doma
Čiščenje vode
O prebavnih encimih, njihovih vrstah in funkcijah. Biokemija encimov

O prebavnih encimih, njihovih vrstah in funkcijah. Biokemija encimov

Vsak živi organizem je popoln sistem, v katerem dobesedno vsako minuto neke vrste In ti procesi niso popolni brez sodelovanja encimov. Kaj so torej encimi? Kakšna je njihova vloga v življenju organizma? iz česa so narejeni? Kakšen je mehanizem njihovega vpliva? Spodaj so odgovori na vsa ta vprašanja.

Kaj so encimi?

Encimi ali, kot jih imenujejo tudi encimi, so proteinski kompleksi. To so katalizatorji kemičnih reakcij. Pravzaprav je vlogo encimov težko preceniti, saj brez njih ne more niti en sam proces v živi celici in celotnem organizmu.

Sam izraz "encim" je v 17. stoletju predlagal Helmont. In čeprav so veliki znanstveniki tistega časa razumeli, da se meso prebavi, ko je prisotno, škrob pa se pod vplivom sline razgradi v preproste sladkorje, nihče ni natančno vedel, kaj je povzročilo takšne procese. Toda že v začetku 19. stoletja je Kirchhoff prvič izoliral encim sline - amilazo. Nekaj ​​let pozneje je bil opisan želodčni pepsin. Od takrat se je encimološka znanost začela aktivno razvijati.

Kaj so encimi? Lastnosti in mehanizem delovanja

Za začetek je treba omeniti, da so vsi encimi bodisi čiste beljakovine bodisi beljakovinski kompleksi. Do danes je bilo dešifrirano zaporedje aminokislin večine encimov v človeškem telesu.

Glavna lastnost encimov je visoka specifičnost. Vsak encim lahko katalizira samo eno vrsto reakcije. Na primer, proteolitični encimi lahko cepijo samo vezi med aminokislinskimi ostanki beljakovinske molekule. Včasih lahko na en substrat (predmet encimskega delovanja) vpliva več encimov, podobnih po strukturi hkrati.

Toda encim je lahko specifičen ne le glede na reakcijo, ampak tudi glede na substrat. Pojavi se najpogostejša skupina, kar pomeni, da lahko določen encim vpliva le na določeno skupino substratov, ki imajo podobno strukturo.

Toda včasih obstaja tako imenovana absolutna specifičnost. To pomeni, da se encim lahko veže na aktivno mesto samo enega substrata. Seveda je takšna specifičnost v naravi redka. Toda na primer lahko spomnimo na encim ureazo, ki lahko katalizira le hidrolizo sečnine.

Zdaj smo ugotovili, kaj so encimi. Toda te snovi so lahko popolnoma različne. Zato so razvrščeni.

Razvrstitev encimov

Sodobna znanost pozna več kot dva tisoč encimov, a to nikakor ni natančna številka. Zaradi udobja so razdeljeni v šest glavnih skupin, odvisno od katalizirane reakcije.

  • Oksidoreduktaze so skupina encimov, ki sodelujejo pri redoks reakcijah. Praviloma delujejo bodisi kot darovalci ali akceptorji elektronov in vodikovih ionov. Ti encimi so zelo pomembni, saj sodelujejo v procesih celičnega in mitohondrijskega dihanja.
  • Transferaze so encimi, ki prenašajo atomske skupine z enega substrata na drugega. Sodelujte pri vmesnem metabolizmu.
  • Liaze - takšni encimi so sposobni odcepiti atomske skupine iz substrata brez hidrolitične reakcije. Kot rezultat takega procesa praviloma nastane molekula vode ali ogljikovega dioksida.
  • Hidrolaze so encimi, ki katalizirajo hidrolitično cepitev substrata z uporabo
  • Izomeraze – kot že ime pove, ti encimi katalizirajo prehod snovi iz ene izomerne oblike v drugo.
  • Ligaze so encimi, ki katalizirajo sintetične reakcije.

Kot lahko vidite, so encimi zelo pomembne snovi za telo, brez katerih so vitalni procesi preprosto nemogoči.

