የኢንዛይም ካታላይዝስ ደረጃዎች

1. የኢንዛይም-ንጥረ-ነገር ስብስብ መፈጠር

ኢንዛይሞች ከፍተኛ ልዩነት አላቸው, እና ይህም የኢንዛይም ንቁ ቦታ ከሥርዓተ-ፆታ ጋር የሚጣመርበትን መላምት ለማቅረብ አስችሏል, ማለትም. እንደ "የመቆለፊያ ቁልፍ" ጋር ይዛመዳል. የ "ቁልፍ" ንጣፍ ከ "መቆለፊያ" ንቁ ማእከል ጋር ከተገናኘ በኋላ የኬሚካላዊው የኬሚካላዊ ለውጦች ወደ ምርቱ ይከናወናሉ.

በኋላ, የዚህ መላምት ሌላ እትም ቀርቧል - ገባሪ ማእከሉ ከስር መሰረቱ ጋር ተለዋዋጭ መዋቅር ነው. የ substrate, ኢንዛይም ያለውን ንቁ ጣቢያ ጋር መስተጋብር, ኢንዛይም substrate ውስብስብ ምስረታ ይመራል, በውስጡ conformation ላይ ለውጥ ያስከትላል. በዚህ ሁኔታ ውስጥ, substrate ደግሞ ኢንዛይም ምላሽ ከፍተኛ ብቃት ያረጋግጣል ይህም በውስጡ conformation, ይለውጣል.

2. በኢንዛይም ካታላይዝስ ወቅት የሚከሰቱ ክስተቶች ቅደም ተከተል

ግን። የኢንዛይም ንቁ ቦታ አንፃራዊ የንጥረ-ነገር አቀራረብ እና አቅጣጫ

ለ. የኢንዛይም-ንጥረ-ነገር ስብስብ መፈጠር

ውስጥ የከርሰ ምድር መበላሸት እና ያልተረጋጋ የኢንዛይም-ምርት ስብስብ መፈጠር

መ) የኢንዛይም-ምርት ስብስብ መበታተን ከኤንዛይሙ ንቁ ቦታ ላይ የምላሽ ምርቶች ሲለቀቁ እና ኢንዛይም መለቀቅ

3. በኤንዛይም ካታሊሲስ ውስጥ የነቃ ቦታ ሚና

ከ 5 እስከ 10 የሚደርሱ የአሚኖ አሲድ ቅሪቶች ትንሽ የኢንዛይም ክፍል ብቻ ከንዑስትራክቱ ጋር ይገናኛሉ, የኢንዛይም ንቁ ማእከል ይመሰርታሉ. የተቀሩት የአሚኖ አሲድ ቅሪቶች የኢንዛይም ሞለኪውል ለምርጥ የኬሚካላዊ ምላሽ ትክክለኛ አካሄድ ይሰጣሉ። ኤንዛይም ያለውን ንቁ ማዕከል ውስጥ, ምላሽ ውስጥ ተሳታፊ substrates ተግባራዊ ቡድኖች እርስ በርሳቸው ቅርብ በሆነ መንገድ ዝግጅት ነው. ይህ የንጥረ ነገሮች አቀማመጥ የኢንዛይሞችን የካታሊቲክ ብቃትን የሚወስን የነቃ ኃይልን ይቀንሳል።

የኢንዛይም ካታላይዝስ ሁለት ዋና ዘዴዎች አሉ-

1. የአሲድ-ቤዝ ካታሊሲስ

2. covalent catalysis

የአሲድ-ቤዝ ካታሊሲስ ጽንሰ-ሀሳብ የኢንዛይም እንቅስቃሴን በአሲድ ቡድኖች (ፕሮቶን ለጋሾች) እና / ወይም መሰረታዊ ቡድኖች (ፕሮቶን ተቀባዮች) በኬሚካላዊ ምላሽ ውስጥ ተሳትፎን ያብራራል. የአሚኖ አሲድ ቅሪቶች የአሲድ እና የመሠረት ባህሪያትን የሚያሳዩ ተግባራዊ ቡድኖች አሏቸው። እነዚህ ሳይስቴይን, ታይሮሲን, ሴሪን, ላይሲን, ግሉታሚክ አሲድ, አስፓርቲክ አሲድ እና ሂስታዲን ናቸው.

የአሲድ-ቤዝ ካታላይዝስ ምሳሌ የአልኮሆል ኦክሳይድ በኤንዛይም አልኮሆል ዲሃይድሮጂንሴስ ነው።

Covalent catalysis በ substrate እና coenzyme መካከል covalent ቦንድ ምስረታ ጋር substrate ሞለኪውሎች በማድረግ ኢንዛይም ንቁ ማዕከል "-" እና "+" ቡድኖች ጥቃት ላይ የተመሠረተ ነው. ለምሳሌ የሴሪን ፕሮቲን (pripsin, chemotrypsin) በፕሮቲን መፍጨት ወቅት በፔፕታይድ ቦንዶች ውስጥ በሃይድሮሊሲስ ላይ የሚወሰደው እርምጃ ነው. በንጥረቱ እና በሴሪን አሚኖ አሲድ ኢንዛይም ንቁ ቦታ መካከል የኮቫለንት ትስስር ይፈጠራል።

ኢንዛይሞች በሜታቦሊዝም ውስጥ ቁልፍ ሚና ይጫወታሉ። የፍጥነት መጠኖቻቸውን በመጨመር ምላሾችን ያፋጥናሉ.

በግጭት ዘዴው መሠረት በመፍትሔ ውስጥ የሚከናወነውን የተለመደው ምላሽ (ምስል 12.I) የኃይል መገለጫን አስቡበት። ግን + ውስጥ -> አር.

