Enzymy pomagają przyspieszyć reakcje chemiczne w organizmie człowieka. Wiążą się z cząsteczkami i zmieniają je w określony sposób. Są niezbędne do oddychania, trawienia pokarmu, funkcji mięśni i nerwów, wśród tysięcy innych ról.
W tym artykule wyjaśnimy, czym jest enzym, jak działa i podajemy kilka typowych przykładów enzymów w ludzkim ciele.
Podstawy
Enzymy są zbudowane z białek złożonych w skomplikowane kształty; są obecne w całym ciele.
Reakcje chemiczne, które utrzymują nas przy życiu – nasz metabolizm – polegają na pracy wykonywanej przez enzymy.
Enzymy przyspieszają (katalizują) reakcje chemiczne; w niektórych przypadkach enzymy mogą wywołać reakcję chemiczną miliony razy szybciej niż bez niej.
Substrat wiąże się z aktywnym miejscem enzymu i przekształca się w produkty. Gdy produkty opuszczą aktywne miejsce, enzym jest gotowy do przyłączenia się do nowego substratu i powtórzenia procesu.
Co robią enzymy?
Układ trawienny – enzymy pomagają organizmowi rozkładać większe złożone cząsteczki na mniejsze cząsteczki, takie jak glukoza, dzięki czemu organizm może wykorzystać je jako paliwo.
Replikacja DNA – każda komórka w twoim ciele zawiera DNA. Za każdym razem, gdy komórka dzieli, DNA musi zostać skopiowane. Enzymy pomagają w tym procesie poprzez rozwijanie cewek DNA i kopiowanie informacji.
Enzymy wątrobowe – wątroba rozkłada toksyny w organizmie. Aby to zrobić, wykorzystuje szereg enzymów.
Jak działają enzymy
Model „lock and key” został po raz pierwszy zaproponowany w 1894 roku. W tym modelu aktywny obszar enzymu ma określony kształt, a tylko substrat będzie pasował do niego, jak zamek i klucz.
Ten model został teraz zaktualizowany i jest nazywany modelem indukowanego dopasowania.
W tym modelu aktywne miejsce zmienia kształt, gdy wchodzi w interakcję z podłożem. Po całkowitym zablokowaniu substratu w dokładnym położeniu kataliza może się rozpocząć.
Idealne warunki
Enzymy mogą działać tylko w określonych warunkach. Większość enzymów w ludzkim ciele działa najlepiej w temperaturze około 37 ° C – temperatura ciała. W niższych temperaturach będą nadal działać, ale znacznie wolniej.
Podobnie, enzymy mogą funkcjonować tylko w pewnym zakresie pH (kwasowo / zasadowy). Ich preferencje zależą od tego, gdzie znajdują się w ciele. Na przykład, enzymy w jelitach najlepiej pracują przy pH 7,5, podczas gdy enzymy w żołądku najlepiej pracują przy pH 2, ponieważ żołądek jest znacznie bardziej kwaśny.
Jeśli temperatura jest zbyt wysoka lub jeśli środowisko jest zbyt kwaśne lub zasadowe, enzym zmienia kształt; zmienia to kształt aktywnego miejsca, tak że substraty nie mogą się z nim wiązać – enzym ulegnie denaturacji.
Kofaktory
Niektóre enzymy nie mogą funkcjonować, jeśli nie są do nich przyłączone specyficzne cząsteczki niebiałkowe. Są to nazywane kofaktory. Na przykład anhydraza węglanowa, enzym pomagający utrzymać pH organizmu, nie może funkcjonować, dopóki nie zostanie przyłączony do jonu cynku.
Zahamowanie
Aby zapewnić prawidłową pracę systemów organizmu, czasami enzymy muszą zostać spowolnione. Na przykład, jeśli enzym wytwarza zbyt dużo produktu, musi istnieć sposób ograniczenia lub zatrzymania produkcji.
Aktywność enzymów można zahamować na kilka sposobów:
Konkurencyjne inhibitory – cząsteczka blokuje aktywne miejsce, aby substrat musiał konkurować z inhibitorem, aby przyłączyć się do enzymu.
Niekonkurencyjne inhibitory – cząsteczka wiąże się z enzymem w miejscu innym niż aktywne miejsce i zmniejsza skuteczność działania.
Niekonkurencyjne inhibitory – inhibitor wiąże się z enzymem i substratem po związaniu się ze sobą. Produkty opuszczają aktywne miejsce, a reakcja jest spowolniona.
Nieodwracalne inhibitory – nieodwracalny inhibitor wiąże się z enzymem i trwale go dezaktywuje.
Przykłady konkretnych enzymów
Istnieją tysiące enzymów w ludzkim ciele, oto kilka przykładów:
- Lipazy – grupa enzymów, które pomagają trawić tłuszcze w jelitach.
- Amylaza – pomaga zmienić skrobię w cukry. Amylaza znajduje się w ślinie.
- Maltaza – również znajdowana w ślinie; łamie maltozę cukrową w glukozę. Maltoza występuje w żywności, takiej jak ziemniaki, makarony i piwo.
- Trypsyna – znajdowana w jelicie cienkim, rozbija białka na aminokwasy.
- Laktaza – również znajdowana w jelicie cienkim, rozbija laktozę, cukier w mleku, na glukozę i galaktozę.
- Acetylocholinoesteraza – rozkłada neuroprzekaźnik acetylocholiny w nerwach i mięśniach.
- Helicase – odkrywa DNA.
- Polimeraza DNA – syntetyzuje DNA z dezoksyrybonukleotydów.
W skrócie
Enzymy odgrywają ogromną rolę w codziennym funkcjonowaniu ludzkiego ciała. Wiążąc i zmieniając związki, są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania układu trawiennego, układu nerwowego, mięśni i wiele, wiele więcej.