Različni kemični procesi so osnova življenja vsakega organizma. Pri njih imajo glavno vlogo encimi. Encimi ali encimi so naravni biokatalizatorji. V človeškem telesu aktivno sodelujejo pri procesu prebave hrane, delovanju centralnega živčnega sistema in spodbujanju rasti novih celic. Encimi so po svoji naravi beljakovine, namenjene pospeševanju različnih biokemičnih reakcij v telesu. Razgradnja beljakovin, maščob, ogljikovih hidratov in mineralov so procesi, pri katerih so encimi ena glavnih aktivnih sestavin.

Obstaja kar nekaj vrst encimov, od katerih je vsak zasnovan tako, da deluje na določeno snov. Proteinske molekule so edinstvene in se med seboj ne morejo nadomestiti. Njihovo delovanje zahteva določeno temperaturno območje. Za človeške encime je normalna telesna temperatura idealna. Kisik in sončna svetloba uničujeta encime.

Splošne značilnosti encimov

Encimi kot organske snovi beljakovinskega izvora delujejo na principu anorganskih katalizatorjev in pospešujejo reakcije v celicah, v katerih se sintetizirajo. Sinonim za ime takšnih beljakovinskih molekul so encimi. Skoraj vse reakcije v celicah potekajo s sodelovanjem specifičnih encimov. Razdeljeni so na dva dela. Prvi je neposredno beljakovinski del, ki ga predstavlja protein terciarne strukture in se imenuje apoencim, drugi je aktivno središče encima, imenovano koencim. Slednje so lahko organske / anorganske snovi in ​​prav on deluje kot glavni "pospeševalec" biokemičnih reakcij v celici. Oba dela tvorita eno samo beljakovinsko molekulo, imenovano holoencim.

Vsak encim je zasnovan tako, da deluje na določeno snov, imenovano substrat. Rezultat reakcije, ki se je zgodila, se imenuje produkt. Sama imena encimov so pogosto oblikovana na podlagi imena substrata z dodatkom končnice "-aza". Na primer, encim, namenjen razgradnji jantarne kisline (sukcinat), se imenuje sukcinat dehidrogenaza. Poleg tega je ime proteinske molekule odvisno od vrste reakcije, katere izvajanje zagotavlja. Tako so dehidrogenaze odgovorne za proces regeneracije in oksidacije, hidrolaze pa za cepitev kemičnih vezi.

Delovanje encimov različnih vrst je usmerjeno na določene substrate. To pomeni, da je sodelovanje beljakovinskih molekul v določenih biokemičnih reakcijah individualno. Vsak encim je povezan s svojim substratom in lahko deluje samo z njim. Za kontinuiteto te povezave je odgovoren apoencim.

Encimi se lahko nahajajo v prostem stanju v citoplazmi celice ali sodelujejo z bolj zapletenimi strukturami. Obstajajo tudi nekatere njihove vrste, ki delujejo zunaj celice. Sem spadajo na primer encimi, ki razgrajujejo beljakovine in škrob. Poleg tega lahko encime proizvajajo različni mikroorganizmi.


Za preučevanje encimov in procesov, ki se pojavljajo z njihovo udeležbo, je namenjeno ločeno področje biokemične znanosti - encimologija. Prvič so se pojavile informacije o posebnih beljakovinskih molekulah, ki delujejo na principu katalizatorjev, kot rezultat preučevanja prebavnih procesov in fermentacijskih reakcij, ki se pojavljajo v človeškem telesu. Pomemben prispevek k razvoju sodobne encimologije pripisuje L. Pasteurju, ki je verjel, da vse biokemične reakcije v telesu potekajo s sodelovanjem izključno živih celic. Nežive »udeležence« tovrstnih reakcij je prvi naznanil E. Buchner v začetku 20. stoletja. Takrat je raziskovalcu uspelo ugotoviti, da ekstrakt kvasa brez celic deluje kot katalizator v procesu fermentacije saharoze, čemur sledita sproščanje etilnega alkohola in ogljikovega dioksida. To odkritje je bilo odločilni zagon za podrobno študijo tako imenovanih katalizatorjev različnih biokemičnih procesov v telesu.

