Enzymy: jak działają i co robią
Enzymy pomagają przyspieszyć reakcje chemiczne w organizmie człowieka. Wiążą się z cząsteczkami i zmieniają je w określony sposób. Są niezbędne do oddychania, trawienia pokarmu, funkcji mięśni i nerwów, a także do tysięcy innych ról.
W tym artykule wyjaśnimy, czym jest enzym, jak działa i podamy kilka typowych przykładów enzymów występujących w ludzkim ciele.
Podstawy
Enzymy zbudowane są z białek złożonych w skomplikowane kształty; są obecne w całym ciele.
Reakcje chemiczne, które utrzymują nas przy życiu - nasz metabolizm - zależą od pracy wykonywanej przez enzymy.
Enzymy przyspieszają (katalizują) reakcje chemiczne; w niektórych przypadkach enzymy mogą wywoływać reakcję chemiczną miliony razy szybciej, niż byłoby to bez niej.
Substrat wiąże się z miejscem aktywnym enzymu i przekształca się w produkty. Gdy produkty opuszczą miejsce aktywne, enzym jest gotowy do przyłączenia się do nowego substratu i powtórzenia procesu.
Co robią enzymy?
Układ pokarmowy - enzymy pomagają organizmowi rozkładać większe, złożone cząsteczki na mniejsze cząsteczki, takie jak glukoza, aby organizm mógł je wykorzystać jako paliwo.
Replikacja DNA - każda komórka twojego ciała zawiera DNA. Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, to DNA musi zostać skopiowane. Enzymy pomagają w tym procesie, rozwijając cewki DNA i kopiując informacje.
Enzymy wątrobowe - wątroba rozkłada toksyny w organizmie. Aby to zrobić, wykorzystuje szereg enzymów.
Jak działają enzymy
Model „zamka i klucza” został po raz pierwszy zaproponowany w 1894 r. W tym modelu miejsce aktywne enzymu ma określony kształt i tylko substrat będzie do niego pasował, podobnie jak zamek i klucz.
Model ten został zaktualizowany i nosi nazwę modelu dopasowania indukowanego.
W tym modelu miejsce aktywne zmienia kształt, gdy oddziałuje z podłożem. Gdy podłoże jest całkowicie zablokowane i znajduje się w dokładnej pozycji, można rozpocząć katalizę.
Idealne warunki
Enzymy mogą działać tylko w określonych warunkach.Większość enzymów w ludzkim organizmie działa najlepiej przy około 37 ° C - temperaturze ciała. W niższych temperaturach będą nadal działać, ale znacznie wolniej.
Podobnie enzymy mogą działać tylko w pewnym zakresie pH (kwaśne / zasadowe). Ich preferencje zależą od tego, gdzie znajdują się w organizmie. Na przykład enzymy w jelitach działają najlepiej przy pH 7,5, podczas gdy enzymy w żołądku działają najlepiej przy pH 2, ponieważ żołądek jest znacznie bardziej kwaśny.
Jeśli temperatura jest zbyt wysoka lub jeśli środowisko jest zbyt kwaśne lub zasadowe, enzym zmienia kształt; zmienia to kształt centrum aktywnego, tak że substraty nie mogą się z nim wiązać - enzym uległ denaturacji.
Współczynniki
Niektóre enzymy nie mogą działać, jeśli nie mają dołączonej do nich określonej cząsteczki niebiałkowej. Nazywa się to kofaktorami. Na przykład anhydraza węglanowa, enzym, który pomaga utrzymać pH organizmu, nie może funkcjonować, jeśli nie jest przyłączona do jonu cynku.
Zahamowanie
Aby upewnić się, że systemy organizmu działają prawidłowo, czasami trzeba spowolnić enzymy. Na przykład, jeśli enzym wytwarza zbyt dużo produktu, musi istnieć sposób na ograniczenie lub zatrzymanie produkcji.
Aktywność enzymów można zahamować na wiele sposobów:
Inhibitory konkurencyjne - cząsteczka blokuje miejsce aktywne, tak że substrat musi konkurować z inhibitorem o przyłączenie się do enzymu.
Inhibitory niekonkurencyjne - cząsteczka wiąże się z enzymem w innym miejscu niż miejsce aktywne i zmniejsza jego skuteczność.
Niekonkurencyjne inhibitory - inhibitor wiąże się z enzymem i substratem po ich związaniu się ze sobą. Produkty mniej łatwo opuszczają miejsce aktywne, a reakcja jest spowolniona.
Nieodwracalne inhibitory - nieodwracalny inhibitor wiąże się z enzymem i trwale go dezaktywuje.
Przykłady określonych enzymów
W ludzkim ciele są tysiące enzymów, oto tylko kilka przykładów:
- Lipazy - grupa enzymów, które pomagają trawić tłuszcze w jelitach.
- Amylaza - pomaga zmienić skrobie w cukry. Amylaza znajduje się w ślinie.
- Maltaza - również znajdująca się w ślinie; rozbija maltozę cukrową na glukozę. Maltoza znajduje się w żywności, takiej jak ziemniaki, makaron i piwo.
- Trypsyna - znajdująca się w jelicie cienkim, rozkłada białka na aminokwasy.
- Laktaza - również znajdująca się w jelicie cienkim, rozbija laktozę, cukier w mleku, na glukozę i galaktozę.
- Acetylocholinesteraza - rozkłada neuroprzekaźnik acetylocholinę w nerwach i mięśniach.
- Helicase - rozkłada DNA.
- Polimeraza DNA - syntetyzuje DNA z dezoksyrybonukleotydów.
W skrócie
Enzymy odgrywają ogromną rolę w codziennym funkcjonowaniu organizmu człowieka. Wiążąc się ze związkami i zmieniając je, są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania układu pokarmowego, układu nerwowego, mięśni i wielu, wielu innych.