የምርት ትምህርት አርየሚከሰተው የመጀመሪያዎቹ ንጥረ ነገሮች የግጭት ሞለኪውሎች ኃይል ከሆነ ነው። ግንእና ውስጥየኃይል መከላከያውን አልፏል. በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው, የማግበሪያው ኃይል በሆነ መንገድ ከተቀነሰ ይህ ምላሽ ሊፋጠን ይችላል &.ኢ ZKG

የኢንዛይም ምላሽ አጠቃላይ መርሃግብር ፣ እንደሚታወቀው ፣ የአንድ ኢንዛይም-ንጥረ-ነገር ስብስብ መፈጠርን ያጠቃልላል ፣ በንቁ ማእከል ውስጥ የድሮው ቦንዶች የተበላሹ እና አዲስ ትስስር ከምርቱ ጋር ይመሰረታሉ።

የተለያዩ የንድፈ ሃሳባዊ ሞዴሎች የኢንዛይም እርምጃ ዘዴ በኢንዛይም- substrate ውስብስብ ውስጥ ያለውን ምላሽ እንቅፋት ለመቀነስ የተለያዩ ዘዴዎችን ይጠቁማሉ። በኢንዛይም ላይ ባለው የንጥረ-ነገር ማስተካከያ ምክንያት የሬጀንቶች ኤንትሮፒ ከነጻ ሁኔታቸው ጋር ሲወዳደር ትንሽ ይቀንሳል። በራሱ, ይህ ኢንዛይም-substrate ውስብስብ ውስጥ ንቁ ቡድኖች መካከል ተጨማሪ ኬሚካላዊ መስተጋብር ያመቻቻል, ይህም በጥብቅ እርስ በርስ ተኮር መሆን አለበት. በተጨማሪም ንጣፉ ሲታሰር የሚለቀቀው የሶርፕሽን ትርፍ ሃይል፣

ሩዝ. 12.1.

ሙሉ በሙሉ ወደ ሙቀት አይለወጥም. የ sorption ኃይል በከፊል ኢንዛይም ያለውን ፕሮቲን ክፍል ውስጥ ሊከማች እና ከዚያም በተቋቋመው ኢንዛይም substrate እውቂያዎች ክልል ውስጥ ጥቃት ትስስር ላይ አተኮርኩ ይችላሉ.

ስለዚህ, sorption ያለውን ኃይል ኢንዛይም- substrate ውስብስብ ውስጥ ዝቅተኛ-entropy በኃይል ውጥረት conformation ለመፍጠር ጥቅም ላይ ይውላል እና, በዚህም, ምላሽ ማፋጠን የሚያበረታታ ነው. ነገር ግን፣ በካታሊቲክ ክስተቶች (10 10 -3 ሰከንድ) መካከል በቂ የሆነ ረጅም ጊዜ ወደ ሙቀት ሳይበታተኑ በኢንዛይም ፕሮቲን ግሎቡል ውስጥ ሊቀመጡ የሚችሉ የላስቲክ ለውጦችን ለማወቅ የተደረገ ሙከራ አልተሳካም። ከዚህም በላይ አስፈላጊ ለ

catalysis ወቅት, የጋራ ዝንባሌ እና ኢንዛይም መሃል ላይ substrate እና ንቁ ቡድኖች መካከል cleavable ቦንድ መካከል convergence, ምክንያት ኢንዛይም እና substrate መካከል ቡድኖች, ንቁ ጨምሮ የተለያዩ intramolecular ተንቀሳቃሽነት ምክንያት, በድንገት ይከሰታል. እንዲህ ዓይነቱ መቀራረብ በጉልበት የማይመቹ እውቂያዎችን መፍጠር አያስፈልገውም። ይህ መደምደሚያ በበርካታ ኢንዛይሞች (α-chymotrypsin, lysozyme, ribonuclease, karboksyneptidase) ውስጥ ባሉ ንቁ ማዕከሎች ውስጥ የቫለንቲካል ግንኙነቶችን ትንተና ይከተላል. ስለዚህ የኢንዛይም-ንዑስ-ንጥረ-ነገር ውስብስብነት በራሱ አስፈላጊው የኃይል ምንጭ እና የካታላይዜሽን አንቀሳቃሽ ኃይል አይደለም.

ሌሎች ሞዴሎች እንደሚጠቁሙት የሙቀት ንዝረትን ኃይል ከውጨኛው የፕሮቲን ንብርብሮች ወደ ንቁ ማእከል ውስጥ ወደተደረሰው ትስስር የማይበታተነ ሽግግር በፕሮቲን ግሎቡል ውስጥ ይከሰታል። ይሁን እንጂ ኢንዛይሙ በተወሰኑ የነፃነት ደረጃዎች ላይ የሙቀት መጠን ሳይቀንስ በተመጣጣኝ ለውጦች ውስጥ ያለውን ተለዋዋጭነት መስፋፋት ተመሳሳይነት ባለው መልኩ ኢንዛይሙ "መደራጀት" አለበት ከሚለው ማረጋገጫ በስተቀር ለዚህ ምንም ዓይነት ከባድ ማስረጃ የለም.

ከሙከራ ማስረጃዎች እጥረት በተጨማሪ የእነዚህ ሞዴሎች የተለመደ ችግር አንድ አስፈላጊ ነገርን - የፕሮቲን ድንገተኛ ውስጣዊ ሞለኪውላዊ እንቅስቃሴን በግልፅ አለማስገባታቸው ነው።

በዚህ ረገድ አንድ እርምጃ ወደፊት የኢንዛይም ካታሊሲስ ኮንፎርሜሽን-ዘናኛ ጽንሰ-ሐሳብ ተደርገዋል። በውስጡም የምርቱ ገጽታ በኢንዛይም-ንዑስ-ንዑስ ስብስብ ውስጥ በተከሰቱት ተከታታይ ለውጦች ምክንያት በኢንዛይም ንቁ ቦታ ላይ በኤሌክትሮኒካዊ ሁኔታ የመጀመሪያ ለውጦች ምክንያት እንደ ውጤት ይቆጠራል። መጀመሪያ ላይ, በአጭር ጊዜ ውስጥ (10 | 2 - 10 13 ሴኮንድ) ኤሌክትሮኒካዊ - የንዝረት መስተጋብር ይከሰታል, የንጥረቱ የተመረጡትን የኬሚካላዊ ትስስር እና የኢንዛይም ተግባራዊ ቡድኖችን ብቻ ይጎዳል, ነገር ግን የተቀረው የፕሮቲን ግሎቡል አይደለም.