Že leta 1926 je bil izoliran prvi encim ureaza. Avtor odkritja je bil J. Sumner, uslužbenec univerze Cornell. Po tem so znanstveniki v desetletju izolirali številne druge encime in končno je bila dokazana beljakovinska narava vseh organskih katalizatorjev. Do danes svet pozna več kot 700 različnih encimov. Toda hkrati sodobna encimologija še naprej aktivno preučuje, izolira in preučuje lastnosti nekaterih vrst beljakovinskih molekul.

Encimi: beljakovinska narava

Poleg tega se encimi običajno delijo na preproste in kompleksne. Prve so spojine, sestavljene iz aminokislin, kot so tripsin, pepsin ali lizocim. Kompleksni encimi, kot je omenjeno zgoraj, so sestavljeni iz beljakovinskega dela z aminokislinami (apoencim) in nebeljakovinskega dela, imenovanega kofaktor. V bioreakcijah lahko sodelujejo le kompleksni encimi. Poleg tega so encimi, tako kot beljakovine, mono- in polimeri, torej so sestavljeni iz ene ali več podenot.

Splošne lastnosti encimov kot beljakovinskih struktur so:

  • učinkovitost delovanja, kar pomeni znatno pospeševanje kemičnih reakcij v telesu;
  • selektivnost na substrat in vrsto izvedene reakcije;
  • občutljivost na temperaturo, kislinsko-bazno ravnovesje in druge nespecifične fizikalno-kemijske dejavnike okolja, v katerem delujejo encimi;
  • občutljivost na delovanje kemičnih reagentov itd.


Glavna vloga encimov v človeškem telesu je pretvorba nekaterih snovi v druge, torej substratov v produkte. Delujejo kot katalizatorji v več kot 4 tisoč biokemičnih vitalnih reakcijah. Funkcije encimov so usmerjanje in uravnavanje presnovnih procesov. Kot anorganski katalizatorji lahko encimi močno pospešijo biološko reakcijo naprej in nazaj. Omeniti velja, da se med njihovim delovanjem kemično ravnotežje ne poruši. Reakcije, ki potekajo, zagotavljajo razgradnjo in oksidacijo hranil, ki vstopajo v celice. Vsaka beljakovinska molekula lahko izvede ogromno dejanj na minuto. Hkrati protein encimov, ki reagira z različnimi snovmi, ostane nespremenjen. Energijo, ki nastane pri oksidaciji hranilnih snovi, celica porabi na enak način kot produkte razgradnje snovi, ki so potrebne za sintezo organskih spojin.

Danes široko uporabo niso našli le encimski pripravki za medicinske namene. Encimi se uporabljajo tudi v živilski in tekstilni industriji, v sodobni farmakologiji.

Razvrstitev encimov

Na srečanju V Mednarodne biokemične zveze, ki je potekalo v Moskvi leta 1961, je bila sprejeta sodobna klasifikacija encimov. Ta razvrstitev pomeni njihovo razdelitev v razrede, odvisno od vrste reakcije, v kateri encim deluje kot katalizator. Poleg tega je vsak razred encimov razdeljen na podrazrede. Za njihovo označevanje se uporablja koda štirih številk, ločenih s pikami:

  • prva številka označuje reakcijski mehanizem, pri katerem encim deluje kot katalizator;
  • druga številka označuje podrazred, ki mu pripada encim;
  • tretja številka je podrazred opisanega encima;
  • četrta pa je zaporedna številka encima v podrazredu, ki mu pripada.

