Proteína-enzima: el papel, propiedades, función de las proteínas-enzimas en el cuerpo

En cada célula viviente hay muchosreacciones químicas Las enzimas (enzimas) son proteínas con funciones especiales y extremadamente importantes. Se llaman biocatalizadores. La función principal de las proteínas-enzimas en el cuerpo es acelerar las reacciones bioquímicas. Los reactivos iniciales cuya interacción es catalizada por estas moléculas se llaman sustratos, y los compuestos finales son productos.

En la naturaleza, las proteínas enzimáticas funcionan solo en la vidasistemas. Pero en la biotecnología moderna, el diagnóstico clínico, la farmacia y la medicina, se usan enzimas purificadas o sus complejos, así como componentes adicionales necesarios para el funcionamiento del sistema y la visualización de datos para el investigador.

Significado biológico y propiedades de las enzimas

Sin estas moléculas, un organismo vivo no podríapara funcionar Todos los procesos de la vida trabajan juntos gracias a las enzimas. La función principal de las proteínas-enzimas en el cuerpo es la regulación del metabolismo. Sin ellos, el metabolismo normal es imposible. La regulación de la actividad de las moléculas ocurre bajo la acción de activadores (inductores) o inhibidores. El control opera a diferentes niveles de síntesis de proteínas. Él también "trabaja" para una molécula ya preparada.

Las principales propiedades de las proteínas-enzimas -especificidad a un sustrato específico. Y, en consecuencia, la capacidad de catalizar solo una o, más raramente, una serie de reacciones. Usualmente, tales procesos son reversibles. Ambas enzimas son responsables de ambas funciones. Pero eso no es todo.

El papel de las proteínas-enzimas es esencial. Sin ellos, las reacciones bioquímicas no ocurren. Debido a la acción de las enzimas, es posible que los reactivos superen la barrera de activación sin un gasto de energía significativo. En el cuerpo, no es posible calentar la temperatura a más de 100 ° C ni usar componentes agresivos como un laboratorio químico. La proteína-enzima se combina con el sustrato. En el estado ligado hay una modificación seguida de la liberación de este último. Así es como funcionan todos los catalizadores utilizados en la síntesis química.

¿Cuáles son los niveles de organización de la molécula proteína-enzima?

Por lo general, estas moléculas tienen un terciario (glóbulo) oestructura proteica cuaternaria (varios glóbulos conectados). Primero se sintetizan en forma lineal. Y luego doblar en la estructura requerida. Para garantizar la actividad, el biocatalizador necesita una cierta estructura.

Las enzimas, como otras proteínas, se destruyen por calentamiento, valores de pH extremos, compuestos químicos agresivos.

Propiedades adicionales de enzimas

Entre ellos, se distinguen las siguientes características de los componentes:

1. Estereoespecificidad: la formación de un solo producto.
2. La regioselectividad es la ruptura del enlace químico o la modificación del grupo en una sola posición.
3. La quimioselectividad es la catálisis de una sola reacción.

Características del trabajo

El nivel de especificidad de las enzimas varía. Pero cualquier enzima siempre está activa con respecto a un sustrato particular o grupo de compuestos que son similares en estructura. Los catalizadores no proteicos no tienen esta propiedad. La especificidad se mide por la constante de unión (mol / l), que puede alcanzar 10^-10 mol / l. El trabajo de la enzima activa es rápido. Una molécula cataliza miles de 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 variosmecanismos. La interacción más simple ocurre con una molécula del sustrato, seguida de la formación de un producto. La mayoría de las enzimas pueden unir 2-3 moléculas diferentes que entran en la reacción. Por ejemplo, la transferencia de un grupo o átomo de una conexión a otra o una sustitución doble en el principio de "ping-pong". En estas reacciones, un sustrato generalmente está conectado, y el segundo está unido a través de un grupo funcional a la enzima.

El mecanismo de acción de la enzima se estudia utilizando los siguientes métodos:

1. Definiciones de productos intermedios y finales.
2. Estudios de la geometría de la estructura y grupos funcionales asociados con el sustrato y asegurando una alta velocidad de reacción.
3. Mutaciones de los genes de la enzima y determinación de cambios en su síntesis y actividad.

Centro activo y vinculante

La molécula del sustrato es mucho más pequeña en tamañoque la proteína-enzima. Por lo tanto, la unión se produce debido a un pequeño número de grupos funcionales del biocatalizador. Forman un centro activo que consiste en un conjunto específico de aminoácidos. En proteínas complejas en la estructura hay un grupo prostético de naturaleza no proteica, que también puede ser parte del centro activo.

Es necesario seleccionar un grupo separado de enzimas. Tienen una coenzima en la molécula que se une constantemente a la molécula y se libera de ella. Una proteína-enzima completamente formada se llama holoenzima, y ​​cuando se elimina el cofactor, se denomina apoenzima. Como las coenzimas a menudo son vitaminas, metales, derivados de bases nitrogenadas (NAD - nicotinamida adenina dinucleótido, FAD - flavinadenina dinucleótido, FMN - flavinmonucleótido).

El centro de enlace proporciona especificidadafinidad por el sustrato. Debido a esto, se forma un complejo sustrato-enzima estable. La estructura del glóbulo está construida de tal manera que tiene en la superficie un nicho (hueco o cavidad) de cierto tamaño, lo que asegura la unión del sustrato. Esta zona generalmente se encuentra cerca del centro activo. Las enzimas individuales tienen sitios para unirse a cofactores o iones metálicos.

Conclusión

La proteína-enzima juega un papel importante en el cuerpo. Tales sustancias catalizan reacciones químicas, son responsables del proceso metabólico: metabolismo. En cualquier célula viva, se producen constantemente cientos de procesos bioquímicos, incluidas las reacciones reductivas, la división y la síntesis de compuestos. La oxidación de sustancias con una gran liberación de energía se produce constantemente. A su vez, se gasta en la formación de carbohidratos, proteínas, grasas y sus complejos. Los productos de escisión son los elementos estructurales para la síntesis de los compuestos orgánicos necesarios.