Ένζυμα: Πώς λειτουργούν και τι κάνουν
Τα ένζυμα βοηθούν στην επιτάχυνση των χημικών αντιδράσεων στο ανθρώπινο σώμα. Συνδέονται με μόρια και τα αλλάζουν με συγκεκριμένους τρόπους. Είναι απαραίτητα για την αναπνοή, την πέψη της τροφής, τη λειτουργία των μυών και των νεύρων, μεταξύ χιλιάδων άλλων ρόλων.
Σε αυτό το άρθρο, θα εξηγήσουμε τι είναι ένα ένζυμο, πώς λειτουργεί, και θα δώσουμε μερικά κοινά παραδείγματα ενζύμων στο ανθρώπινο σώμα.
Τα βασικά
Τα ένζυμα είναι κατασκευασμένα από πρωτεΐνες διπλωμένες σε περίπλοκα σχήματα. είναι παρόντα σε όλο το σώμα.
Οι χημικές αντιδράσεις που μας κρατούν ζωντανούς - ο μεταβολισμός μας - βασίζονται στην εργασία που εκτελούν τα ένζυμα.
Τα ένζυμα επιταχύνουν (καταλύουν) τις χημικές αντιδράσεις. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ένζυμα μπορούν να κάνουν μια χημική αντίδραση εκατομμύρια φορές πιο γρήγορα από ό, τι θα ήταν χωρίς αυτήν.
Ένα υπόστρωμα συνδέεται με τη δραστική θέση ενός ενζύμου και μετατρέπεται σε προϊόντα. Μόλις τα προϊόντα εγκαταλείψουν την ενεργή τοποθεσία, το ένζυμο είναι έτοιμο να συνδεθεί με ένα νέο υπόστρωμα και να επαναλάβει τη διαδικασία.
Τι κάνουν τα ένζυμα;
Το πεπτικό σύστημα - τα ένζυμα βοηθούν το σώμα να διασπάσει μεγαλύτερα σύνθετα μόρια σε μικρότερα μόρια, όπως η γλυκόζη, έτσι ώστε το σώμα να τα χρησιμοποιήσει ως καύσιμο.
Αναπαραγωγή DNA - κάθε κύτταρο στο σώμα σας περιέχει DNA. Κάθε φορά που διαιρείται ένα κελί, αυτό το DNA πρέπει να αντιγραφεί. Τα ένζυμα βοηθούν σε αυτήν τη διαδικασία ξετυλίγοντας τα πηνία DNA και αντιγράφοντας τις πληροφορίες.
Ένζυμα του ήπατος - το ήπαρ διαλύει τις τοξίνες στο σώμα. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιεί μια σειρά ενζύμων.
Πώς λειτουργούν τα ένζυμα
Το μοντέλο «κλειδαριά και κλειδί» προτάθηκε για πρώτη φορά το 1894. Σε αυτό το μοντέλο, ένας ενεργός ιστότοπος ενός ενζύμου είναι ένα συγκεκριμένο σχήμα και μόνο το υπόστρωμα θα χωρέσει σε αυτό, όπως ένα κλείδωμα και ένα κλειδί.
Αυτό το μοντέλο έχει πλέον ενημερωθεί και ονομάζεται μοντέλο επαγόμενης προσαρμογής.
Σε αυτό το μοντέλο, ο ενεργός ιστότοπος αλλάζει σχήμα καθώς αλληλεπιδρά με το υπόστρωμα. Μόλις το υπόστρωμα είναι πλήρως κλειδωμένο και στην ακριβή θέση, η κατάλυση μπορεί να ξεκινήσει.
Οι τέλειες συνθήκες
Τα ένζυμα μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε ορισμένες συνθήκες.Τα περισσότερα ένζυμα στο ανθρώπινο σώμα λειτουργούν καλύτερα στους 37 ° C - θερμοκρασία σώματος. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, θα συνεχίσουν να λειτουργούν αλλά πολύ πιο αργά.
Ομοίως, τα ένζυμα μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε ένα ορισμένο εύρος ρΗ (όξινο / αλκαλικό). Η προτίμησή τους εξαρτάται από το πού βρίσκονται στο σώμα. Για παράδειγμα, τα ένζυμα στο έντερο λειτουργούν καλύτερα σε pH 7,5, ενώ τα ένζυμα στο στομάχι λειτουργούν καλύτερα σε pH 2 επειδή το στομάχι είναι πολύ πιο όξινο.
Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή ή εάν το περιβάλλον είναι πολύ όξινο ή αλκαλικό, το ένζυμο αλλάζει σχήμα. Αυτό αλλάζει το σχήμα της ενεργού θέσης έτσι ώστε τα υποστρώματα να μην μπορούν να συνδεθούν σε αυτό - το ένζυμο έχει μετουσιωθεί.
Συνεργάτες
Ορισμένα ένζυμα δεν μπορούν να λειτουργήσουν εκτός αν έχουν προσκολληθεί σε αυτά ένα συγκεκριμένο μόριο μη πρωτεϊνών. Αυτοί ονομάζονται συμπαράγοντες. Για παράδειγμα, η καρβονική ανυδράση, ένα ένζυμο που βοηθά στη διατήρηση του pH του σώματος, δεν μπορεί να λειτουργήσει εκτός εάν είναι συνδεδεμένο με ένα ιόν ψευδαργύρου.
Αναχαίτηση
Για να διασφαλιστεί ότι τα συστήματα του σώματος λειτουργούν σωστά, μερικές φορές τα ένζυμα πρέπει να επιβραδυνθούν. Για παράδειγμα, εάν ένα ένζυμο παράγει πάρα πολύ από ένα προϊόν, πρέπει να υπάρχει τρόπος μείωσης ή διακοπής της παραγωγής.
Η δραστηριότητα των ενζύμων μπορεί να ανασταλεί με διάφορους τρόπους:
Ανταγωνιστικοί αναστολείς - ένα μόριο μπλοκάρει την ενεργή θέση έτσι ώστε το υπόστρωμα να ανταγωνίζεται τον αναστολέα για προσκόλληση στο ένζυμο.
Μη ανταγωνιστικοί αναστολείς - ένα μόριο συνδέεται με ένα ένζυμο κάπου διαφορετικό από το ενεργό σημείο και μειώνει πόσο αποτελεσματικά λειτουργεί.
Μη ανταγωνιστικοί αναστολείς - ο αναστολέας συνδέεται με το ένζυμο και το υπόστρωμα αφού έχουν συνδεθεί μεταξύ τους. Τα προϊόντα αφήνουν τον ενεργό ιστότοπο λιγότερο εύκολα και η αντίδραση επιβραδύνεται.
Μη αναστρέψιμοι αναστολείς - ένας μη αναστρέψιμος αναστολέας συνδέεται με ένα ένζυμο και το απενεργοποιεί μόνιμα.
Παραδείγματα συγκεκριμένων ενζύμων
Υπάρχουν χιλιάδες ένζυμα στο ανθρώπινο σώμα, εδώ είναι μερικά μόνο παραδείγματα:
- Λιπάσες - μια ομάδα ενζύμων που βοηθούν στην πέψη των λιπών στο έντερο.
- Αμυλάση - βοηθά στην αλλαγή αμύλου σε σάκχαρα. Η αμυλάση βρίσκεται στο σάλιο.
- Μαλτάση - βρέθηκε επίσης στο σάλιο. διασπά τη μαλτόζη σακχάρου σε γλυκόζη. Η μαλτόζη βρίσκεται σε τρόφιμα όπως πατάτες, ζυμαρικά και μπύρα.
- Η τρυψίνη - βρίσκεται στο λεπτό έντερο, διασπά τις πρωτεΐνες σε αμινοξέα.
- Λακτάση - βρίσκεται επίσης στο λεπτό έντερο, σπάει τη λακτόζη, το σάκχαρο στο γάλα, σε γλυκόζη και γαλακτόζη.
- Ακετυλοχολινεστεράση - διασπά τον νευροδιαβιβαστή ακετυλοχολίνη στα νεύρα και τους μύες.
- Helicase - ξετυλίγει το DNA.
- DNA πολυμεράση - συνθέτει DNA από δεοξυριβονουκλεοτίδια.
Με λίγα λόγια
Τα ένζυμα παίζουν τεράστιο ρόλο στην καθημερινή λειτουργία του ανθρώπινου σώματος. Με τη δέσμευση και την τροποποίηση των ενώσεων, είναι ζωτικής σημασίας για την ορθή λειτουργία του πεπτικού συστήματος, του νευρικού συστήματος, των μυών και πολλά άλλα.
