer er deres høje specificitet - konstanten for binding af nogle substrater til protein kan nå 10–10 mol / L eller mindre. Se også katalytisk perfekt enzym

Enzymer er meget udbredt i den nationale økonomi - mad, tekstilindustri, farmakologi.

Enzymklassificering

Efter typen af ​​katalyserede reaktioner opdeles enzymer i 6 klasser i henhold til den hierarkiske klassificering af enzymer (EC, EC - Enzyme Commission code). Klassificeringen blev foreslået af International Union of Biochemistry and Molecular Biology. Hver klasse indeholder underklasser, så enzymet beskrives med et sæt på fire tal adskilt af prikker. For eksempel har pepsin navnet EC 3.4.23.1. Det første tal beskriver groft mekanismen for den enzymkatalyserede reaktion:

  • CF 1: Oxidoreduktaser, der katalyserer oxidation eller reduktion. Eksempel: katalase, alkoholdehydrogenase
  • CF 2: Transferaser, der katalyserer overførslen af ​​kemiske grupper fra et substratmolekyle til et andet. Blandt transferaser skelnes der især mellem kinaser, der overfører en fosfatgruppe fra ATP-molekyler.
  • CF 3: Hydrolaser, der katalyserer hydrolysen af ​​kemiske bindinger. Eksempel: esterase, pepsin, trypsin, amylase, lipoprotein lipase
  • CF 4: Lyaser, der katalyserer brydningen af ​​kemiske bindinger uden hydrolyse med dannelsen af ​​en dobbeltbinding i et af produkterne.
  • EC 5: Isomeraser, der katalyserer strukturelle eller geometriske ændringer i substratmolekylet.
  • CF 6: Ligaser, der katalyserer dannelsen af ​​kemiske bindinger mellem substrater gennem hydrolyse af ATP. Eksempel: DNA-polymerase

Som katalysatorer accelererer enzymer både direkte og omvendte reaktioner, derfor er lyaser f.eks. I stand til at katalysere den omvendte reaktion - tilsætning ved dobbeltbindinger.

Enzyme navngivning konventioner

Normalt navngives enzymer efter typen af ​​katalyseret reaktion, idet tilføjelsen af ​​suffikset -ase til navnet på substratet (for eksempel er lactase et enzym involveret i omdannelsen af ​​lactose). Således vil forskellige enzymer med samme funktion have samme navn. Disse enzymer er kendetegnet ved andre egenskaber, for eksempel ved optimal pH (alkalisk phosphatase) eller lokalisering i cellen (membran ATPase).

Kinetiske studier

Den enkleste beskrivelse af kinetikken for enzymatiske reaktioner med enkelt substrat er Michaelis-Menten-ligningen (se fig.). Indtil i dag er flere mekanismer for enzymhandling beskrevet. For eksempel er virkningen af ​​mange enzymer beskrevet ved skemaet for "ping-pong" -mekanismen.

Enzymernes struktur og virkningsmekanisme

Aktiviteten af ​​enzymer bestemmes af deres tredimensionelle struktur [3].

Som alle proteiner syntetiseres enzymer som en lineær kæde af aminosyrer, der foldes på en bestemt måde. Hver aminosyresekvens foldes på en speciel måde, og det resulterende molekyle (proteinkugle) har unikke egenskaber. Flere proteinkæder kan kombineres til et proteinkompleks. Proteiners tertiære struktur ødelægges af varme eller udsættelse for visse kemikalier.

For at katalysere en reaktion skal et enzym binde til et eller flere substrater. Proteinkæden af ​​enzymet foldes på en sådan måde, at der dannes et hul eller hulrum på overfladen af ​​kuglen, hvor substraterne binder. Dette område kaldes substratbindingsstedet. Normalt falder det sammen med enzymets aktive centrum eller er placeret i nærheden af ​​det. Nogle enzymer indeholder også bindingssteder for cofaktorer eller metalioner.

Nogle enzymer har små molekylbindingssteder; de kan være substrater eller produkter af den metaboliske vej, som enzymet går ind i. De mindsker eller øger enzymets aktivitet, hvilket skaber mulighed for feedback.

De aktive centre for nogle enzymer er kendetegnet ved fænomenet kooperativitet.

Specificitet

Enzymer viser normalt høj specificitet for deres substrater. Dette opnås ved delvis komplementaritet af formen, fordelingen af ​​ladninger og hydrofobe regioner på substratmolekylet og ved substratbindingsstedet på enzymet. Enzymer viser et højt niveau af stereospecificitet, regioselektivitet og kemoselektivitet.

Nøglelås-model

I 1890 foreslog Emil Fischer, at enzymers specificitet bestemmes af den nøjagtige overensstemmelse mellem enzymets form og substratet [4]. Denne antagelse kaldes nøgellåsmodellen. Enzymet kombineres med substratet for at danne et kortvarigt enzym-substratkompleks. Men selvom denne model forklarer enzymernes høje specificitet, forklarer den ikke fænomenet stabilisering af overgangstilstanden, som observeres i praksis..

Induceret matchende model

I 1958 foreslog Daniel Koshland en ændring af nøglelåsmodellen [5]. Enzymer er generelt ikke stive, men fleksible molekyler. Enzymets aktive sted kan ændre konformation efter binding af substratet. Sidegrupperne af aminosyrerne i det aktive center indtager en sådan position, der tillader enzymet at udføre dets katalytiske funktion. I nogle tilfælde ændrer substratmolekylet også konformation efter binding på det aktive sted. I modsætning til "key-lock" -modellen forklarer den inducerede korrespondancemodel ikke kun enzymernes specificitet, men også stabiliseringen af ​​overgangstilstanden..

Ændringer

Efter syntese af proteinkæden gennemgår mange enzymer ændringer, uden hvilke enzymet ikke fuldt ud manifesterer sin aktivitet. Sådanne ændringer kaldes post-translationelle ændringer (behandling). En af de mest almindelige typer modifikationer er fastgørelsen af ​​kemiske grupper til sideresterne i polypeptidkæden. For eksempel kaldes tilsætningen af ​​en phosphorsyrerest phosphorylering og katalyseres af enzymkinasen. Mange eukaryote enzymer glycosyleres, dvs. modificeres af oligomerer af kulhydrat-natur.

