Καθώς διαβάζετε αυτό το άρθρο, διάφορες βιολογικές και χημικές διεργασίες συμβαίνουν στο σώμα. Οι διεργασίες στο σώμα δεν μπορούν να διαχωριστούν από τον ρόλο των πολύ μικρών μορίων, συμπεριλαμβανομένων των ενζύμων, ένα από αυτά. Γνωρίστε τι είναι τα ένζυμα, πώς λειτουργούν και τους παράγοντες που επηρεάζουν τον τρόπο λειτουργίας τους στο σώμα.
Τι είναι τα ένζυμα;
Τα ένζυμα είναι μόρια καταλύτη που μπορούν να επιταχύνουν τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων στα κύτταρα. Για αυτόν τον ρόλο, τα ένζυμα παίζουν ζωτικό ρόλο στη ζωή και χρειάζονται σε διάφορες βιολογικές και χημικές διεργασίες στο σώμα. Διάφοροι τύποι ενζύμων βοηθούν στη διάσπαση των μεγάλων μορίων σε μικρότερα κομμάτια – καθιστώντας τα πιο εύκολο να τα απορροφήσει το σώμα. Υπάρχουν επίσης άλλα ένζυμα που βοηθούν στη σύνδεση δύο μορίων σε μια νέα ένωση. Η λειτουργία των ενζύμων είναι επίσης απαραίτητη στη διαδικασία αποθήκευσης και απελευθέρωσης ενέργειας, αναπαραγωγής, αναπνοής, ακόμη και όρασης. Ωστόσο, είναι ενδιαφέρον ότι κάθε ένζυμο λειτουργεί μόνο για έναν συγκεκριμένο τύπο χημικής αντίδρασης στο σώμα. Το μόριο που είναι το αντικείμενο ενός ενζύμου σε μια χημική αντίδραση ονομάζεται υπόστρωμα. Εν τω μεταξύ, τα μόρια που προκύπτουν από χημικές αντιδράσεις που υποβοηθούνται από ένζυμα ονομάζονται προϊόντα. Το υπόστρωμα θα υποστεί μετασχηματισμό σε προϊόν στο τμήμα του ενζύμου που ονομάζεται ενεργή θέση (ενεργή τοποθεσία). Ορισμένοι τύποι ενζύμων δεν μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς τη βοήθεια μη πρωτεϊνικών μορίων που ονομάζονται συμπαράγοντες. Για παράδειγμα, το ένζυμο καρβονική ανυδράση δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς τη βοήθεια ιόντων ψευδαργύρου για να εκτελέσει τη λειτουργία του για τη διατήρηση της οξεοβασικής ισορροπίας του σώματος.Πώς λειτουργούν τα ένζυμα
Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούν τα ένζυμα μπορεί να εξηγηθεί μέσω δύο μοντέλων, δηλαδή του μοντέλου κλειδαριά και κλειδί καθώς και σε μοντέλα επαγόμενη προσαρμογή. Ποιά είναι η διαφορά?1. Μοντέλο κλειδαριά και κλειδί
Μοντέλο κλειδαριά και κλειδί είναι ο παλιός τρόπος εργασίας των ενζύμων που επινοήθηκε το 1894. Σε αυτό το μοντέλο, η διαδικασία εργασίας των ενζύμων περιλαμβάνει την ενεργό θέση που έχει ένα γεωμετρικό σχήμα σύμφωνα με τη γεωμετρία ενός συγκεκριμένου υποστρώματος. Επειδή πρέπει να έχουν κατάλληλο γεωμετρικό σχήμα, μόνο συγκεκριμένα υποστρώματα μπορούν να εισέλθουν στην ενεργό θέση του ενζύμου εάν ταιριάζουν – όπως κομμάτια παζλ ή ένα κλειδί και ένα κλειδί (κλειδαριά και κλειδί).2. Μοντέλο επαγόμενη προσαρμογή