በውጤቱም, ተመጣጣኝ ያልሆነ ተመጣጣኝ ሁኔታ ተፈጥሯል, ይህም ከምርቱ ምስረታ ጋር ወደ አዲስ ሚዛን ዘና ይላል. የመዝናናት ሂደቱ ቀርፋፋ እና ቀጥተኛ ገጸ-ባህሪያት አለው, ምርቱን የመከፋፈል ደረጃዎችን እና የነጻውን የኢንዛይም ሞለኪውል ወደ መጀመሪያው ሚዛናዊ ሁኔታ መዝናናትን ያካትታል. የኢንዛይም ምላሽ መጋጠሚያ ከተመጣጣኝ የመዝናኛ መጋጠሚያ ጋር ይጣጣማል። የሙቀት conformational ተንቀሳቃሽነት ላይ ተጽዕኖ, ነገር ግን ነጻ reactant ሞለኪውሎች መካከል ንቁ ግጭት ቁጥር አይደለም, ይህም በቀላሉ አስቀድሞ በተቋቋመው ኢንዛይም substrate ውስብስብ ውስጥ ጉዳይ አይደለም.

በትልቅ የዋጋ ልዩነቶች ምክንያት አንድ ሰው በአጭር ርቀት ላይ በሚፈጠረው ንቁ ማእከል ውስጥ በተናጥል ፈጣን የኤሌክትሮኒክስ ግንኙነቶችን እና በፕሮቲን ክፍል ውስጥ የዝግመተ ለውጥ-ተለዋዋጭ ለውጦችን ግምት ውስጥ ማስገባት ይችላል።

የመጀመሪያው ደረጃ catalysis ላይ stochastic ተፈጥሮ ኢንዛይም ፕሮቲን ግሎቡል ተለዋዋጭ እና substrate ወደ aktyvnыh ማዕከሉ rasprostranennыh obrazuetsja በጥብቅ opredelennыm ውቅር, vkljuchaja funktsyonalnыh ቡድኖች ኢንዛይም እና ኬሚካላዊ. የ substrate ቦንዶች. ለምሳሌ ያህል, አንድ peptide ቦንድ መካከል hydrolysis ሲያጋጥም ምላሽ substrate ሁለት ቡድኖች aktyvnыh ማዕከል በአንድ ጊዜ ጥቃት ያስፈልገዋል - nucleophilic እና electrophilic.

ምሳሌ 12.1.በለስ ላይ. 12.2 የከርሰ ምድር እና የጎን ሰንሰለቶች ሊሰነጠቅ የሚችል የፔፕታይድ ትስስር አንጻራዊ አቀማመጥ ያሳያል ሰር- 195, gis-51.የሰር-195 ቅሪት አቶም ከ N አቶም ጋር ያለውን የሃይድሮጂን ትስስር ሳያቋርጥ በካርቦን ካርቦን ሲ 1 እና በሃይድሮክሳይል ቡድን ፕሮቶን ላይ በ2.8 ሀ ርቀት ላይ ይገኛል። gis-51, cleavable ቡድን ናይትሮጅን አቶም በላይ 2.0 A ርቀት ላይ ይገኛል. ይህ እና ይህ ውቅር ሲከሰት ብቻ የኬሚካላዊ ድርጊት ይከሰታል. በመደበኛነት ፣ ይህ ከብዙ ሞለኪውሎች በአንድ ጊዜ ግጭት ጋር ይዛመዳል ፣ ይህ ለመፍትሔው በጣም የማይታሰብ ነው።

ጥያቄው የሚነሳው-በተገደበ ስርጭት ህጎች መሰረት በሚከሰቱ የበርካታ ቡድኖች ተለዋዋጭ መለዋወጥ ምክንያት እንደዚህ ያለ ምላሽ ሰጪ ውቅረት በድንገት የመፍጠር እድሉ ምን ያህል ነው?

ስሌቶች እንደሚያሳዩት ብዙ ቡድኖች በአንድ ጊዜ ወደ "አጸፋዊ ምላሽ" ውስጥ የመውደቅ በጣም የተወሰነ ዕድል እንዳለ ያሳያሉ.

ሩዝ. 12.2.

ለአጭር ርቀት አንድ ላይ የሚሰበሰቡበት የአንዳንድ ራዲየስ ክልል. ይህ ፕሮባቢሊቲ በዋነኛነት የተመካው በስርጭት Coefficient እና በተወሰነ ቦታ ላይ እርስ በርስ "በመፈለግ" በተግባራዊ ቡድኖች የነፃነት ዲግሪዎች ብዛት ላይ ነው. ለምሳሌ ያህል, አንድ peptide ቦንድ ያለውን hydrolysis ወቅት አንዳንድ substrate ክልሎች አንጻራዊ ንቁ ማዕከል ሁለት ቡድኖች የሚሆን ምቹ ዝንባሌ መፍጠር አስፈላጊ ነው. እያንዳንዱ ቡድን ሶስት የነፃነት ደረጃዎች አሉት ፣ እና የንጥረቱን ሞለኪውል ንዝረትን ከግምት ውስጥ በማስገባት አጠቃላይ የነፃነት ደረጃዎች ብዛት። N- 6 - 7. ይህ ለኤንዛይም ሂደቶች የተለመደ ነው.