En anden almindelig type post-translationel modifikation er spaltning af polypeptidkæde. F.eks. Produceres chymotrypsin (en protease involveret i fordøjelsen), når et polypeptidsted spaltes fra chymotrypsinogen. Chymotrypsinogen er en inaktiv forløber for chymotrypsin og syntetiseres i bugspytkirtlen. Den inaktive form transporteres til maven, hvor den omdannes til chymotrypsin. Denne mekanisme er nødvendig for at undgå nedbrydning af bugspytkirtlen og andet væv, før enzymet kommer ind i maven. En inaktiv forløber for enzymet kaldes også et "zymogen".

Enzymkofaktorer

Nogle enzymer udfører en katalytisk funktion alene uden yderligere komponenter. Der er dog enzymer, der kræver ikke-proteinkomponenter for at udføre katalyse. Kofaktorer kan være både uorganiske molekyler (metalioner, jern-svovlklynger osv.) Og organiske (for eksempel flavin eller heme). Organiske cofaktorer, der er tæt bundet til enzymet, kaldes også protesegrupper. Organiske cofaktorer, der kan adskilles fra enzymet, kaldes co-enzymer.

Et enzym, der kræver en kofaktor til katalytisk aktivitet, men ikke er forbundet med det, kaldes et apo-enzym. Apo-enzym i kombination med en cofaktor kaldes et holo-enzym. De fleste af cofaktorer er forbundet med enzymet ved ikke-kovalente, men ret stærke interaktioner. Der er også sådanne protesegrupper, der er kovalent bundet til enzymet, for eksempel thiaminpyrophosphat i pyruvatdehydrogenase.

Betydningen af ​​ordet "enzym"

FERME'NT, a, m. [Latin. fermentum] (biol., kem.). Et komplekst organisk stof produceret af en levende celle og fremmer forskellige kemiske reaktioner i kroppen. Fermentering f. F. forrådnelse. F. oxidation.

Kilde: "Explanatory Dictionary of the Russian Language" redigeret af D. N. Ushakov (1935-1940); (elektronisk version): Grundlæggende elektronisk bibliotek

enzym

1. biokem. et proteinmolekyle eller en struktur af sådanne molekyler, der fremskynder kemiske reaktioner i levende systemer ◆ Aktiviteten af ​​enzymer bestemmes af deres tredimensionelle struktur.

Gør Word Map bedre sammen

Hej! Mit navn er Lampobot, jeg er et computerprogram, der hjælper med at lave et kort over ord. Jeg kan tælle meget godt, men indtil videre forstår jeg ikke godt, hvordan din verden fungerer. Hjælp mig med at finde ud af det!

Tak! Jeg vil helt sikkert lære at skelne almindelige ord fra højt specialiserede..

Hvor klar er betydningen af ​​ordet trick (substantiv):

Foreninger af ordet "enzym"

Enzyme synonymer

Sætninger med ordet "enzym"

  • Tarmvæggen indeholder et stort antal kirtelceller, der producerer slimudskillelser og fordøjelsesenzymer.
  • Aluminium påvirker fordøjelsesenzymernes aktivitet.
  • Hovedopgaven med tørring er at fjerne fugt fra råmaterialer, som et resultat af, at livsprocesser og enzymernes virkning stopper.
  • (alle tilbud)

Citater fra russiske klassikere med ordet "enzym"

  • Der opstår et intelligent proletariat i Rusland, som vil være gæringen af ​​revolutionær gæring.

Kombination af ordet "enzym"

  • fordøjelsesenzymer
    specielt enzym
    specielle enzymer
  • bugspytkirtlenzymer
    celandine enzymer
    spyt enzymer
  • enzymaktivitet
    enzymvirkning
    i enzymer
  • producere enzymer
    indeholder enzymer
    udskiller enzymer
  • (komplet kompatibilitetstabel)

Hvad er "enzymet"

Begreber med ordet "enzym"

En enzymatisk hæmmer er et stof, der nedsætter løbet af en enzymatisk reaktion. Skel mellem reversible og irreversible hæmmere (se nedenfor).

Tilføj kommentar

Derudover

  • Sådan stave ordet "enzym"
  • Bøjning af navneordet "enzym" (ændring i antal og tilfælde)
  • Analyse af sammensætningen af ​​ordet "enzym" (morfemisk parsing)
  • Citater med ordet "enzym" (udvalg af citater)
  • Oversættelse af "enzym" og eksempelsætninger (engelsk)

Sætninger med ordet "enzym":

Tarmvæggen indeholder et stort antal kirtelceller, der producerer slimudskillelser og fordøjelsesenzymer.

Aluminium påvirker fordøjelsesenzymernes aktivitet.

Hovedopgaven med tørring er at fjerne fugt fra råmaterialer, hvilket resulterer i, at livsprocesser og enzymers virkning stopper.

Hvad er enzymer og deres betydning for helbredet

Kroppen af ​​enhver levende ting består af et stort antal celler. De inkluderer strukturelle legemer, mellem hvilke forskellige biokemiske reaktioner finder sted. Enhver kemisk reaktion styres af vigtige komponenter. Enzymer: deres funktioner, klassificering og rolle i kroppen.

Der er et stort antal af dem i kroppen, og alle har travlt med deres egen forretning: nogle af dem bryder bindinger i organiske forbindelser, mens andre tværtimod danner dem og fremskynder syntesen af ​​nye stoffer.

Nogle kan påvirke molekyler, ændre deres struktur, mens andre udfører en beskyttende rolle og ødelægge fremmede strukturer, der er kommet ind i kroppen. Nogle udfører bare transportfunktioner, men ikke mindre vigtige end andre for kroppen.

Enzymernes rolle i menneskekroppen

Hvad er det. Enzymer i kroppen er repræsenteret af proteinmolekyler eller RNA-molekyler, der fremskynder forløbet af enhver kemisk reaktion. Dets vigtigste funktioner er opdeling såvel som dannelsen af ​​helt nye og vitale stoffer. De kaldes også - enzymer, ordet kommer fra det latinske "fermentum", hvilket betyder gæring, og der er over 4000 tusinde af dem eller biokatalysatorer.

Der er ingen stærkere katalysatorer i naturen, der har evnen til i høj grad at fremskynde livsprocessen. Takket være dem er reaktionerne i celler hurtigere og mere aktive milliarder af gange..

