Enzimek: Hogyan működnek és mit csinálnak
Az enzimek segítenek felgyorsítani a kémiai reakciókat az emberi testben. A molekulákhoz kötődnek és meghatározott módon megváltoztatják őket. Több ezer más szerep mellett elengedhetetlenek a légzéshez, az étel emésztéséhez, az izom- és idegműködéshez.
Ebben a cikkben elmagyarázzuk, hogy mi az enzim, hogyan működik, és néhány általános példát adunk az emberi test enzimjeire.
Az alapok
Az enzimek bonyolult alakokba hajtott fehérjékből épülnek fel; az egész testben jelen vannak.
Az életben tartó kémiai reakciók - az anyagcserénk - az enzimek által végzett munkára támaszkodnak.
Az enzimek felgyorsítják (katalizálják) a kémiai reakciókat; egyes esetekben az enzimek milliószor gyorsabban képesek kémiai reakciókat végrehajtani, mint nélküle.
A szubsztrát az enzim aktív helyéhez kötődik, és termékekké alakul. Amint a termékek elhagyják az aktív helyet, az enzim készen áll arra, hogy új szubsztrátumhoz kapcsolódjon, és megismételje a folyamatot.
Mit csinálnak az enzimek?
Az emésztőrendszer - az enzimek segítenek a testnek nagyobb komplex molekulákat kisebb molekulákra, például glükózra bontani, hogy a test üzemanyagként felhasználhassa őket.
DNS-replikáció - testének minden sejtje tartalmaz DNS-t. Valahányszor egy sejt megoszlik, a DNS-t le kell másolni. Az enzimek abban segítenek ebben a folyamatban, hogy kikapcsolják a DNS-tekercseket és lemásolják az információkat.
Májenzimek - a máj lebontja a méreganyagokat a szervezetben. Ehhez számos enzimet használ.
Az enzimek működése
A „lock and key” modellt először 1894-ben javasolták. Ebben a modellben egy enzim aktív helye egy meghatározott alakú, és csak a szubsztrát fog beleférni, például egy zár és kulcs.
Ezt a modellt most frissítették, és indukált illesztésű modellnek hívják.
Ebben a modellben az aktív hely alakja megváltozik, amikor kölcsönhatásba lép az aljzattal. Miután a hordozó teljesen be van zárva és a pontos helyzetben van, megkezdődhet a katalízis.
A tökéletes körülmények
Az enzimek csak bizonyos körülmények között működhetnek.Az emberi test legtöbb enzime 37 ° C körüli testhőmérsékleten működik a legjobban. Alacsonyabb hőmérsékleten továbbra is működni fognak, de sokkal lassabban.
Hasonlóképpen, az enzimek csak egy bizonyos pH-tartományban (savas / lúgos) működhetnek. Előnyük attól függ, hol találhatók a testben. Például a belekben lévő enzimek a 7,5 pH-nál működnek a legjobban, míg a gyomorban lévő enzimek a 2-es pH-nál a legjobban, mivel a gyomor sokkal savasabb.
Ha a hőmérséklet túl magas, vagy a környezet túl savas vagy lúgos, az enzim alakot vált; ez megváltoztatja az aktív hely alakját, így a szubsztrátok nem tudnak hozzá kötődni - az enzim denaturálódott.
Kofaktorok
Egyes enzimek csak akkor működhetnek, ha egy speciális, nem fehérje molekula van hozzájuk kötve. Ezeket kofaktoroknak nevezzük. Például a szénsav-anhidráz, egy enzim, amely segít fenntartani a test pH-értékét, csak akkor működhet, ha cinkionhoz kapcsolódik.
Gátlás
A test rendszereinek megfelelő működésének biztosítása érdekében néha le kell lassítani az enzimeket. Például, ha egy enzim túl sokat termel a termékből, meg kell találni a módját a termelés csökkentésére vagy leállítására.
Az enzimek aktivitása számos módon gátolható:
Versenyképes inhibitorok - egy molekula blokkolja az aktív helyet, így a szubsztrátnak versenyeznie kell az inhibitorral az enzimhez való kapcsolódáshoz.
Nem kompetitív inhibitorok - egy molekula az aktív helytől eltérő helyen kötődik egy enzimhez, és csökkenti annak hatékonyságát.
Versenyképtelen inhibitorok - az inhibitor kötődik az enzimhez és a szubsztráthoz, miután egymáshoz kötődnek. A termékek kevésbé könnyen hagyják el az aktív helyet, és a reakció lelassul.
Irreverzibilis inhibitorok - egy irreverzibilis inhibitor kötődik egy enzimhez, és tartósan inaktiválja azt.
Példák specifikus enzimekre
Több ezer enzim van az emberi testben, itt csak néhány példa:
- Lipázok - egy enzimcsoport, amely elősegíti a bélben lévő zsírok emésztését.
- Amiláz - segít a keményítők cukrokká változtatásában. Az amiláz a nyálban található.
- Maltáz - a nyálban is megtalálható; a cukormaltózt glükózzá bontja. A maltóz olyan ételekben található meg, mint a burgonya, a tészta és a sör.
- A tripszin - a vékonybélben található, aminosavakra bontja a fehérjéket.
- Laktáz - a vékonybélben is megtalálható, a tejcukrot, a laktózt glükózzá és galaktózzá bontja.
- Acetilkolinészteráz - lebontja az idegek és izmok acetilkolin neurotranszmitterét.
- Helicase - kibontja a DNS-t.
- DNS-polimeráz - DNS-t szintetizál dezoxiribonukleotidokból.
Dióhéjban
Az enzimek hatalmas szerepet játszanak az emberi test mindennapi működésében. A vegyületekhez kötődve és megváltoztatva létfontosságúak az emésztőrendszer, az idegrendszer, az izmok és még sok minden más megfelelő működéséhez.