በመደበኛ ሁኔታዎች ውስጥ እንደዚህ ያለ ንቁ ውቅር ለመፍጠር አማካይ ጊዜ t ~ ነው

10 2 - 1Cic, ይህም substrate ሙሌት ሁኔታዎች ውስጥ ኢንዛይም ያለውን መለወጫ ጊዜ ጋር የሚገጣጠመው. ለተመሳሳይ ምላሽ, ይህ ጊዜ ጉልህ በሆነ የስርጭት ቅንጅቶች ላይ እንኳን በጣም ረጅም ነው. ምክንያቱ ደግሞ ጥቅጥቅ ባለ መዋቅር ውስጥ ወደ ውሱን ቦታ በመውጣታቸው የተግባር ቡድኖቹ እርስ በርስ "ተገናኝተው" በመፍትሄ ላይ እንደሚደረገው ወደተለያዩ አቅጣጫዎች "ከመበተን" በፊት ለአጭር ርቀት "ተገናኝተው" ይቀራረባሉ። በተመሳሳይ ጊዜ, m ዋጋ - 10 ~ 2 - 1CHc ግለሰብ ቡድኖች ዘና ጊዜ ይልቅ በጣም ረዘም ያለ ነው, ይህም ምላሽ ለመቀጠል በትክክል ከባድ steric ሁኔታዎች መዘዝ ነው. የተግባር ቡድኖች ቁጥር መጨመር እና በመካከላቸው አስፈላጊ የሆኑ በአንድ ጊዜ የሚገናኙ ግንኙነቶች ወደ ብዙ ማዕከላዊ ንቁ ውቅረት ለመድረስ ጊዜን ይጨምራሉ. አጠቃላይ የኢንዛይም ካታላይዜሽን ፍጥነት የሚወሰነው በንቁ ማእከል ውስጥ ያሉ ተጓዳኝ ቡድኖች ድንገተኛ አቀራረብ በሚፈጠርበት ጊዜ የሚፈለገውን ኮንፎርሜሽን በሚፈጠርበት ጊዜ ነው ። ተከታዩ የኤሌክትሮኒክስ ግንኙነቶች በጣም ፈጣን ናቸው እና አጠቃላይ የካታላይዜሽን ፍጥነት አይገድቡም.

የንጥረትን ወደ ንቁ ቦታ ለመለወጥ የሚያመቻቹ በርካታ የኢንዛይሞች ባህሪያት አሉ. እንደ ደንብ ሆኖ, በውስጡ አሚኖ አሲድ ቀሪዎች ጋር ንቁ ጣቢያ ያለውን microenvironment በዙሪያው aqueous አካባቢ የበለጠ hydrophobic ነው. ይህ የነቃ ማእከል የዳይኤሌክትሪክ ቋሚን ይቀንሳል (ኢ

የፔፕታይድ ቦንዶች ከፍተኛ የአካባቢያዊ ክምችት በሺዎች የሚቆጠሩ እና በመቶ ሺዎች ቮልት በሴንቲሜትር ጥንካሬ ባለው ንቁ ማእከል ውስጥ የኤሌክትሪክ መስኮችን ይፈጥራል። ስለዚህ, ተኮር የዋልታ ቡድኖች በንቃት ማእከል ውስጥ ያለውን የኩሎምብ መስተጋብር ላይ ተጽእኖ የሚያሳድር ውስጠ-ግሎቡላር የኤሌክትሪክ መስክ ይፈጥራሉ.

የኤሌክትሮኒካዊ ሽግግሮች እራሳቸው በነቃ ውቅር ውስጥ ያሉ ስልቶች የኳንተም ኬሚስትሪ ዘዴዎችን ለዲኮዲንግነታቸው መጠቀምን ይጠይቃሉ። የኤሌክትሮን ምህዋሮች መደራረብ የኤሌክትሮን እፍጋቱን እንደገና ማሰራጨት ፣ በ substrate ውስጥ በተጠቃው ቦንድ ላይ ባለው ፀረ-ተያያዥ ምህዋር ላይ ተጨማሪ ክፍያ እንዲታይ እና እንዲዳከም ሊያደርግ ይችላል።

በ tetrahedral ውስብስብ ውስጥ የፔፕታይድ ቦንድ ሃይድሮሊሲስ በሚፈጠርበት ጊዜ ይህ በትክክል ይከሰታል (ምስል 12.2 ይመልከቱ). የኤሌክትሮን ጥግግት ከ Ofoj-cep-195 ወደ በፔፕታይድ ቦንድ ውስጥ ወደ ፈታ ምህዋር ፍሰት የሚከሰተው ብቸኛው ጥንድ ኤሌክትሮኖች 0[ 95 5 ከ peptide bond የ C1 አቶም n-ኤሌክትሮኖች ጋር በመገናኘት ነው። በዚህ ሁኔታ የአሚኖ ቡድን ብቸኛ ጥንድ ናይትሮጅን ከፔፕታይድ ውስጥ ይወጣል

ሩዝ. 12.3.

የ N=C ቦንድ፣ ድርብ ባህሪውን የሚያጣ እና በውጤቱም ተዳክሟል።

በተመሳሳይ ጊዜ, ከ 0.95 የኤሌክትሮን ጥንካሬ ፍሰት የ H-O ^ ትስስርን ያዳክማል. ነገር ግን የኤች ኢንዛይም እና የአሚን ቡድን N መስተጋብር እና ፕሮቶን ከፕሮቶን ሽግግር ጋር ከ 0 "[ch5 ወደ gis-57.በምላሹ፣ ይህ እንደገና የ Oj9 5 ከፔፕታይድ ቡድን ጋር ያለውን ግንኙነት እና የመሳሰሉትን ይጨምራል።

ስለዚህ, በ tetrahedral ውስብስብ ውስጥ ልዩ የሆነ ሁኔታ ይፈጠራል, በርካታ monomolecular ምላሾች በአንድ ጊዜ ሲቀጥሉ, እርስ በርስ እየተጣደፉ ነው. የተመሳሰለ የሃይል እንቅስቃሴ እና ፕሮቶን በመካከላቸው ሰር- 195, gis-57,የ peptide bond የሂደቱን ከፍተኛ ውጤታማነት ያረጋግጣል. የካታሊቲክ ድርጊቱ ሶስት የተለያዩ የቢሞለኪውላር ምላሾችን ወደ አንድ የትብብር ስርዓት ያመጣል፣ ይህም የፔፕታይድ ቦንድ መቆራረጥን ያስከትላል፣ ይህ ክስተት ለመፍትሔ የማይታሰብ ነው። በስርአቱ ውስጥ ተፈጥሯዊ የተስተካከሉ ማስተካከያዎች ይገለጣሉ, በዚህም ምክንያት የኢንዛይም መበስበስ እና የአቶም ፕሮቶኖች ይከሰታሉ. 0} 95 .

aktyvnыh ውቅር ውስጥ polyfunfunktsyonalnыy zakljuchaetsja ስርዓት አቶሚክ ቡድኖች ምስረታ መርህ ደግሞ ሌሎች ኢንዛይም substrate ሕንጻዎች (የበለስ. 12.3) ውስጥ ይካሄዳል.