Det er nysgerrig, at... Bare et mikroskopisk molekyle af enzymet katalase ødelægger mirakuløst på bare et sekund bindingerne på 10 tusind molekyler hydrogenperoxid, der dannes under kroppens oxidative reaktioner og forvandler dem til vand og ilt.

De kan kontrollere alle de nødvendige processer med opdeling, respiration, blodcirkulation, syntese og metabolisme, reproduktion. Uden deres deltagelse er muskelsammentrækning og ledning af nerveimpulser umulige. Selv fraværet af en af ​​den tusindste hær af enzymer kan føre til alvorlige konsekvenser..

Jeg kunne godt lide en sammenligning, som jeg mødte på et af de fora, der diskuterede dette spørgsmål. Da der ikke er en eneste kemisk reaktion i kroppen uden fermentum, kan ikke en eneste proces forbundet med stofskifte eller genetisk information gøre. En af samtalepartnerne sammenligner dem med arbejdere, hvilket du ikke kan undvære, hvis du skulle bygge dit hus..

Ethvert element i en levende organisme har sit eget sæt meget komplekse og meget interessante biokatalysatorer. I øjeblikket med fuldstændig udelukkelse eller et markant fald i nogen af ​​dem, kan der forekomme stærke ændringer i menneskekroppen, der kan føre til en eller anden patologi.

Hvor er de placeret

De fleste af dem er forbundet med visse cellulære organeller, hvor de viser deres funktioner. I cellernes kerner er der enzymer, der er ansvarlige for syntesen af ​​DNA og konstruktionen af ​​RNA (ved DNA-transkription), i mitokondrierne er der biokatalysatorer, der er ansvarlige for genopfyldning af energi, og dem, der bidrager til nedbrydningen af ​​bindinger mellem aminosyrer, der danner et protein eller nukleinsyrer "lever" i lysosomer.

Hvilke forhold er gunstige for biokatalysatorer

Grundlæggende finder reaktioner med deres deltagelse sted i et let alkalisk, let surt eller neutralt miljø. Men stadig, for hvert molekyle er der forskelle i miljøets pH-værdier..

Temperaturindikatorer hos alle varmblodede dyr og hos mennesker er mest gunstige ved værdier fra 37 til 40 grader.

Men i planter, selv i vinterhvilen, ved temperaturer under 0 grader, stopper ikke biokatalysatorernes aktivitet.

Men temperaturer over 70 grader er destruktive for dem, da de i deres struktur er proteinmolekyler og med denne indikator er de denatureret (ødelagt).

Klassifikation

Der er 2 kendte enzymgrupper under hensyntagen til formen på deres struktur:

  1. Enkel, proteinholdig. De produceres uafhængigt af kroppen..
  2. Kompleks med en ikke-proteinbase og proteinkomponenter. Ikke-proteinmolekyler inkluderer stoffer, der ikke har evnen til at blive syntetiseret i en levende organisme og derfor kommer ind i den sammen med forbrugte fødevarer. De kaldes co-enzymer. Sådanne stoffer inkluderer: alle vitaminer i gruppe B, C og et bestemt antal sporstoffer.

Funktionel opdeling. For eksempel fordøjelsessystemet, som er ansvarlig for alle processer til nedbrydning af næringsstoffer. De fleste af disse molekyler er placeret i spyt såvel som i alle slimhinder, mave og bugspytkirtel..

Efter typen af ​​katalyserede reaktioner skelnes medicin:

  • amylase, som fremmer nedbrydningen af ​​komplekst sukker til en simpel (enzymet kan efterfølgende tage en aktiv del i alle livsprocesser);
  • lipase, som deltager aktivt i hydrolysen af ​​fedtsyrer og fremmer nedbrydningen af ​​fedtstoffer til komponenter, som derefter let absorberes af kroppen;
  • en protease, der fremmer nedbrydningen af ​​proteiner til aminosyrer.

Der er også metaboliske. De deltager aktivt i redoxreaktioner såvel som i proteinsyntese..

Beskyttende enzymer, der er aktivt involveret i at beskytte hele kroppen. De er i stand til at forhindre fremkomsten af ​​skadelige bakterier såvel som vira, og hvis de kommer ind, er de i stand til at give en værdig konfrontation.

Det vigtigste enzym i denne gruppe er lysozym, hvilket bidrager til den komplette spaltning af skallen af ​​den patogene bakterie, hvorefter et stort antal immunreaktioner aktiveres, hvilket igen kan beskytte kroppen mod mulige inflammatoriske processer.

Efter udførte funktioner:

Alle har forskellige funktioner. Hver af dem udfører (katalyserer) kun en biokemisk proces. I henhold til typerne af katalyserede reaktioner er enzymer opdelt i flere klasser:

  1. Oxidoreduktase. Denne gruppe deltager aktivt i alle redoxreaktioner. Under reaktioner hjælper enzymer med at transportere elektroner og brint og katalysere oxidative processer. Disse inkluderer: dehydrogenase, peroxidase, oxidase),
  2. Overførsler. De bærer et stort ansvar for overførslen af ​​alle atomgrupper, carboxyl, amino, sulfo-formyl og phosphoryl, og bidrager også til nedbrydning og syntese af protein.
  3. Hydrolaser. Fremmer nedbrydningen af ​​unødvendige bindinger og hjælper vandmolekyler med at integrere i kroppens generelle sammensætning. Kendte repræsentanter for denne gruppe: urease, phosphatase, asterase, amylase, lipase, glycosidase),
  4. Isomeraser. De er en slags omformere af alle slags stoffer i kroppen.
  5. Lyaser. De deltager aktivt i de reaktioner, der fremmer dannelsen af ​​metaboliske stoffer og vand (ved at opdele CO2, H2O, NH3) fra det originale stof. Disse inkluderer: lyase, deaminase, decarboxylase, dehydratase,
  6. Ligaser. Fremme omdannelsen af ​​komplekse stoffer til enkle stoffer. Deltag aktivt i syntesen af ​​proteiner, kulhydrater, fedtsyrer.

Er manglen på biokatalysatorer farlig for helbredet?

Mangel på enzymer efter dets oprindelse er opdelt i 2 typer - dette er medfødt og erhvervet. I det første tilfælde kan en sådan lidelse aktivt udvikle sig på genniveau eller på baggrund af lidelser eller lidelser i bugspytkirtlen. På samme tid kan enhver behandling leveres, det hele afhænger af, hvad der nøjagtigt provokerede sygdommen.

