Hay muchas reacciones químicas en cada célula viva. Las enzimas (enzimas) son proteínas con funciones especiales y extremadamente importantes. Se llaman biocatalizadores. La función principal de las enzimas proteicas en el cuerpo es acelerar las reacciones bioquímicas. Los reactivos iniciales, cuya interacción es catalizada por estas moléculas, se denominan sustratos, y los compuestos finales se denominan productos.
En la naturaleza, las proteínas enzimáticas solo funcionan en los sistemas vivos. Pero en la biotecnología moderna, el diagnóstico clínico, los productos farmacéuticos y la medicina, se utilizan enzimas purificadas o sus complejos, así como componentes adicionales necesarios para el funcionamiento del sistema y la visualización de datos para el investigador.
Importancia biológica y propiedades de las enzimas
Sin estas moléculas, un organismo vivo no podría funcionar. Todos los procesos de la vida funcionan armoniosamente gracias a las enzimas. La función principal de las proteínas enzimáticas en el cuerpo es regular el metabolismo. Sin ellos, el metabolismo normal es imposible. La actividad molecular está regulada poractivadores (inductores) o inhibidores. El control actúa a diferentes niveles de la síntesis de proteínas. También "funciona" en relación con la molécula terminada.
La propiedad principal de las proteínas-enzimas es la especificidad para un determinado sustrato. Y, en consecuencia, la capacidad de catalizar solo una o, con menos frecuencia, varias reacciones. Por lo general, tales procesos son reversibles. Una enzima es responsable de ambas funciones. Pero eso no es todo.
El papel de las proteínas enzimáticas es fundamental. Sin ellos, las reacciones bioquímicas no proceden. Debido a la acción de las enzimas, es posible que los reactivos superen la barrera de activación sin un gasto significativo de energía. En el cuerpo no hay forma de calentar la temperatura por encima de los 100°C o usar componentes agresivos como un laboratorio químico. La proteína enzimática se une al sustrato. En el estado ligado, la modificación se produce con la posterior liberación de este último. Así funcionan todos los catalizadores utilizados en la síntesis química.
¿Cuáles son los niveles de organización de una molécula de proteína enzimática?
Por lo general, estas moléculas tienen una estructura proteica terciaria (glóbulo) o cuaternaria (varios glóbulos conectados). Primero, se sintetizan en forma lineal. Y luego se doblan en la estructura requerida. Para garantizar la actividad, el biocatalizador necesita una determinada estructura.
Las enzimas, como otras proteínas, se destruyen con el calor, los valores extremos de pH y los compuestos químicos agresivos.
Propiedades adicionalesenzimas
Entre ellos, se distinguen las siguientes características de los componentes:
- Estereoespecífico: la formación de un solo producto.
- Regioselectividad: romper un enlace químico o modificar un grupo en una sola posición.
- Quimioselectividad: catálisis de una sola reacción.
Características del trabajo
La especificidad de la enzima varía. Pero cualquier enzima siempre está activa en relación con un sustrato específico o un grupo de compuestos de estructura similar. Los catalizadores no proteicos no tienen esta propiedad. La especificidad se mide por la constante de unión (mol/l), que puede ser tan alta como 10−10 mol/l. El trabajo de la enzima activa es rápido. Una molécula cataliza de miles a millones de operaciones por segundo. El grado de aceleración de las reacciones bioquímicas es significativamente (1000-100000 veces) mayor que el de los catalizadores convencionales.
La acción de las enzimas se basa en varios mecanismos. La interacción más simple ocurre con una molécula de sustrato, seguida de la formación de un producto. La mayoría de las enzimas pueden unirse a 2-3 moléculas diferentes que reaccionan. Por ejemplo, la transferencia de un grupo o átomo de un compuesto a otro, o la doble sustitución según el principio de "ping-pong". En estas reacciones, un sustrato suele estar conectado y el segundo está asociado a través de un grupo funcional con la enzima.
El estudio del mecanismo de acción de las enzimas ocurre usando métodos:
- Definiciones de productos intermedios y finales.
- Estudios de la geometría de la estructura y grupos funcionales asociados asustrato y proporcionar una alta velocidad de reacción.
- Mutación de genes de enzimas y determinación de cambios en su síntesis y actividad.
Centro activo y de conexión
Una molécula de sustrato es mucho más pequeña que una proteína enzimática. Por lo tanto, la unión se produce debido a un pequeño número de grupos funcionales del biocatalizador. Forman un centro activo, que consta de un conjunto específico de aminoácidos. En las proteínas complejas, en la estructura está presente un grupo protésico de naturaleza no proteica, que también puede formar parte del centro activo.
Es necesario destacar un grupo separado de enzimas. Su molécula contiene una coenzima que se une constantemente a la molécula y se libera de ella. Una proteína enzimática completamente formada se llama holoenzima, y cuando se elimina el cofactor, se llama apoenzima. Las vitaminas, los metales y los derivados de bases nitrogenadas a menudo actúan como coenzimas (NAD - nicotinamida adenina dinucleótido, FAD - flavina adenina dinucleótido, FMN - flavina mononucleótido).
El sitio de unión proporciona especificidad de sustrato. Debido a esto, se forma un complejo sustrato-enzima estable. La estructura del glóbulo está construida de tal manera que tiene un nicho (hendidura o depresión) en la superficie de cierto tamaño, lo que asegura la unión del sustrato. Esta zona generalmente se encuentra no lejos del centro activo. Algunas enzimas tienen sitios para unirse a cofactores o iones metálicos.
Conclusión
Proteína-La enzima juega un papel importante en el cuerpo. Tales sustancias catalizan reacciones químicas, son responsables del proceso de metabolismo: metabolismo. En cualquier célula viva, constantemente tienen lugar cientos de procesos bioquímicos, incluidas reacciones de reducción, división y síntesis de compuestos. La oxidación de sustancias ocurre constantemente con una gran liberación de energía. A su vez, se gasta en la formación de carbohidratos, proteínas, grasas y sus complejos. Los productos de escisión son los componentes básicos para la síntesis de los compuestos orgánicos necesarios.