ኢንዛይማቲክ ካታሊሲስ ውስጥ ፣ የመፍትሄው ዕድል የማይገኝለት የ substrate transformations multistage ተፈጥሮ በአንድ polyfunctional ሥርዓት ውስጥ የተመሳሰለ የትብብር ክስተት የተረጋገጠ ነው።

ውጤታማ ያልሆኑ ተከታታይ የማግበር እርምጃዎችን በተቀናጀ ሂደት መተካት የአጠቃላይ ምላሽን የማግበር ኃይል መቀነስ ያስከትላል። እኛ አንድ ጊዜ እንደገና አስተውለናል, በጥብቅ መናገር, ኢንዛይም ሂደቶች ውስጥ "አንቃት ኃይል" ጽንሰ-ሐሳብ አካላዊ ትርጉም ነጻ ሞለኪውሎች መካከል ንቁ ግጭት ዘዴ መሠረት እየሄደ መፍትሄዎች ውስጥ ምላሽ ከዚያ ጋር አይዛመድም.

በኢንዛይም ካታሊሲስ ውስጥ ያሉ ክስተቶች ቅደም ተከተል በሚከተለው እቅድ ሊገለጽ ይችላል. በመጀመሪያ, የንዑስ-ኢንዛይም ስብስብ ይመሰረታል. በዚህ ሁኔታ የኢንዛይም ሞለኪውል እና የንጥረ-ነገር ሞለኪውል ለውጦች ለውጦች አሉ ፣ የኋለኛው ደግሞ በተጨናነቀ ውቅር ውስጥ ባለው ንቁ ማእከል ውስጥ ተስተካክሏል። ይህ የነቃ ውስብስብ ይመሰርታል፣ ወይም የሽግግር ሁኔታ, ከፍተኛ ኃይል ያለው መካከለኛ መዋቅር ነው, እሱም ከመጀመሪያዎቹ ውህዶች እና ምርቶች በኃይል ያነሰ የተረጋጋ ነው. ለጠቅላላው የካታሊቲክ ተፅእኖ በጣም አስፈላጊው አስተዋፅኦ የሚደረገው የሽግግር ሁኔታን በማረጋጋት ሂደት ነው - በፕሮቲን አሚኖ አሲድ ቀሪዎች እና በተጣራ ውቅር መካከል ባለው ግንኙነት መካከል ያለው ግንኙነት። ለመጀመሪያዎቹ ምላሽ ሰጪዎች እና የሽግግሩ ሁኔታ በነጻ የኃይል ዋጋዎች መካከል ያለው ልዩነት ከማግበር ነፃ ኃይል (ΔG #) ጋር ይዛመዳል። የምላሽ መጠኑ በእሴቱ (ΔG #) ላይ የተመሰረተ ነው: አነስ ባለ መጠን, የምላሽ መጠን ይበልጣል, እና በተቃራኒው. በመሠረቱ፣ ዲጂ ምላሹ እንዲከሰት መሻገር ያለበት “የኃይል ማገጃ” ነው። የሽግግሩ ሁኔታ መረጋጋት ይህንን "እንቅፋት" ወይም የማንቃት ኃይልን ይቀንሳል. በሚቀጥለው ደረጃ, የኬሚካላዊው ምላሽ እራሱ ይከሰታል, ከዚያ በኋላ የተገኙት ምርቶች ከኤንዛይም-ምርት ስብስብ ይለቀቃሉ.

የኢንዛይሞች ከፍተኛ የካታሊቲክ እንቅስቃሴ በርካታ ምክንያቶች አሉ ፣ ይህም የምላሹን የኃይል ማገጃ ዝቅ ያደርገዋል።

1. ኢንዛይሙ ምላሽ ሰጪ ቡድኖቻቸው እርስ በእርሳቸው ቅርብ ሆነው እና ከኢንዛይም ካታሊቲክ ቡድኖች (ውጤት) እንዲገኙ በሚያስችል መንገድ ምላሽ ሰጪ ንጥረ ነገሮችን ሞለኪውሎች ማሰር ይችላል። መገጣጠም).

2. የ substrate-ኢንዛይም ውስብስብ ምስረታ ወቅት substrate ያለውን መጠገን እና ኬሚካላዊ ቦንድ ለመስበር እና ለመመስረት ያለውን ተስማሚ ዝንባሌ (ውጤቱ) ማሳካት ነው. አቅጣጫ).

3. የ substrate ያለውን አስገዳጅ በውስጡ hydration ሼል መወገድ ይመራል (ውሃ ውስጥ የሚሟሟ ንጥረ ላይ ይገኛል).

4. የንጥረትን እና የኢንዛይም ማዛመጃ ውጤት.

5. የሽግግሩ ሁኔታ መረጋጋት.

6. በኢንዛይም ሞለኪውል ውስጥ የተወሰኑ ቡድኖች ሊሰጡ ይችላሉ አሲድ-ቤዝ ካታሊሲስ(በመሬት ውስጥ ያሉ ፕሮቶኖችን ማስተላለፍ) እና nucleophilic catalysis(ከ substrate ጋር covalent ቦንድ ምስረታ, ይህም substrate የበለጠ ምላሽ መዋቅሮች ምስረታ ይመራል).

የአሲድ-ቤዝ ካታላይዝስ አንዱ ምሳሌ በ murein ሞለኪውል ውስጥ ያለው የ glycosidic bonds በሊሶዚም ውስጥ ያለው ሃይድሮሊሲስ ነው። ሊሶዚምበተለያዩ እንስሳት እና እፅዋት ሕዋሳት ውስጥ የሚገኝ ኢንዛይም ነው-በ lacrimal ፈሳሽ ፣ ምራቅ ፣ የዶሮ ፕሮቲን ፣ ወተት። ከዶሮ እንቁላል ውስጥ የሚገኘው ሊሶዚም ሞለኪውላዊ ክብደት 14,600 ዳ ነው, አንድ የ polypeptide ሰንሰለት (129 የአሚኖ አሲድ ቅሪቶች) እና 4 ዲሰልፋይድ ድልድዮች ያሉት ሲሆን ይህም የኢንዛይም ከፍተኛ መረጋጋትን ያረጋግጣል. የሊሶዚም ሞለኪውል ኤክስሬይ ዲፍራክሽን ትንተና እንደሚያሳየው ንቁ ማዕከሉ የሚገኝበት "ክፍተት" የሚፈጥሩ ሁለት ጎራዎችን ያቀፈ ነው. ሄክሶሳካራይድ ከዚህ “ክፍተት” ጋር ይያያዛል፣ እና ለእያንዳንዱ ስድስት የሙሬይን የስኳር ቀለበቶች ትስስር ኢንዛይሙ የራሱ ቦታ አለው (A, B, C, D, E እና F) (ምስል 6.4).