Medfødt mangel på enzymer såvel som deres overskud fører til udvikling af sygdomme og endda død, og der er flere sygdomme, og de kombineres i en gruppe kaldet enzymopatier.

  • Når syntesen af ​​katalysatoren, der er ansvarlig for omdannelsen af ​​galactose til glucose, forstyrres, forekommer en arvelig sygdom hos børn - galactosemia.
  • Med phenylketonuri nedsættes mental aktivitet på grund af kroppens manglende evne til at syntetisere et enzym, der er involveret i omdannelsen af ​​phenylalanin til tyrosin.

I henhold til aktiviteten af ​​disse stoffer i urin, blod, sæd eller cerebrospinalvæske kan en eller anden diagnose etableres. For at gøre dette tages der tests for enzymer, der giver dig mulighed for at identificere sygdomme på et tidligt stadium af deres udvikling, for eksempel pancreatitis og nefritis, viral hepatitis og myokardieinfarkt..

Årsager til manglen på enzymer hos børn

Hvad angår den erhvervede grad af sygdomsudvikling hos børn, opstår sygdommen som et resultat af nogle af de overførte patologier:

  • visse sygdomme i bugspytkirtlen
  • alle former for smitsomme sygdomme;
  • eventuelle sygdomme med et alvorligt forløb
  • krænkelse af tarmfloraen
  • beruselse med overdreven brug af visse lægemidler;
  • ophold i et ret ugunstigt økologisk miljø
  • med udtømning af kroppen, hvilket var forårsaget af mangel på protein og nyttige vitaminer.

Hovedårsagerne til tilstedeværelsen af ​​mangel hos børn under et år er infektion i hele kroppen og dårlig ernæring. Selvfølgelig kan andre faktorer fremkalde sådanne overtrædelser..

Som en separat lidelse påvirker manglen på biokatalysatorer negativt alle fordøjelsesprocesser. Enhver manifestation af sygdommen påvirker barnets trivsel og stolens natur.

  • tilstedeværelsen af ​​flydende afføring
  • et markant fald i babyens appetit;
  • kvalme og endda opkastning
  • barnet begynder at tabe sig pludseligt og uden grund;
  • fysisk udvikling er sløvet
  • oppustethed kan forekomme såvel som nogle smertefulde fornemmelser, der kan være forårsaget af processer med rådnende mad.

Det faktum, at barnet begynder at udvikle en sygdom, kan let genkendes af barnets udseende. Han bliver meget sløv, mangler appetit, og tømningsprocessen sker mere end 8 gange om dagen. Sådanne symptomer ligner meget en tarminfektion, men en gastroenterolog er i stand til at genkende lidelsen baseret på resultaterne af afføringsanalyse..

En utilstrækkelig mængde enzymer i kroppen har en negativ indvirkning på alle eksisterende afføringskarakteristika. I dette tilfælde udtales symptomatologien af ​​skummende afføring, som har en ret ubehagelig sur lugt og udskilles i en meget flydende form..

En sådan ændring i afføring antyder, at en stor mængde kulhydrater hersker i kroppen. Mangel på biokatalysatorer kan manifestere sig i forskellige fordøjelsesproblemer. Konstant løs afføring, sløvhed og uforklarlig oppustethed er de vigtigste symptomer på patologi..

Indflydelsesmål

Når en sådan lidelse findes hos et barn, ordinerer specialister ofte en særlig diæt. På dette tidspunkt skal glutenholdige fødevarer udelukkes fuldstændigt fra babyens kost. Læger anbefaler brugen af ​​kartoffelmos, riskorn og friske grøntsager og frugter..
Hvis sygdommen er arvelig hos et barn, tildeles han en livslang diæt. Derudover skal du konstant bruge stoffer, der hjælper det normale liv..

Hvor bruges enzymer af mennesker

Biokatalysatorer, som aktive proteinmolekyler, der fremmer omdannelsen af ​​nogle stoffer til andre, bruges i vid udstrækning af mennesker på grund af deres evne til at bevare egenskaber og funktioner uden for kroppen..

  • Det proteolytiske enzym papaya, der er isoleret fra saften af ​​frugten med samme navn, bruges til at fremstille øl og blødgøre kød;
  • pepsin anvendes til produktion af øjeblikkelig korn;
  • trypsin - til produktion af babymad;
  • rennin opnået fra kalvenes mave bruges til madlavning af ost.

Catalase bruges til nedbrydning i gummi- og fødevareindustrien.

Og pectidase og cellulose, der nedbryder polysaccharidkæder, bruges til at afklare frugtsaft.

De anvendes i vid udstrækning inden for farmakologi til produktion af lægemidler..

  • Hvad er nyttigt, og hvordan man tilbereder gæret mad derhjemme, lærer du af artiklen: Fermenteret mad - let mad at fordøje.

Således er enzymer eller biokatalysatorer aktive proteiner, uden hvilke menneskeliv er umuligt. Forståelse af deres funktioner bør man ikke forsømme lægernes anbefalinger. Enzymernes rolle er rettet mod at forbedre funktion af cellulære strukturer, hvilket fører til en velkoordineret aktivitet af hele organismen..

Sundhed for dig, kære læsere!

Blogartiklerne bruger billeder fra åbne kilder på Internettet. Hvis du pludselig ser din forfatters billede, skal du informere blogeditoren om det via feedbackformularen. Billedet fjernes, eller et link til din ressource placeres. Tak for din forståelse!

Enzymer

Enzymer er vores krops "arbejdsheste". Hvis du kigger i den akademiske referencebog, kan du finde ud af, at ordet enzymer, oversat fra latin, betyder surdej. Og det er takket være sådan en surdej, at et stort antal kemiske processer finder sted i vores krop hvert sekund..

Hver af disse kemiske processer har sin egen specialisering. I løbet af den ene fordøjes proteiner, under den anden - fedt, og den tredje er ansvarlig for absorptionen af ​​kulhydrater. Derudover er enzymer i stand til at omdanne et stof til et andet, hvilket er vigtigere for kroppen i øjeblikket..

Enzymrige fødevarer:

Generelle egenskaber ved enzymer

Opdagelsen af ​​enzymer skete i 1814 takket være omdannelsen af ​​stivelse til sukker. Denne transformation skete som et resultat af virkningen af ​​amylaseenzymet isoleret fra bygplanter.

