Fungsi enzim. Peran enzim dalam tubuh

Enzim adalah protein globular yang membantu semua proses seluler mengalir. Seperti semua katalisator, mereka tidak dapat membalikkan reaksi, namun berfungsi untuk mempercepatnya.

Enzim lokalisasi di sel

Di dalam sel, enzim individu biasanya terkandung dan bertindak dalam organel yang didefinisikan secara ketat. Lokalisasi enzim secara langsung berhubungan dengan fungsi yang biasanya dilakukan oleh bagian sel ini.

Hampir semua enzim glikolisis terletak di sitoplasma. Enzim dari siklus asam tricarboxylic berada dalam matriks mitokondria. Zat aktif hidrolisis terkandung dalam lisosom.

Jaringan individu dan organ hewan dan tumbuhan berbeda tidak hanya di set enzim, tetapi juga aktivitasnya. Fitur jaringan ini digunakan di klinik untuk diagnosis penyakit tertentu.

Ada juga fitur usia dalam aktivitas dan himpunan enzim dalam jaringan. Mereka paling jelas terlihat selama perkembangan embrio dalam diferensiasi jaringan.

Nomenklatur enzim

Ada beberapa sistem nama, masing-masing memperhitungkan sifat enzim sampai tingkat yang berbeda-beda.

• Sepele. Nama zat diberikan secara acak. Misalnya, pepsin (pepsis - "pencernaan", bahasa Yunani.) Dan tripsin (tripsis - "encer", bahasa Yunani).
• Rasional. Nama enzim terdiri dari substrat dan ujung "-as". Sebagai contoh, amilase mempercepat hidrolisis pati (amylo - "pati", bahasa Yunani).
• Moskow. Diadopsi pada tahun 1961 oleh Komisi Internasional untuk Nomenklatur Enzim pada Kongres Biokimia Internasional ke-5. Nama zat terdiri dari substrat dan reaksi yang dikatalisis (dipercepat) oleh enzim. Jika fungsi enzim adalah memindahkan sekelompok atom dari satu molekul (substrat) ke zat lainnya (akseptor), nama katalis tersebut mencakup nama kimia akseptor. Misalnya, dalam transfer gugus amino dari alanin ke asam 2-oksigutarat, enzim alanin: 2-oksoglutarat aminotransferase berpartisipasi. Judulnya mencerminkan:
• Substrat - alanin;
• Asam akseptor - 2-oxoglutarat;
• Reaksi membawa gugus amino.

Komisi Internasional mengumpulkan daftar semua enzim yang diketahui, yang terus-menerus ditambahkan. Hal ini disebabkan penemuan zat baru.

Klasifikasi enzim

Anda bisa membagi enzim menjadi beberapa kelompok dengan dua cara. Yang pertama menawarkan dua kelas zat ini:

• Sederhana - hanya terdiri dari protein;
• Kompleks - mengandung bagian protein (apoenzyme) dan non protein yang disebut koenzim.

Bagian non-protein dari enzim kompleks bisa termasuk vitamin. Interaksi dengan zat lain terjadi melalui pusat aktif. Seluruh molekul enzim tidak ikut dalam proses.

Sifat enzim, seperti protein lainnya, ditentukan oleh strukturnya. Bergantung padanya, katalis hanya mempercepat reaksi mereka.

Metode kedua klasifikasi membagi zat sesuai dengan fungsi yang dilakukan enzim. Hasilnya adalah enam kelas:

• Oksidoreduktase;
• Transferase;
• Hidrolase;
• Isomerase;
• Lyases;
• Ligase.

Ini adalah kelompok yang umumnya diterima, mereka berbeda tidak hanya pada jenis reaksi yang mengatur enzim mereka. Zat dari berbagai kelompok berbeda dalam struktur. Dan fungsi enzim dalam sel, oleh karena itu, tidak bisa sama.