የሙሬይን ሞለኪውል ሊሶዚም በሚሰራበት ቦታ ላይ በዋናነት በሃይድሮጂን ቦንዶች እና በሃይድሮፎቢክ መስተጋብር ምክንያት ተይዟል። የ glycosidic ቦንድ hydrolysis ያለውን ጣቢያ ቅርብ ውስጥ, ንቁ ማዕከል 2 አሚኖ አሲድ ቀሪዎች አሉ: polypeptide ውስጥ 35 ኛ ቦታ የሚይዘው glutamic አሲድ, እና aspartic አሲድ, polypeptide ውስጥ 52 ኛ ቦታ ይይዛል (የበለስ). 6.5)።

የእነዚህ ቅሪቶች የጎን ሰንሰለቶች ከተጠቂው ግላይኮሲዲክ ትስስር ጋር በቅርበት ባለው የ "ክፍተት" ተቃራኒ ገጽታዎች ላይ ይገኛሉ - በግምት በ 0.3 nm ርቀት ላይ። የ glutamate ቀሪዎች የዋልታ ያልሆነ አካባቢ ውስጥ ነው እና ionized አይደለም, aspartate ቀሪዎች አንድ የዋልታ አካባቢ ውስጥ ሳለ, በውስጡ carboxyl ቡድን deprotoned እና ሃይድሮጂን ቦንድ ያለውን ውስብስብ አውታረ መረብ ውስጥ ሃይድሮጂን ተቀባይ ሆኖ ይሳተፋል.

የሃይድሮሊሲስ ሂደት እንደሚከተለው ይከናወናል. የግሉ-35 ቀሪው የፕሮቲን ይዘት ያለው የካርቦክሲል ቡድን ፕሮቶን ለግላይኮሲዲክ ኦክሲጅን አቶም ይሰጣል ፣ ይህም በዚህ የኦክስጂን አቶም እና በዲ ውስጥ በሚገኘው የስኳር ቀለበት C 1 አቶም መካከል ያለውን ትስስር ወደ መቋረጥ ያመራል (የአጠቃላይ አጠቃላይ ደረጃ) የአሲድ ካታሊሲስ). በውጤቱም, በጣቢያዎች E እና F ውስጥ የሚገኙትን የስኳር ቀለበቶችን የሚያጠቃልል ምርት ይፈጠራል, ይህም ከውስብስብ ኢንዛይም ጋር ሊለቀቅ ይችላል. በጣቢያው D ውስጥ የሚገኘው የስኳር ቀለበት መስተካከሉ የተዛባ ነው, ኮንዲሽኑን ይወስዳል ከፊል-armchairsየስኳር ቀለበት ከሚፈጥሩት ስድስት አተሞች ውስጥ አምስቱ ማለት ይቻላል በተመሳሳይ አውሮፕላን ውስጥ ይገኛሉ። ይህ መዋቅር ከሽግግሩ ሁኔታ ጋር ይዛመዳል. በዚህ ሁኔታ, የ C 1 አቶም በአዎንታዊ መልኩ ይሞላል እና መካከለኛ ምርቱ ካርቦኒየም ion (ካርቦሃይድሬት) ይባላል. የ Asp-52 ቅሪት (ስዕል 6.5) መካከል deprotonated carboxyl ቡድን በ የካርቦን ion ያለውን መረጋጋት ምክንያት የሽግግር ሁኔታ ነጻ ኃይል ይቀንሳል.

በሚቀጥለው ደረጃ, አንድ የውሃ ሞለኪውል ወደ ምላሹ ውስጥ ይገባል, ይህም ከአክቲቭ ማእከል ክልል ውስጥ የሚወጣውን የዲስክካርዴድ ቅሪት ይተካዋል. የውሃው ሞለኪውል ፕሮቶን ወደ ግሉ-35 እና ሃይድሮክሳይል ion (OH -) ወደ C 1 አቶም የካርቦን አዮን (የአጠቃላይ መሰረታዊ የካታላይዜሽን ደረጃ) ያልፋል። በውጤቱም, የተሰነጠቀው የ polysaccharide ሁለተኛ ክፍልፋይ የምላሽ ውጤት (የወንበር መወዛወዝ) እና የነቃ ማእከል ክልልን ይተዋል, እና ኢንዛይሙ ወደ ቀድሞው ሁኔታው ​​ይመለሳል እና የሚቀጥለውን የዲስክካርዳይድ መቆራረጥ ምላሽ ለመፈጸም ዝግጁ ነው. ምስል 6.5).

ካታሊሲስ- ይህ በእሱ ውስጥ ንቁ ተሳትፎ በሚያደርጉ ንጥረነገሮች ተጽዕኖ ሥር የኬሚካላዊ ምላሽን የማፋጠን ሂደት ነው ፣ ግን በምላሹ መጨረሻ ላይ በኬሚካላዊ ሁኔታ ሳይለወጥ ይቀራል። ማነቃቂያው በመነሻ ቁሳቁሶች እና በምላሽ ምርቶች መካከል የኬሚካል ሚዛን መመስረትን ያፋጥናል። ኬሚካላዊ ምላሽ ለመጀመር የሚያስፈልገው ኃይል ይባላል የማንቃት ጉልበት. በምላሹ ውስጥ የሚሳተፉ ሞለኪውሎች ወደ ንቁ (ገባሪ) ሁኔታ ውስጥ እንዲገቡ አስፈላጊ ነው. የኢንዛይም የአሠራር ዘዴ የማግበር ኃይልን ለመቀነስ የታለመ ነው። ይህ በራሱ ኢንዛይም ተሳትፎ ምክንያት ምላሹን ወደ ተለያዩ ደረጃዎች ወይም ደረጃዎች በመከፋፈል ይገኛል. እያንዳንዱ አዲስ ደረጃ ዝቅተኛ የማግበር ኃይል አለው. ምላሹን ወደ ደረጃዎች መከፋፈል የሚቻለው ከመነሻ ንጥረ ነገሮች ጋር የኢንዛይም ውስብስብ መፈጠር ምክንያት ነው ፣ እነሱ የሚባሉት ንኡስ ክፍሎች ( ኤስ). እንዲህ ዓይነቱ ውስብስብ ኢንዛይም-ሰብስቴት (ኢንዛይም) ይባላል. ኢ.ኤስ). በተጨማሪም ፣ ይህ ውስብስብ የምላሽ ምርትን (P) እና ያልተለወጠ ኢንዛይምን ለመፍጠር ተሰንጥቋል ( ኢ).