I 1836 blev et enzym opdaget, senere kaldet pepsin. Det produceres i vores mave alene, og ved hjælp af saltsyre nedbryder det aktivt proteiner. Pepsin bruges også aktivt til fremstilling af ost. Og i gærtransformation forårsager alkoholisk gæring et enzym kaldet zymase.

Ved deres kemiske struktur tilhører enzymer klassen af ​​proteiner. Disse er biokatalysatorer, der omdanner stoffer i kroppen. Enzymer efter deres formål er opdelt i 6 grupper: lyaser, hydrolaser, oxidoreduktaser, transferaser, isomeraser og ligaser.

I 1926 blev enzymer først isoleret fra levende celler og opnået i krystallinsk form. Det blev således muligt at bruge dem som en del af medicin for at forbedre kroppens evne til at fordøje mad..

I dag kender videnskaben et stort antal af alle slags enzymer, hvoraf nogle produceres af medicinalindustrien som medicin og kosttilskud..

Pancreatin, ekstraheret fra bugspytkirtlen hos kvæg, bromelain (ananasenzym), papain opnået fra den eksotiske frugt af papaya, er i høj efterspørgsel i dag. Og i fede fødevarer af vegetabilsk oprindelse, for eksempel i avocado og i bugspytkirtlen hos dyr og mennesker, er der et enzym kaldet lipase, som er involveret i nedbrydningen af ​​fedt..

Dagligt behov for enzymer

Det er vanskeligt at beregne den samlede mængde enzymer, der kræves af kroppen til fuld funktion i løbet af dagen på grund af det store antal enzymer, der findes i vores krop i meget forskellige mængder..

Hvis mavesaften indeholder få proteolytiske enzymer, skal mængden af ​​produkter, der indeholder de nødvendige enzymer, øges. Pancreatin er for eksempel ordineret i mængder, der spænder fra 576 mg pr. Dag, og slutter om nødvendigt dosis af dette lægemiddel 4 gange.

Behovet for enzymer øges:

  • med trægt arbejde i mave-tarmkanalen;
  • med nogle sygdomme i fordøjelsessystemet;
  • overvægt
  • svag immunitet.
  • beruselse af kroppen
  • i alderdommen, når egne enzymer produceres dårligere.

Behovet for enzymer aftager:

  • i tilfælde af en øget mængde proteolytiske enzymer i mavesaft;
  • individuel intolerance over for produkter og præparater, der indeholder enzymer.

Nyttige egenskaber ved enzymer og deres virkning på kroppen

Enzymer er involveret i fordøjelsesprocessen og hjælper kroppen med at behandle mad. De normaliserer stofskiftet og fremmer vægttab. Styr immunitet, fjern toksiner fra kroppen.

Fremme fornyelsen af ​​kroppens celler og fremskynde kroppens selvrensende proces. Konverter næringsstoffer til energi. Fremskynde sårheling.

Derudover øger mad rig på enzymer antallet af antistoffer, der med held bekæmper infektioner og styrker dermed vores immunitet. Tilstedeværelsen af ​​fordøjelsesenzymer i mad bidrager til dets forarbejdning og korrekt absorption af næringsstoffer.

Interaktion med væsentlige elementer

Hovedkomponenterne i vores krop - proteiner, fedtstoffer, kulhydrater - interagerer tæt med enzymer. Vitaminer bidrager også til det mere aktive arbejde med nogle enzymer.

Aktiviteten af ​​enzymer kræver en syre-base balance i kroppen, tilstedeværelsen af ​​co-enzymer (derivater af vitaminer) og cofaktorer. Og også fraværet af hæmmere - visse stoffer, metaboliske produkter, der undertrykker enzymers aktivitet under kemiske reaktioner.

Tegn på mangel på enzymer i kroppen:

  • forstyrrelser i mave-tarmkanalens arbejde
  • generel svaghed
  • utilpashed
  • ledsmerter;
  • akilisk gastritis;
  • øget usund appetit.

Tegn på overskydende enzymer i kroppen:

  • hovedpine;
  • irritabilitet
  • allergier.

Faktorer, der påvirker indholdet af enzymer i kroppen

Regelmæssigt forbrug af fødevarer, der indeholder enzymer, hjælper med at genopbygge manglen på essentielle enzymer i kroppen. Men for deres fulde assimilering og vitalitet er det nødvendigt at sikre en vis syre-base balance, der kun er karakteristisk for en sund krop.

Derudover med visse sygdomme i mave-tarmkanalen produceres visse typer enzymer ikke længere af kroppen i tilstrækkelige mængder. I dette tilfælde kommer kosttilskud og nogle medikamenter til undsætning..

Enzymer til skønhed og sundhed

Da enzymer er involveret i omdannelsen af ​​nogle forbindelser til andre, vigtigere, deres funktion bestemmer ikke kun sundheden for hele vores krop, men påvirker også udseendet af hud, hår, negle og optimal kropsvægt.

Derfor kan du ikke kun etablere generel ernæring for hele kroppen ved at bruge fødevarer, der indeholder enzymer, men også forbedre din ydre skønhed og tiltrækningskraft. Ikke underligt, at de siger, at skønhed først og fremmest er en fremragende sundhed for hele organismen.!

Enzymer

Enzymer er en særlig type protein, som naturen har tildelt rollen som katalysatorer til forskellige kemiske processer.

Dette udtryk høres konstant, men ikke alle forstår, hvad et enzym eller enzym er, hvilke funktioner dette stof udfører, og også hvordan enzymer adskiller sig fra enzymer, og om de overhovedet adskiller sig. Vi finder ud af alt dette nu.

Uden disse stoffer ville hverken mennesker eller dyr være i stand til at fordøje mad. Og for første gang til brugen af ​​enzymer i hverdagen tyede menneskeheden til for mere end 5 tusind år siden, da vores forfædre lærte at opbevare mælk i en "skål" fra dyrens mave. Under sådanne forhold blev mælken omdannet til ost under indflydelse af osteløbe. Og dette er kun et eksempel på enzymets arbejde som en katalysator, der fremskynder biologiske processer. I dag er enzymer uundværlige i industrien, de er vigtige for produktionen af ​​sukker, margariner, yoghurt, øl, læder, tekstiler, alkohol og endda beton. Disse gavnlige stoffer findes også i vaskemidler og vaskepulver - de hjælper med at fjerne pletter ved lave temperaturer.