Oksidoreduktase - reduksi oksidasi

Fungsi utama enzim dari kelompok pertama adalah percepatan reaksi reduksi oksidasi. Ciri khas: kemampuan untuk membentuk rantai enzim oksidatif dimana elektron atau atom hidrogen diangkut dari substrat pertama ke akseptor akhir. Zat ini dibagi sesuai dengan prinsip kerja atau tempat kerja dalam reaksi.

1. Aerobik dehidrogenase (oksidase) mempercepat transfer elektron atau proton langsung ke atom oksigen. Yang anaerobik melakukan tindakan yang sama, namun dalam reaksi yang terjadi tanpa transfer elektron atau atom hidrogen ke atom oksigen.
2. Dehidrogenase primer mengkatalisis pelepasan atom hidrogen dari zat yang dapat teroksidasi (substrat primer). Sekunder - mempercepat penghilangan atom hidrogen dari substrat sekunder, diperoleh dengan bantuan dehidrogenase primer.

Fitur lain: menjadi katalis dua komponen dengan sekumpulan koenzim yang sangat terbatas (kelompok aktif), mereka dapat mempercepat banyak reaksi reduksi oksidasi yang paling beragam. Hal ini dicapai dengan sejumlah besar pilihan: koenzim yang sama dapat bergabung dengan apoenzim yang berbeda. Dalam setiap kasus, oksidoreduktase khusus dengan sifat-sifatnya diperoleh.

Ada fungsi enzim lain dari kelompok ini, yang tidak dapat diabaikan - mereka mempercepat aliran proses kimia yang terkait dengan pelepasan energi. Reaksi semacam itu disebut eksotermik.

Transferases - operator

Enzim ini berfungsi untuk mempercepat reaksi pemindahan residu molekuler dan kelompok fungsional. Misalnya, fosfofruktokinase.

Ada delapan kelompok katalis, berdasarkan kelompok yang dapat ditoleransi. Mari kita pertimbangkan hanya beberapa dari mereka.

1. Phosphotransferases - membantu mengangkut residu asam fosfat. Mereka dibagi menjadi subclass sesuai dengan tujuan (alkohol, karboksil dan lain-lain).
2. Aminotransferase - mempercepat reaksi renaminasi asam amino.
3. Glycosyltransferases - memindahkan residu glikosil dari molekul ester fosfat ke molekul mono- dan polisakarida. Berikan dekomposisi dan sintesis oligo atau polisakarida pada tumbuhan dan hewan. Misalnya, mereka terlibat dalam pembusukan sukrosa.
4. Acyltransferases memindahkan residu asam karboksilat ke amina, alkohol dan asam amino. Asil-koenzim-A adalah sumber universal gugus asil. Hal ini dapat dianggap sebagai kelompok asyltransferases aktif. Paling sering, asil asetat dialihkan.

Hidrolase - dibelah dengan air

Dalam kelompok ini, enzim bertindak sebagai katalisator untuk reaksi pembelahan (kurang sering sintesis) senyawa organik di mana air berpartisipasi. Zat golongan ini terkandung dalam sel dan dalam jus pencernaan. Molekul katalis dalam saluran cerna terdiri dari satu komponen.

Situs lokalisasi enzim ini adalah lisosom. Mereka melakukan fungsi pelindung enzim dalam sel: mereka memecah zat asing yang telah melewati membran. Mereka juga menghancurkan zat-zat yang tidak lagi dibutuhkan oleh sangkar, yang lisosomnya dijuluki sebagai petugas medis.

"Julukan" lainnya adalah bunuh diri seluler, karena ini adalah alat utama untuk autolisis sel. Jika terjadi infeksi, proses inflamasi dimulai, membran lisosom menjadi permeabel dan hidrolase keluar ke sitoplasma, menghancurkan segala sesuatu yang ada di jalan mereka dan menghancurkan sel.

Pisahkan beberapa jenis katalis dari kelompok ini:

• Esterases - bertanggung jawab atas hidrolisis ester alkohol;
• Glikosidase - mempercepat hidrolisis glikosida, tergantung pada isomer yang mereka gunakan, mensekresikan α- atau β-glikosidase;
• Hidrolase peptida - bertanggung jawab atas hidrolisis ikatan peptida dalam protein, dan dalam kondisi tertentu dan untuk sintesisnya, namun metode sintesis protein ini tidak digunakan dalam sel hidup;
• Amidase - bertanggung jawab atas hidrolisis amida asam, misalnya, urease mengkatalisis penguraian urea menjadi amonia dan air.