ኢ + ኤስኢ.ኤስኢ + ፒ

ስለዚህ ኢንዛይም ባዮካታሊስት ነው፣ ኢንዛይም-ሰብስትሬት ውስብስብ በመፍጠር ምላሹን በትንሽ አግብር ሃይል ወደ ተለያዩ እርምጃዎች የሚከፋፍል እና በዚህም የምላሽ መጠኑን በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል።

4. የኢንዛይሞች ባህሪያት.

ሁሉም ኢንዛይሞች የፕሮቲን ተፈጥሮ ናቸው።

ኢንዛይሞች ከፍተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት አላቸው.

በውሃ ውስጥ በጣም ይሟሟሉ, ሲሟሟ, የኮሎይድ መፍትሄዎችን ይፈጥራሉ.

ሁሉም ኢንዛይሞች ቴርሞላይል ናቸው, ማለትም. ምርጥ እርምጃ 35 - 45 ° ሴ

እንደ ኬሚካላዊ ባህሪያቸው, አምፖል ኤሌክትሮላይቶች ናቸው.

ኢንዛይሞች ከንጥረ ነገሮች ጋር በጣም ልዩ ናቸው.

ለድርጊታቸው ኢንዛይሞች በጥብቅ የተቀመጠ የፒኤች ዋጋ (pepsin 1.5 - 2.5) ያስፈልጋቸዋል.

ኢንዛይሞች ከፍተኛ የካታሊቲክ እንቅስቃሴ አላቸው (የምላሽ መጠኑን በ 10 6 - 10 11 ጊዜ ያፋጥኑ)።

ሁሉም ኢንዛይሞች በጠንካራ አሲድ ፣ አልካላይስ ፣ አልኮሆል ፣ በከባድ ብረቶች ጨዎች ተጽዕኖ ስር የመበስበስ ችሎታ አላቸው።

የኢንዛይሞች ተግባር ልዩነት;

በድርጊት ልዩነት መሰረት ኢንዛይሞች በሁለት ቡድን ይከፈላሉ-ፍፁም ልዩነት ያላቸው እና አንጻራዊ ልዩነት ያላቸው.

አንጻራዊ ልዩነትኢንዛይም የሚከሰተው ከአንድ በላይ መዋቅር መሰል ምላሾችን ተመሳሳይ ምላሽ ሲሰጥ ነው። ለምሳሌ, pepsin ሁሉንም የእንስሳት ፕሮቲኖችን ይሰብራል. እንደነዚህ ያሉ ኢንዛይሞች በአንድ ዓይነት ኬሚካላዊ ትስስር ላይ ይሠራሉ, በዚህ ሁኔታ የፔፕታይድ ትስስር. የእነዚህ ኢንዛይሞች ተግባር ወደ ብዙ ቁጥር ያላቸው ንጥረ ነገሮች ይዘልቃል, ይህም ሰውነት በትንሽ የምግብ መፍጫ ኢንዛይሞች እንዲያገኝ ያስችለዋል.

ፍጹም ልዩነትኢንዛይም በአንድ ንጥረ ነገር ላይ ብቻ ሲሰራ እና የዚህን ንጥረ ነገር የተወሰነ ለውጥ ብቻ ሲያስተካክል እራሱን ያሳያል። ለምሳሌ, sucrase sucrose ብቻ ይሰብራል.

የድርጊት መቀልበስ;

አንዳንድ ኢንዛይሞች ሁለቱንም ወደፊት እና የተገላቢጦሽ ምላሾችን ሊያነቃቁ ይችላሉ። ለምሳሌ ላክቶት ዴይድሮጅኔዝ የተባለ ኢንዛይም የላክቶት ኦክሲድሽን ወደ ፒሩቫት እና ፒሩቫት ወደ ላክቶት እንዲቀንስ የሚያደርግ ኢንዛይም ነው።

ማንኛውም የካታሊቲክ ምላሽ በኃይሉ መቀነስ ምክንያት በሁለቱም ወደፊት እና በተገላቢጦሽ ምላሾች ላይ ለውጥን ያካትታል። ኬሚካላዊ ምላሽ ከኃይል መለቀቅ ጋር ከቀጠለ ወዲያውኑ መጀመር አለበት። ሆኖም ይህ አይከሰትም ምክንያቱም የምላሽ አካላት ወደ ገቢር (ሽግግር) ሁኔታ መተላለፍ አለባቸው። ምላሽ ሰጪ ሞለኪውሎችን ወደ ገባሪ ሁኔታ ለማምጣት የሚያስፈልገው ጉልበት ይባላል የማንቃት ጉልበት.

የሽግግር ሁኔታበኬሚካላዊ ትስስር ቀጣይነት ያለው ምስረታ እና መሰባበር ተለይቶ የሚታወቅ ሲሆን በሽግግሩ እና በመሬት ግዛቶች መካከል ቴርሞዳይናሚክ ሚዛን አለ. የቀጥታ ምላሽ መጠን በሙቀት መጠን እና በሽግግሩ እና በመሬት ውስጥ ባሉ የንጥረ-ምግቦች ነፃ ኃይሎች መካከል ባለው ልዩነት ላይ የተመሠረተ ነው። ይህ ልዩነት ይባላል የምላሹ ነፃ ኃይል.

የከርሰ ምድርን ሽግግር ሁኔታ ማሳካት በሁለት መንገዶች ይቻላል-

• ከመጠን በላይ ኃይልን ወደ ምላሽ ሰጪ ሞለኪውሎች በማስተላለፍ (ለምሳሌ የሙቀት መጠኑን በመጨመር)።
• ተመጣጣኝ ኬሚካላዊ ምላሽን የማንቃት ኃይልን በመቀነስ.