  • Opdagelseshistorik
  • Struktur: en kæde af tusinder af aminosyrer
  • Biokemiske egenskaber
  • Hvordan de arbejder i kroppen
  • Hyper- og hypoaktivitet
  • Katalysator og mere
  • Faktorer, der bestemmer enzymaktivitet
  • Fordøjelsesenzymer
  • Katalysatorer i produkter
  • Ekstremofiler og industri

Opdagelseshistorik

Enzyme oversat fra græsk betyder "surdej". Og menneskeheden skylder opdagelsen af ​​dette stof til hollænderen Jan Baptist Van Helmont, der levede i det 16. århundrede. På et tidspunkt blev han meget interesseret i alkoholfermentering og fandt i løbet af undersøgelsen et ukendt stof, der fremskynder denne proces. Hollænderen kaldte det fermentum, hvilket betyder "gæring". Derefter, næsten tre århundreder senere, kom franskmanden Louis Pasteur, der også observerede gæringsprocesser, til den konklusion, at enzymer ikke er andet end stoffer i en levende celle. Og efter et stykke tid ekstraherede den tyske Eduard Buchner et enzym fra gær og fastslog, at dette stof ikke er en levende organisme. Han gav ham også sit navn - "zymaza". Et par år senere foreslog en anden tysker, Willy Kuehne, at opdele alle proteinkatalysatorer i to grupper: enzymer og enzymer. Desuden foreslog det andet udtryk at kalde "surdej", hvis handlinger spredes uden for levende organismer. Og kun 1897 sluttede alle videnskabelige tvister: det blev besluttet at bruge begge termer (enzym og enzym) som absolutte synonymer.

Struktur: en kæde af tusinder af aminosyrer

Alle enzymer er proteiner, men ikke alle proteiner er enzymer. Ligesom andre proteiner består enzymer af aminosyrer. Og interessant nok tager hvert enzym fra hundrede til en million aminosyrer at skabe, spændt som perler på en streng. Men denne tråd er aldrig lige - den er normalt bøjet hundreder af gange. Således oprettes en tredimensionel struktur, der er unik for hvert enzym. I mellemtiden er enzymmolekylet en relativt stor formation, og kun en lille del af dets struktur, det såkaldte aktive center, er involveret i biokemiske reaktioner.

Hver aminosyre er bundet til en anden specifik type kemisk binding, og hvert enzym har sin egen unikke aminosyresekvens. For at oprette de fleste af dem bruges ca. 20 typer. Selv mindre ændringer i aminosyresekvensen kan ændre enzymets udseende og "talenter" drastisk.

Biokemiske egenskaber

Selvom et stort antal reaktioner finder sted med deltagelse af enzymer i naturen, kan de alle opdeles i 6 kategorier. Følgelig fortsætter hver af disse seks reaktioner under påvirkning af en bestemt type enzymer..

Reaktioner med deltagelse af enzymer:

  1. Oxidation og reduktion.

Enzymerne, der er involveret i disse reaktioner, kaldes oxidoreduktaser. Som et eksempel kan vi huske, hvordan alkoholdehydrogenaser omdanner primære alkoholer til aldehyd.

  1. Gruppeoverførselsreaktion.

Enzymerne, hvormed disse reaktioner finder sted, kaldes transferaser. De har evnen til at flytte funktionelle grupper fra et molekyle til et andet. Dette sker for eksempel når alaninaminotransferaser flytter alfa-aminogrupper mellem alanin og aspartat. Også transferaser flytter fosfatgrupper mellem ATP og andre forbindelser og skaber disaccharider fra glukoserester.

Hydrolaser, der deltager i reaktionen, er i stand til at bryde enkeltbindinger ved at tilføje vandelementer.

  1. Opret eller fjern en dobbeltbinding.

Denne type reaktion på en ikke-hydrolytisk måde sker med deltagelse af en lyase.

  1. Isomerisering af funktionelle grupper.

I mange kemiske reaktioner ændres positionen for den funktionelle gruppe inden for molekylet, men molekylet selv består af det samme antal og typer atomer, der var før reaktionens start. Med andre ord er substratet og reaktionsproduktet isomerer. Denne type transformation er mulig under påvirkning af isomeraseenzymer.

  1. Dannelse af enkeltbinding med eliminering af vandelementet.

Hydrolaser bryder bindingen ved at tilføje vandelementer til molekylet. Lyaser vender reaktionen ved at fjerne den vandige del fra de funktionelle grupper. Opret således en simpel forbindelse.

Hvordan de arbejder i kroppen

Enzymer fremskynder næsten alle kemiske reaktioner, der finder sted i celler. De er vitale for mennesker, letter fordøjelsen og fremskynder stofskiftet..

Nogle af disse stoffer hjælper med at nedbryde store molekyler i mindre "klumper", som kroppen kan fordøje. Andre binder tværtimod små molekyler. Men enzymer er videnskabeligt meget selektive. Dette betyder, at hvert af disse stoffer kun er i stand til at fremskynde en bestemt reaktion. Molekylerne, som enzymer "arbejder med" kaldes substrater. Substrater skaber igen en binding med en del af enzymet kaldet det aktive center.

Der er to principper, der forklarer specificiteten af ​​interaktionen mellem enzymer og substrater. I den såkaldte "nøglelås" -model indtager enzymets aktive centrum stedet for en strengt defineret konfiguration i substratet. Ifølge en anden model ændrer begge deltagere i reaktionen, det aktive center og substratet deres former for at oprette forbindelse.

Uanset hvilket princip interaktionen finder sted, er resultatet altid det samme - reaktionen under indflydelse af enzymet forløber mange gange hurtigere. Som et resultat af denne interaktion "fødes" nye molekyler, som derefter adskilles fra enzymet. Og katalysatorsubstansen fortsætter med at gøre sit job, men med deltagelse af andre partikler.

Hyper- og hypoaktivitet

Der er tidspunkter, hvor enzymer udfører deres funktioner med den forkerte intensitet. Overdreven aktivitet forårsager overdreven dannelse af reaktionsproduktet og en mangel på substratet. Resultatet er en forværring af helbredet og alvorlig sygdom. Årsagen til enzymhyperaktivitet kan enten være en genetisk lidelse eller et overskud af vitaminer eller sporstoffer anvendt i reaktionen.

