Ada banyak reaksi kimia di setiap sel hidup. Enzim (enzim) adalah protein dengan fungsi khusus dan sangat penting. Mereka disebut biokatalis. Fungsi utama enzim protein dalam tubuh adalah untuk mempercepat reaksi biokimia. Reagen awal, interaksi yang dikatalisis oleh molekul-molekul ini, disebut substrat, dan senyawa akhir disebut produk.
Di alam, protein enzim hanya bekerja dalam sistem kehidupan. Tetapi dalam bioteknologi modern, diagnostik klinis, obat-obatan dan obat-obatan, enzim murni atau kompleksnya digunakan, serta komponen tambahan yang diperlukan untuk pengoperasian sistem dan visualisasi data untuk peneliti.
Signifikansi biologis dan sifat-sifat enzim
Tanpa molekul-molekul ini, organisme hidup tidak akan dapat berfungsi. Semua proses kehidupan bekerja secara harmonis berkat enzim. Fungsi utama protein enzim dalam tubuh adalah mengatur metabolisme. Tanpa mereka, metabolisme normal tidak mungkin. Aktivitas molekuler diatur olehaktivator (induktor) atau inhibitor. Kontrol bertindak pada berbagai tingkat sintesis protein. Ini juga "bekerja" dalam kaitannya dengan molekul jadi.
Sifat utama protein-enzim adalah spesifisitas untuk substrat tertentu. Dan, karenanya, kemampuan untuk mengkatalisasi hanya satu atau lebih jarang sejumlah reaksi. Biasanya proses seperti itu reversibel. Satu enzim bertanggung jawab untuk kedua fungsi tersebut. Tapi bukan itu saja.
Peran protein enzim sangat penting. Tanpa mereka, reaksi biokimia tidak berjalan. Karena aksi enzim, menjadi mungkin bagi reagen untuk mengatasi penghalang aktivasi tanpa pengeluaran energi yang signifikan. Di dalam tubuh tidak ada cara untuk memanaskan suhu di atas 100 ° C atau menggunakan komponen agresif seperti laboratorium kimia. Protein enzim berikatan dengan substrat. Dalam keadaan terikat, modifikasi terjadi dengan rilis berikutnya yang terakhir. Beginilah cara kerja semua katalis yang digunakan dalam sintesis kimia.
Apa tingkat organisasi molekul protein enzim?
Biasanya molekul-molekul ini memiliki struktur protein tersier (globule) atau kuartener (beberapa globul terhubung). Pertama, mereka disintesis dalam bentuk linier. Dan kemudian mereka dilipat ke dalam struktur yang diperlukan. Untuk memastikan aktivitas, biokatalis membutuhkan struktur tertentu.
Enzim, seperti protein lainnya, dihancurkan oleh panas, nilai pH ekstrem, senyawa kimia agresif.
Properti tambahanenzim
Di antara mereka, fitur komponen berikut dibedakan:
- Stereospecific - pembentukan hanya satu produk.
- Regioselektivitas - memutuskan ikatan kimia atau mengubah satu gugus hanya dalam satu posisi.
- Kemoselektivitas - katalisis hanya satu reaksi.
Fitur pekerjaan
Kekhususan enzim bervariasi. Tetapi setiap enzim selalu aktif dalam hubungannya dengan substrat atau kelompok senyawa tertentu yang strukturnya serupa. Katalis non-protein tidak memiliki sifat ini. Spesifisitas diukur dengan konstanta pengikatan (mol/l), yang dapat setinggi 10−10 mol/l. Kerja enzim aktif berlangsung cepat. Satu molekul mengkatalisis ribuan hingga jutaan operasi per detik. Tingkat percepatan reaksi biokimia secara signifikan (1000-100000 kali) lebih tinggi dari katalis konvensional.
Kerja enzim didasarkan pada beberapa mekanisme. Interaksi paling sederhana terjadi dengan satu molekul substrat, diikuti dengan pembentukan produk. Kebanyakan enzim mampu mengikat 2-3 molekul berbeda yang bereaksi. Misalnya, perpindahan suatu gugus atau atom dari satu senyawa ke senyawa lain, atau substitusi ganda menurut prinsip "ping-pong". Dalam reaksi ini, satu substrat biasanya terhubung, dan substrat kedua dikaitkan melalui gugus fungsi dengan enzim.
Mempelajari mekanisme kerja enzim yang terjadi menggunakan metode:
- Definisi produk antara dan produk akhir.
- Studi tentang geometri struktur dan gugus fungsi yang terkait dengansubstrat dan memberikan laju reaksi yang tinggi.
- Mutasi gen enzim dan penentuan perubahan sintesis dan aktivitasnya.
Pusat aktif dan penghubung
Molekul substrat jauh lebih kecil daripada protein enzim. Oleh karena itu, pengikatan terjadi karena sejumlah kecil gugus fungsi biokatalis. Mereka membentuk pusat aktif, yang terdiri dari satu set asam amino tertentu. Dalam protein kompleks, terdapat gugus prostetik yang bersifat non-protein dalam strukturnya, yang juga dapat menjadi bagian dari pusat aktif.
Hal ini diperlukan untuk memilih kelompok enzim yang terpisah. Molekul mereka mengandung koenzim yang terus-menerus mengikat molekul dan dilepaskan darinya. Protein enzim yang terbentuk sempurna disebut holoenzim, dan ketika kofaktor dihilangkan, itu disebut apoenzim. Vitamin, logam, turunan basa nitrogen sering bertindak sebagai koenzim (NAD - nicotinamide adenine dinucleotide, FAD - flavin adenine dinucleotide, FMN - flavin mononucleotide).
Situs pengikatan memberikan kekhususan substrat. Karena itu, kompleks substrat-enzim yang stabil terbentuk. Struktur globul dibuat sedemikian rupa sehingga memiliki ceruk (celah atau depresi) pada permukaan dengan ukuran tertentu, yang memastikan pengikatan substrat. Zona ini biasanya terletak tidak jauh dari pusat aktif. Beberapa enzim memiliki tempat untuk mengikat kofaktor atau ion logam.
Kesimpulan
Protein-Enzim memainkan peran penting dalam tubuh. Zat tersebut mengkatalisis reaksi kimia, bertanggung jawab untuk proses metabolisme - metabolisme. Dalam sel hidup mana pun, ratusan proses biokimia terus berlangsung, termasuk reaksi reduksi, pemecahan, dan sintesis senyawa. Oksidasi zat terus-menerus terjadi dengan pelepasan energi yang besar. Ini, pada gilirannya, dihabiskan untuk pembentukan karbohidrat, protein, lemak, dan kompleksnya. Produk pembelahan adalah blok bangunan untuk sintesis senyawa organik yang diperlukan.