የመሬት እና የሽግግር ሁኔታዎች ምላሽ ሰጪዎች።

Eo, Ek - ያለ ማነቃቂያ እና በመገኘት ምላሽን የማግበር ኃይል; ዲጂ-

በምላሹ የነፃ ኃይል ልዩነት.

ኢንዛይሞች በሚፈጠሩበት ጊዜ አስገዳጅ ሃይል ምክንያት የሽግግሩን ሁኔታ እንዲቀበሉ "ይረዱታል". የኢንዛይም-ንጥረ-ነገር ውስብስብ. የኢንዛይም ካታላይዜሽን በሚሠራበት ጊዜ የማነቃቂያ ኃይል መቀነስ በኬሚካላዊ ሂደት ደረጃዎች ብዛት መጨመር ምክንያት ነው. የበርካታ መካከለኛ ምላሾች መነሳሳት የመነሻ አግብር ማገጃው ወደ ብዙ ዝቅተኛ መሰናክሎች የተከፈለ ወደመሆኑ እውነታ ይመራል ፣ ይህም ምላሽ ሰጪ ሞለኪውሎች ከዋናው በበለጠ ፍጥነት ማሸነፍ ይችላሉ።

የኢንዛይም ምላሽ ዘዴ እንደሚከተለው ሊወከል ይችላል-

1. የኢንዛይም (ኢ) እና የንጥረ-ነገር (ኤስ) ግንኙነት ያልተረጋጋ የኢንዛይም-ንጥረ-ነገር ውስብስብ (ኢኤስ) ከመፍጠር ጋር: E + S → E-S;
2. የነቃ የሽግግር ሁኔታ ምስረታ፡ E-S → (ES)*;
3. የምላሽ ምርቶች (P) መለቀቅ እና የኢንዛይም እንደገና መወለድ (ኢ): (ES)* → P + E.

የኢንዛይሞችን ተግባር ከፍተኛ ውጤታማነት ለማብራራት ፣ የኢንዛይም ካታሊሲስ አሠራር በርካታ ንድፈ ሐሳቦች ቀርበዋል ። የመጀመሪያው ነው። የ E. Fisher ጽንሰ-ሐሳብ (የ "አብነት" ወይም "ግትር ማትሪክስ ንድፈ ሐሳብ") በዚህ ፅንሰ-ሀሳብ መሰረት, ኢንዛይም ጠንካራ መዋቅር ነው, የእሱ ገባሪ ማእከል የንጥረ-ነገር "መውሰድ" ነው. ንብረቱ ወደ ኢንዛይሙ ንቁ ቦታ እንደ “የመቆለፊያ ቁልፍ” ከቀረበ ኬሚካላዊ ምላሽ ይከሰታል። ይህ ፅንሰ-ሀሳብ ሁለት ዓይነት የኢንዛይሞችን substrate Specificity በደንብ ያብራራል - ፍፁም እና stereospecificity ፣ ግን የኢንዛይሞች ቡድን (አንፃራዊ) ልዩነትን ለማብራራት የማይቻል ሆኖ ተገኝቷል።

የ "ራክ" ጽንሰ-ሐሳብየሃይድሮቲክ ኢንዛይሞችን ተግባር ያጠናውን በ G.K. Euler ሀሳቦች ላይ የተመሠረተ። በዚህ ንድፈ ሐሳብ መሠረት ኢንዛይሙ ከንዑስ ፕላስተር ሞለኪውል ጋር በሁለት ነጥቦች ላይ ይጣመራል, የኬሚካላዊው ትስስር ሲዘረጋ, የኤሌክትሮኖል እፍጋቱ እንደገና ይከፋፈላል እና የኬሚካላዊው ትስስር ተሰብሯል, ከውሃ መጨመር ጋር. ንጣፉ ከኤንዛይም ጋር ከመያያዝ በፊት "ዘና ያለ" ውቅር አለው። ከአክቲቭ ማእከል ጋር ከተጣመረ በኋላ የንዑስ ፕላስተር ሞለኪውሉ ለዝርጋታ እና ለመበስበስ ይጋለጣል (እንደ መደርደሪያ ላይ ባለው ንቁ ማእከል ውስጥ ይገኛል). በንጥረኛው ውስጥ ያለው የኬሚካላዊ ትስስር ረዘም ያለ ጊዜ በሄደ ቁጥር በቀላሉ ይሰበራሉ እና የኬሚካላዊ ምላሽን የማንቃት ኃይል ይቀንሳል.

በቅርብ ጊዜ በስፋት ተስፋፍቷል በዲ ኮሽላንድ “የተቀሰቀሰ የደብዳቤ ልውውጥ” ጽንሰ-ሀሳብ ፣የኢንዛይም ሞለኪውል ከፍተኛ conformational lability, ተለዋዋጭነት እና ንቁ ቦታ ተንቀሳቃሽነት ያስችላል. ንኡስ ስቴቱ የኢንዛይም ሞለኪውል ውስጥ የተስተካከሉ ለውጦችን ያመጣል፣ በዚህም ገባሪው ማዕከሉ ንብረቱን ለማሰር አስፈላጊ የሆነውን የቦታ አቅጣጫ እንዲወስድ፣ ማለትም፣ ንብረቱ ወደ ገባሪ ማእከል እንደ “ከጓንት ጋር” ይቀራረባል።

በተፈጠረው የአካል ብቃት ፅንሰ-ሀሳብ መሠረት በኢንዛይም እና በንጥረ-ነገር መካከል ያለው የግንኙነት ዘዴ እንደሚከተለው ነው ።

1. ኢንዛይም እንደ ማሟያነት መርህ ፣ የ substrate ሞለኪውልን ይገነዘባል እና "ይያዛል። በዚህ ሂደት ውስጥ የፕሮቲን ሞለኪውል በአተሞች የሙቀት እንቅስቃሴ እገዛ;
2. የነቃው ማእከል የአሚኖ አሲድ ቅሪቶች ተፈናቅለዋል እና ከመሬት ጋር በተያያዘ ተስተካክለዋል ።
3. የኬሚካላዊ ቡድኖች በንቃቱ ማእከል ውስጥ ተጣብቀዋል - covalent catalysis.