Enzymehypoaktivitet kan endda forårsage død, når for eksempel enzymer ikke fjerner toksiner fra kroppen, eller der opstår ATP-mangel. Årsagen til denne tilstand kan også være muterede gener eller omvendt hypovitaminose og mangel på andre næringsstoffer. Derudover nedsætter lavere kropstemperatur enzymers funktion..

Katalysator og mere

I dag hører du meget om fordelene ved enzymer. Men hvad er disse stoffer, som vores krops ydeevne afhænger af??

Enzymer er biologiske molekyler, hvis livscyklus ikke bestemmes af rammerne for fødsel og død. De arbejder bare i kroppen, indtil de opløses. Dette sker normalt under indflydelse af andre enzymer..

Under den biokemiske reaktion bliver de ikke en del af det endelige produkt. Når reaktionen er afsluttet, forlader enzymet substratet. Derefter er stoffet klar til at begynde at arbejde igen, men på et andet molekyle. Og så fortsætter det så længe kroppen har brug for det.

Enheden ved enzymer er, at hver af dem kun udfører en funktion, der er tildelt den. En biologisk reaktion opstår kun, når enzymet finder det rigtige substrat for det. Denne interaktion kan sammenlignes med funktionsprincippet for en nøgle og en lås - kun korrekt valgte elementer kan arbejde sammen. En anden funktion: de kan fungere ved lave temperaturer og moderat pH, og som katalysatorer er de mere stabile end noget andet kemikalie.

Enzymer som katalysatorer fremskynder metaboliske processer og andre reaktioner.

Typisk består disse processer af specifikke stadier, som hver kræver et specifikt enzym for at virke. Uden dette kan transformations- eller accelerationscyklussen ikke gennemføres..

Måske er den mest kendte af alle enzymfunktionerne en katalysator. Dette betyder, at enzymer kombinerer kemiske reagenser på en sådan måde, at de energiomkostninger, der kræves for at danne et produkt hurtigere, reduceres. Uden disse stoffer ville kemiske reaktioner have forløbet hundreder af gange langsommere. Men enzymers evne er ikke begrænset til dette. Alle levende organismer indeholder den energi, de har brug for for at fortsætte livet. Adenosintrifosfat eller ATP er et slags opladet batteri, der forsyner celler med energi. Men funktionen af ​​ATP er umulig uden enzymer. Og det vigtigste enzym, der producerer ATP, er syntase. For hvert glukosemolekyle, der omdannes til energi, producerer synthase ca. 32-34 ATP-molekyler.

Derudover anvendes enzymer (lipase, amylase, protease) aktivt i medicin. Især tjener de som en komponent i enzymatiske præparater, såsom "Festal", "Mezim", "Panzinorm", "Pancreatin", der anvendes til behandling af fordøjelsesbesvær. Men nogle enzymer kan også påvirke kredsløbssystemet (opløse blodpropper), fremskynde helingen af ​​purulente sår. Og selv anti-kræftbehandling bruger også enzymer..

Faktorer, der bestemmer enzymaktivitet

Da et enzym er i stand til at fremskynde reaktioner mange gange, bestemmes dets aktivitet af det såkaldte antal omdrejninger. Dette udtryk angiver antallet af substratmolekyler (reaktant), som 1 enzymmolekyle kan transformere på 1 minut. Der er dog en række faktorer, der bestemmer reaktionshastigheden:

  1. Substratkoncentration.

En stigning i koncentrationen af ​​substratet fører til en acceleration af reaktionen. Jo flere molekyler af det aktive stof, jo hurtigere forløber reaktionen, da flere aktive centre er involveret. Imidlertid er acceleration kun mulig, indtil alle enzymmolekylerne er involveret. Derefter vil selv en stigning i koncentrationen af ​​substratet ikke føre til en acceleration af reaktionen..

Normalt fører en stigning i temperatur til hurtigere reaktioner. Denne regel fungerer for de fleste enzymatiske reaktioner, men kun indtil temperaturen stiger over 40 grader Celsius. Efter dette mærke begynder reaktionshastigheden tværtimod at falde kraftigt. Hvis temperaturen falder til under det kritiske punkt, vil hastigheden af ​​enzymatiske reaktioner stige igen. Hvis temperaturen fortsætter med at stige, brydes de kovalente bindinger, og enzymets katalytiske aktivitet går tabt for evigt..

Hastigheden af ​​enzymatiske reaktioner påvirkes også af pH. Hvert enzym har sit eget optimale surhedsniveau, hvor reaktionen forløber bedst. En ændring i pH-niveauet påvirker enzymets aktivitet og dermed reaktionens hastighed. Hvis ændringerne er for store, mister substratet sin evne til at binde til den aktive kerne, og enzymet kan ikke længere katalysere reaktionen. Med gendannelsen af ​​det krævede pH-niveau genoprettes enzymaktiviteten også.

Fordøjelsesenzymer

Enzymerne i menneskekroppen kan opdeles i to grupper:

  • metabolisk;
  • fordøjelsessystemet.

Metabolisk "arbejde" for at neutralisere giftige stoffer og fremmer også produktionen af ​​energi og proteiner. Og selvfølgelig fremskynder de de biokemiske processer i kroppen..

Hvad fordøjelsessystemet er ansvarlig for fremgår tydeligt af navnet. Men også her er selektivitetsprincippet på arbejde: en bestemt type enzym påvirker kun en type mad. Derfor, for at forbedre fordøjelsen, kan du ty til et lille trick. Hvis kroppen ikke fordøjer noget fra mad godt, er det nødvendigt at supplere kosten med et produkt, der indeholder et enzym, der er i stand til at nedbryde vanskeligt fordøjelig mad.

Fødevareenzymer er katalysatorer, der nedbryder mad til en tilstand, hvor kroppen er i stand til at absorbere nyttige stoffer fra dem. Fordøjelsesenzymer er af flere typer. I menneskekroppen findes forskellige typer enzymer i forskellige dele af fordøjelseskanalen..

Mundhul

På dette stadium virker alfa-amylase på mad. Det nedbryder kulhydrater, stivelse og glukose, der findes i kartofler, frugt, grøntsager og andre fødevarer.