V sodobni klasifikaciji encimov je skupno šest razredov encimov, in sicer:

  • Oksidoreduktaze so encimi, ki delujejo kot katalizatorji pri različnih redoks reakcijah, ki se pojavljajo v celicah. Ta razred vključuje 22 podrazredov.
  • Transferaze so razred encimov z 9 podrazredi. Vključuje encime, ki zagotavljajo transportne reakcije med različnimi substrati, encime, ki sodelujejo pri reakcijah medsebojne pretvorbe snovi, pa tudi pri nevtralizaciji različnih organskih spojin.
  • Hidrolaze so encimi, ki prekinejo intramolekularne vezi substrata tako, da nanj pritrdijo molekule vode. Ta razred ima 13 podrazredov.
  • Liaze so razred, ki vsebuje samo kompleksne encime. Ima sedem podrazredov. Encimi, ki spadajo v ta razred, delujejo kot katalizatorji v reakcijah prekinitve C-O, C-C, C-N in drugih vrst organskih vezi. Tudi encimi razreda liaz sodelujejo v reverzibilnih biokemičnih reakcijah cepitve na nehidrolitični način.
  • Izomeraze so encimi, ki delujejo kot katalizatorji v kemičnih procesih izomernih transformacij, ki se pojavljajo v eni molekuli. Tako kot v prejšnjem razredu vključujejo le kompleksne encime.
  • Ligaze, sicer sintetaze, so razred, ki vključuje šest podrazredov in predstavlja encime, ki katalizirajo proces spajanja dveh molekul pod vplivom ATP.


Sestava encimov združuje ločena področja, ki so odgovorna za izvajanje določenih funkcij. Torej, v sestavi encimov so praviloma izolirani aktivni in alosterični centri. Slednjega, mimogrede, ne najdemo v vseh beljakovinskih molekulah. Aktivno mesto je kombinacija aminokislinskih ostankov, ki so odgovorni za stik s substratom in katalizo. Aktivni center pa je razdeljen na dva dela: sidrni in katalitični. Encimi, sestavljeni iz več monomerov, lahko vsebujejo več kot eno aktivno mesto.

Alosterični center je odgovoren za delovanje encimov. Ta del encimov je dobil ime zaradi dejstva, da njegova prostorska konfiguracija nima nobene zveze z molekulo substrata. Sprememba hitrosti reakcije, ki se pojavi s sodelovanjem encima, je določena z vezavo različnih molekul na alosterični center. Encimi, ki vsebujejo alosterične centre v svoji sestavi, so polimerni proteini.

Mehanizem delovanja encimov

Delovanje encimov lahko razdelimo na več stopenj, zlasti:

  • prva stopnja vključuje pritrditev substrata na encim, zaradi česar nastane kompleks encim-substrat;
  • druga faza je pretvorba nastalega kompleksa v enega ali več prehodnih kompleksov hkrati;
  • tretja faza je tvorba kompleksa encim-produkt;
  • in končno, četrta stopnja vključuje ločitev končnega produkta reakcije in encima, ki ostane nespremenjen.

Poleg tega se lahko delovanje encimov pojavi s sodelovanjem različnih mehanizmov katalize. Tako sta izolirani kislinsko-bazična in kovalentna kataliza. V prvem primeru v reakciji sodelujejo encimi, ki v svojem aktivnem središču vsebujejo specifične aminokislinske ostanke. Takšne skupine encimov so odlični katalizatorji številnih reakcij v telesu. Kovalentna kataliza vključuje delovanje encimov, ki ob stiku s substrati tvorijo nestabilne komplekse. Rezultat takšnih reakcij je tvorba produktov z intramolekularnimi prerazporeditvami.

Obstajajo tudi tri glavne vrste encimskih reakcij:

  • "Ping-pong" je reakcija, pri kateri se encim združi z enim substratom, od njega si izposodi določene snovi, nato pa v interakciji z drugim substratom in mu da nastale kemične skupine.
  • Zaporedne reakcije pomenijo zaporedno dodajanje enega in nato drugega substrata encimu, zaradi česar nastane tako imenovani "trojni kompleks", v katerem pride do katalize.
  • Naključne interakcije so reakcije, pri katerih substrati naključno sodelujejo z encimom, po katalizi pa se odcepijo v istem vrstnem redu.