Isomerase - transformasi molekul

Zat ini mempercepat perubahan dalam satu molekul tunggal. Mereka bisa geometris atau struktural. Hal ini bisa terjadi dengan cara yang berbeda:

• Pengalihan atom hidrogen;
• Gerakan kelompok fosfat;
• Perubahan susunan pengelompokan atom di ruang angkasa;
• Gerakan ikatan rangkap.

Isomerisasi dapat dipengaruhi oleh asam organik, karbohidrat atau asam amino. Isomerase dapat mengubah aldehida menjadi keton dan, sebaliknya, bentuk cis dapat disusun kembali menjadi bentuk trans dan sebaliknya. Untuk lebih memahami fungsi enzim yang dilakukan kelompok ini, perlu diketahui perbedaan isomer.

Lie merobek koneksi

Enzim ini mempercepat dekomposisi non-hidrolitik senyawa organik sepanjang ikatan:

• Karbon-karbon;
• Fosfor-oksigen;
• Karbon-belerang;
• Karbon-nitrogen;
• Karbon-oksigen.

Dalam kasus ini, produk sederhana seperti karbon dioksida, air, amonia diisolasi, dan ikatan rangkap ditutup. Beberapa reaksi ini bisa masuk ke arah yang berlawanan, enzim yang sesuai mengkatalisis proses pembusukan tidak hanya, tapi juga sintesis, dalam kondisi yang sesuai.

Klasifikasi lyases terjadi sesuai dengan jenis koneksi yang mereka pecah. Mereka adalah enzim kompleks.

Ligase berikatan silang

Fungsi utama enzim dari kelompok ini adalah percepatan reaksi sintesis. Fitur mereka - konjugasi penciptaan dengan disintegrasi zat yang mampu memberi energi untuk realisasi proses biosintesis. Ada enam subclass sesuai jenis komunikasi yang terbentuk. Lima di antaranya identik dengan subkelompok lyase, dan yang keenam bertanggung jawab untuk menciptakan ikatan "nitrogen-metal".

Beberapa ligas terlibat dalam proses sel yang sangat penting. Sebagai contoh, DNA ligase terlibat dalam replikasi asam deoksiribonukleat. Ini menghasilkan jeda untai tunggal, menciptakan ikatan fosfodiester baru. Dialah yang mempersatukan fragmen Okaucasia.

Enzim yang sama secara aktif digunakan dalam rekayasa genetika. Ini memungkinkan ilmuwan menjahit molekul DNA dari potongan yang mereka butuhkan, menciptakan rantai unik asam deoksiribonukleat. Mereka dapat memberikan informasi apapun, sehingga membuat pabrik untuk memproduksi protein yang diperlukan. Misalnya, Anda bisa menjahit sepotong DNA ke dalam DNA yang bertanggung jawab untuk sintesis insulin. Dan ketika sel akan menyiarkan proteinnya sendiri, pada saat bersamaan akan dilakukan zat bermanfaat yang diperlukan untuk keperluan medis. Itu hanya bisa dibersihkan, dan ini akan membantu banyak orang sakit.

Peran enzim yang sangat besar dalam tubuh

Mereka dapat meningkatkan laju reaksi lebih dari sepuluh kali. Ini hanya diperlukan untuk fungsi normal sel. Dan enzim terlibat dalam setiap reaksi. Oleh karena itu, fungsi enzim dalam tubuh beragam, begitu juga semua proses yang sedang berlangsung. Gangguan kerja katalis ini menyebabkan konsekuensi parah.

Enzim yang banyak digunakan dalam makanan, industri ringan, obat: digunakan untuk membuat keju, sosis, makanan kaleng, merupakan bagian dari bubuk deterjen. Mereka juga digunakan dalam pembuatan bahan fotografi.