Mave

Her nedbryder pepsin proteiner til peptidernes tilstand, og gelatinase nedbryder gelatine og kollagen indeholdt i kød..

Bugspytkirtel

På dette stadium "arbejde":

  • trypsin - er ansvarlig for nedbrydningen af ​​proteiner;
  • alfa chymotrypsin - hjælper med at absorbere protein;
  • elastaser - nedbryder nogle typer proteiner;
  • nukleaser - hjælper med at nedbryde nukleinsyrer;
  • steapsin - fremmer absorptionen af ​​fede fødevarer;
  • amylase - er ansvarlig for assimilering af stivelse;
  • lipase - nedbryder fedtstoffer (lipider), der findes i mejeriprodukter, nødder, olier og kød.

Tyndtarm

De "trylser" over madpartikler:

  • peptidaser - spalter peptidforbindelser til aminosyreniveauet;
  • sucrase - hjælper med at absorbere komplekse sukkerarter og stivelser;
  • maltase - nedbryder disaccharider til tilstanden af ​​monosaccharider (malt sukker);
  • lactase - nedbryder lactose (glukose findes i mejeriprodukter)
  • lipase - fremmer absorptionen af ​​triglycerider, fedtsyrer;
  • erepsin - påvirker proteiner;
  • isomaltase - "arbejder" med maltose og isomaltose.

Kolon

Her udføres enzymernes funktioner af:

  • Escherichia coli - er ansvarlig for fordøjelsen af ​​lactose;
  • lactobacilli - påvirker lactose og nogle andre kulhydrater.

Ud over disse enzymer er der også:

  • diastase - fordøjer stivelse af planter;
  • invertase - nedbryder saccharose (bordsukker);
  • glucoamylase - omdanner stivelse til glucose;
  • alfa-galactosidase - hjælper med fordøjelsen af ​​bønner, frø, sojaprodukter, rodfrugter og bladgrøntsager;
  • bromelain - et enzym opnået fra ananas, fremmer nedbrydningen af ​​forskellige typer proteiner, er effektivt i forskellige surhedsniveauer i miljøet, har antiinflammatoriske egenskaber;
  • papain - et enzym isoleret fra rå papaya, fremmer nedbrydningen af ​​små og store proteiner, er effektivt i en bred vifte af substrater og surhed.
  • cellulase - nedbryder cellulose, plantefibre (findes ikke i menneskekroppen)
  • endoprotease - spalter peptidbindinger;
  • kvæggalleekstrakt - et enzym af animalsk oprindelse, stimulerer tarmmotilitet
  • pancreatin - et enzym af animalsk oprindelse, der fremskynder fordøjelsen af ​​fedt og proteiner;
  • pancrelipase - et animalsk enzym, der fremmer assimilering af proteiner, kulhydrater og lipider;
  • pektinase - nedbryder polysaccharider, der findes i frugt;
  • phytase - fremmer absorptionen af ​​phytinsyre, calcium, zink, kobber, mangan og andre mineraler;
  • xylanase - nedbryder glukose fra korn.

Katalysatorer i produkter

Enzymer er kritiske for helbredet, fordi de hjælper kroppen med at nedbryde madkomponenter til en tilstand, der er egnet til brug af næringsstoffer. Tarmene og bugspytkirtlen producerer en lang række enzymer. Men derudover findes mange af de næringsstoffer, der hjælper fordøjelsen, også i nogle fødevarer..

Fermenterede fødevarer er næsten den ideelle kilde til gavnlige bakterier til korrekt fordøjelse. Og på et tidspunkt, hvor farmaceutisk probiotika kun "virker" i den øverste del af fordøjelsessystemet og ofte ikke når tarmene, mærkes effekten af ​​enzymatiske produkter i hele mave-tarmkanalen..

  • Hvorfor du ikke selv kan gå på diæt
  • 21 tip til, hvordan man ikke køber et forældet produkt
  • Sådan holder du grøntsager og frugter friske: enkle tricks
  • Sådan slår du dit sukkerbehov: 7 uventede fødevarer
  • Forskere siger, at ungdommen kan forlænges

For eksempel indeholder abrikoser en blanding af gavnlige enzymer, herunder invertase, som er ansvarlig for nedbrydningen af ​​glukose og fremmer hurtig frigivelse af energi..

Avocados kan være en naturlig kilde til lipase (fremmer hurtigere lipidfordøjelse). I kroppen produceres dette stof af bugspytkirtlen. Men for at gøre livet lettere for dette organ, kan du forkæle dig selv, for eksempel med en avocadosalat - lækker og sund.

Ud over at være den måske bedst kendte kaliumkilde, leverer banan også amylase og maltase til kroppen. Amylase findes også i brød, kartofler og korn. Maltase fremmer nedbrydningen af ​​maltose, det såkaldte malt sukker, der er rigeligt med øl og majssirup.

En anden eksotisk frugt - ananas indeholder en lang række enzymer, herunder bromelain. Og han har ifølge nogle undersøgelser også anti-cancer og anti-inflammatoriske egenskaber..

Ekstremofiler og industri

Ekstremofiler er stoffer, der er i stand til at opretholde vital aktivitet under ekstreme forhold.

Levende organismer såvel som enzymerne, der tillader dem at fungere, er fundet i gejsere, hvor temperaturerne er tæt på kogepunktet og dybt i isen såvel som under ekstreme saltholdigheder (Death Valley i USA). Derudover har forskere fundet enzymer, for hvilke pH-niveauet, som det viste sig, heller ikke er et grundlæggende krav til effektivt arbejde. Forskere studerer ekstremofile enzymer med særlig interesse som stoffer, der kan bruges i vid udstrækning i industrien. Selvom enzymer i dag allerede har fundet deres anvendelse i branchen som biologisk og miljøvenlige stoffer. Enzymer anvendes i fødevareindustrien, kosmetologi og produktion af husholdningskemikalier..

Desuden er enzymtjenester i sådanne tilfælde billigere end syntetiske analoger. Derudover er naturlige stoffer biologisk nedbrydelige, hvilket gør deres anvendelse miljøvenlig. I naturen er der mikroorganismer, der kan nedbryde enzymer i individuelle aminosyrer, som derefter bliver komponenter i en ny biologisk kæde. Men det er, som de siger, en helt anden historie..