Μοντέλο κλειδαριά και κλειδί έχει πλέον ενημερωθεί με ένα μοντέλο που ονομάζεται μοντέλο επαγόμενη προσαρμογή. Όχι σαν μοντέλο κλειδαριά και κλειδί άκαμπτο, μοντέλο επαγόμενη προσαρμογή υποθέτει ότι το ένζυμο έχει εύκαμπτο σχήμα και ότι το υπόστρωμα έχει την ικανότητα να προσδιορίζει το τελικό σχήμα του ενζύμου για να ξεκινήσει η διαδικασία αντίδρασης. Σε μοντέλο επαγόμενη προσαρμογή, Εξηγήθηκε επίσης ότι ορισμένες ενώσεις μπορεί να είναι σε θέση να συνδεθούν με ένζυμα, αλλά αποτυγχάνουν να αντιδράσουν. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν το ένζυμο έχει υποστεί υπερβολικές αλλαγές σχήματος. [[Σχετικό άρθρο]]Παράγοντες που επηρεάζουν τον τρόπο λειτουργίας των ενζύμων
Η ενεργή θέση του ενζύμου ως μέρος για την εκδήλωση χημικών αντιδράσεων είναι πολύ ευαίσθητη στο περιβάλλον του ενζύμου. Παράγοντες που επηρεάζουν τον τρόπο λειτουργίας των ενζύμων περιλαμβάνουν:1. Θερμοκρασία
Τα περισσότερα ένζυμα λειτουργούν βέλτιστα σε κανονική θερμοκρασία σώματος, που είναι περίπου 37 βαθμούς Κελσίου. Εάν η θερμοκρασία στο περιβάλλον του ενζύμου μειωθεί ελαφρώς, η αποτελεσματικότητα του ενζύμου τείνει να επιβραδυνθεί. Οι αλλαγές στη θερμοκρασία πέρα από το όριο ανοχής του ενζύμου μπορεί να επηρεάσουν τους χημικούς δεσμούς στην ενεργό θέση του ενζύμου. Αυτή η κατάσταση θέτει το ενεργό σημείο σε κίνδυνο να είναι λιγότερο «εξυπνάδα» στη σύνδεση με το συγκεκριμένο υπόστρωμά του. Εάν η θερμοκρασία στο περιβάλλον του ενζύμου είναι πολύ υψηλή, το ένζυμο κινδυνεύει να μετουσιωθεί με αποτέλεσμα να χάσει το σχήμα του και την ικανότητά του να επιταχύνει την αντίδραση.2. pH
Η ισορροπία οξέων και βάσεων επηρεάζει επίσης τη λειτουργία και τη λειτουργία των ενζύμων. Τα υπολείμματα αμινοξέων στην ενεργό θέση του ενζύμου είναι συνήθως αλκαλικής ή όξινης φύσης. Εάν το pH αλλάξει, όπως το οξύ γίνει αλκαλικό ή το αντίστροφο, το υπόστρωμα θα είναι δύσκολο να συνδεθεί με το ένζυμο. Για παράδειγμα, τα ένζυμα στο έντερο λειτουργούν βέλτιστα σε pH 7,5. Εν τω μεταξύ, τα ένζυμα στο στομάχι λειτουργούν αποτελεσματικά σε pH 2 επειδή το περιβάλλον αυτού του οργάνου είναι πράγματι πιο όξινο.Μερικά παραδείγματα διάσημων ενζύμων
Ακολουθούν μερικά παραδείγματα ενζύμων που ίσως γνωρίζετε ήδη:- Το ένζυμο λιπάση, παίζει ρόλο στη διάσπαση του λίπους έτσι ώστε να μπορεί να απορροφηθεί στο έντερο
- Ένζυμο αμυλάση, που περιέχεται στο σάλιο για τη μετατροπή του αμύλου σε ζάχαρη
- Ένζυμο μαλτάσης. Αυτό το ένζυμο στο σάλιο παίζει ρόλο στη μετατροπή της μαλτόζης (δισακχαρίτης) σε γλυκόζη (μονοσακχαρίτης).
- Ένζυμο θρυψίνη, που εμπλέκεται στην πέψη της πρωτεΐνης σε αμινοξέα
- Το ένζυμο λακτάση, παίζει ρόλο στη μετατροπή της λακτόζης στο γάλα σε γλυκόζη και γαλακτόζη