Il y a de nombreuses réactions chimiques dans chaque cellule vivante. Les enzymes (enzymes) sont des protéines avec des fonctions spéciales et extrêmement importantes. Ils sont appelés biocatalyseurs. La fonction principale des enzymes protéiques dans le corps est d'accélérer les réactions biochimiques. Les réactifs initiaux, dont l'interaction est catalysée par ces molécules, sont appelés substrats, et les composés finaux sont appelés produits.
Dans la nature, les protéines enzymatiques ne fonctionnent que dans les systèmes vivants. Mais dans la biotechnologie moderne, les diagnostics cliniques, les produits pharmaceutiques et la médecine, des enzymes purifiées ou leurs complexes sont utilisés, ainsi que des composants supplémentaires nécessaires au fonctionnement du système et à la visualisation des données pour le chercheur.
Signification biologique et propriétés des enzymes
Sans ces molécules, un organisme vivant ne pourrait pas fonctionner. Tous les processus de la vie fonctionnent harmonieusement grâce aux enzymes. La fonction principale des protéines enzymatiques dans le corps est de réguler le métabolisme. Sans eux, le métabolisme normal est impossible. L'activité moléculaire est régulée paractivateurs (inducteurs) ou inhibiteurs. Le contrôle agit à différents niveaux de la synthèse protéique. Cela "fonctionne" également par rapport à la molécule finie.
La propriété principale des protéines-enzymes est la spécificité à un certain substrat. Et, par conséquent, la capacité de catalyser une seule ou moins souvent un certain nombre de réactions. Habituellement, ces processus sont réversibles. Une enzyme est responsable des deux fonctions. Mais ce n'est pas tout.
Le rôle des protéines enzymatiques est essentiel. Sans eux, les réactions biochimiques ne se produisent pas. Grâce à l'action des enzymes, il devient possible pour les réactifs de franchir la barrière d'activation sans dépense d'énergie importante. Dans le corps, il n'y a aucun moyen de chauffer la température à plus de 100 ° C ou d'utiliser des composants agressifs comme un laboratoire de chimie. La protéine enzymatique se lie au substrat. Dans l'état lié, la modification se produit avec la libération ultérieure de ce dernier. C'est ainsi que fonctionnent tous les catalyseurs utilisés dans la synthèse chimique.
Quels sont les niveaux d'organisation d'une molécule de protéine enzymatique ?
Habituellement, ces molécules ont une structure protéique tertiaire (globule) ou quaternaire (plusieurs globules connectés). Premièrement, ils sont synthétisés sous une forme linéaire. Et puis ils sont pliés dans la structure requise. Pour assurer son activité, le biocatalyseur a besoin d'une certaine structure.
Les enzymes, comme les autres protéines, sont détruites par la chaleur, les valeurs de pH extrêmes, les composés chimiques agressifs.
Propriétés supplémentairesenzymes
Parmi eux, on distingue les caractéristiques suivantes des composants:
- Stereospecific - la formation d'un seul produit.
- Régiosélectivité - rompre une liaison chimique ou modifier un groupe dans une seule position.
- Chimiosélectivité - catalyse d'une seule réaction.
Caractéristiques du travail
La spécificité enzymatique varie. Mais toute enzyme est toujours active par rapport à un substrat spécifique ou à un groupe de composés de structure similaire. Les catalyseurs non protéiques n'ont pas cette propriété. La spécificité est mesurée par la constante de liaison (mol/l), qui peut atteindre 10−10 mol/l. Le travail de l'enzyme active est rapide. Une molécule catalyse des milliers à des millions d'opérations par seconde. Le degré d'accélération des réactions biochimiques est significativement (1 000 à 100 000 fois) supérieur à celui des catalyseurs conventionnels.
L'action des enzymes repose sur plusieurs mécanismes. L'interaction la plus simple se produit avec une molécule de substrat, suivie de la formation d'un produit. La plupart des enzymes sont capables de lier 2 à 3 molécules différentes qui réagissent. Par exemple, le transfert d'un groupe ou d'un atome d'un composé à un autre, ou la double substitution selon le principe du « ping-pong ». Dans ces réactions, un substrat est généralement connecté et le second est associé par un groupe fonctionnel à l'enzyme.
L'étude du mécanisme d'action enzymatique se fait à l'aide de méthodes:
- Définitions des produits intermédiaires et finaux.
- Études de la géométrie de la structure et des groupes fonctionnels associés àsubstrat et fournir un taux de réaction élevé.
- Mutation des gènes d'enzymes et détermination des modifications de sa synthèse et de son activité.
Centre actif et de liaison
Une molécule de substrat est beaucoup plus petite qu'une protéine enzymatique. Par conséquent, la liaison se produit en raison d'un petit nombre de groupes fonctionnels du biocatalyseur. Ils forment un centre actif, composé d'un ensemble spécifique d'acides aminés. Dans les protéines complexes, un groupe prothétique de nature non protéique est présent dans la structure, qui peut également faire partie du centre actif.
Il est nécessaire de distinguer un groupe distinct d'enzymes. Leur molécule contient une coenzyme qui se lie constamment à la molécule et en est libérée. Une protéine enzymatique entièrement formée s'appelle une holoenzyme, et lorsque le cofacteur est retiré, elle s'appelle une apoenzyme. Les vitamines, les métaux, les dérivés de bases azotées agissent souvent comme des coenzymes (NAD - nicotinamide adénine dinucléotide, FAD - flavine adénine dinucléotide, FMN - flavine mononucléotide).
Le site de liaison fournit la spécificité du substrat. Grâce à cela, un complexe substrat-enzyme stable se forme. La structure du globule est construite de manière à présenter une niche (fente ou dépression) à la surface d'une certaine taille, qui assure la liaison du substrat. Cette zone est généralement située non loin du centre actif. Certaines enzymes ont des sites de liaison à des cofacteurs ou à des ions métalliques.
Conclusion
Protéine-L'enzyme joue un rôle important dans le corps. Ces substances catalysent les réactions chimiques, sont responsables du processus de métabolisme - métabolisme. Dans toute cellule vivante, des centaines de processus biochimiques se déroulent constamment, notamment des réactions de réduction, de division et de synthèse de composés. L'oxydation des substances se produit constamment avec une grande libération d'énergie. Il est à son tour dépensé pour la formation de glucides, de protéines, de graisses et de leurs complexes. Les produits de clivage sont les éléments constitutifs de la synthèse des composés organiques nécessaires.