Delovanje encimov je nestabilno in je v veliki meri odvisno od različnih okoljskih dejavnikov, v katerih morajo delovati. Torej so glavni indikatorji aktivnosti encimov dejavniki notranjih in zunanjih učinkov na celico. Aktivnost encimov se spreminja v katalih, kar kaže na količino encima, ki na sekundo pretvori 1 mol substrata, s katerim je v interakciji. Mednarodna merska enota je E, ki kaže količino encima, ki lahko pretvori 1 µmol substrata v 1 minuti.

Inhibicija encimov: proces

Ena glavnih smeri sodobne medicine in zlasti encimologije je razvoj metod za nadzor hitrosti presnovnih reakcij, ki se pojavljajo s sodelovanjem encimov. Inhibicija se običajno imenuje zmanjšanje aktivnosti encimov z uporabo različnih spojin. V skladu s tem se snov, ki zagotavlja specifično zmanjšanje aktivnosti beljakovinskih molekul, imenuje inhibitor. Obstajajo različne vrste zaviranja. Torej, odvisno od moči vezave encima z inhibitorjem, je proces njihove interakcije lahko reverzibilen in s tem nepovraten. In odvisno od tega, kako zaviralec deluje na aktivno mesto encima, je proces inhibicije lahko konkurenčen ali nekonkurenčen.

Aktivacija encimov v telesu

Za razliko od inhibicije, aktivacija encimov pomeni povečanje njihovega delovanja v tekočih reakcijah. Snovi, ki vam omogočajo doseganje želenega rezultata, se imenujejo aktivatorji. Takšne snovi so lahko organske ali anorganske narave. Kot organski aktivatorji lahko na primer delujejo žolčne kisline, glutation, enterokinaza, vitamin C, različni tkivni encimi itd. Kot anorganski aktivatorji se lahko uporabljajo pepsinogen in ioni različnih kovin, največkrat dvovalentnih.


Različni encimi, reakcije, ki se pojavljajo z njihovo udeležbo, pa tudi njihov rezultat, so našli široko uporabo na različnih področjih. Že vrsto let se delovanje encimov aktivno uporablja v živilski, usnjarski, tekstilni, farmacevtski in mnogih drugih industrijah. Na primer, s pomočjo naravnih encimov raziskovalci poskušajo povečati učinkovitost alkoholne fermentacije pri proizvodnji alkoholnih pijač, izboljšati kakovost hrane, razviti nove metode hujšanja itd. Vendar je treba omeniti, da uporaba encimov različne industrije v primerjavi z uporabo kemičnih katalizatorjev bistveno izgubi. Konec koncev je glavna težava pri izvajanju takšne naloge v praksi toplotna nestabilnost encimov in njihova povečana občutljivost na različne dejavnike. Prav tako je nemogoče ponovno uporabiti encime v proizvodnji zaradi težav pri ločevanju od končnih produktov izvedenih reakcij.

Poleg tega je delovanje encimov našlo svojo aktivno uporabo v medicini, kmetijski in kemični industriji. Poglejmo podrobneje, kako in kje je mogoče uporabiti delovanje encimov:

    Prehrambena industrija. Vsi vedo, da mora dobro testo pri pečenju vzhajati in nabrekati. Vendar vsi ne razumejo natančno, kako se to zgodi. V moki, iz katere je narejeno testo, je veliko različnih encimov. Torej je amilaza v sestavi moke vključena v proces razgradnje škroba, v katerem se aktivno sprošča ogljikov dioksid, kar prispeva k tako imenovanemu "nabrekanju" testa. Lepljivost testa in zadrževanje CO2 v njem zagotavlja delovanje encima, imenovanega proteaza, ki ga najdemo tudi v moki. Izkazalo se je, da je tako. preproste stvari, kot je priprava testa za peko, vključujejo zapletene kemične procese. Tudi nekateri encimi, reakcije, ki se pojavljajo z njihovo udeležbo, so pridobili posebno povpraševanje na področju proizvodnje alkohola. V kvasu se uporabljajo različni encimi, ki zagotavljajo kakovost procesa fermentacije alkohola. Poleg tega nekateri encimi (na primer papain ali pepsin) pomagajo raztapljati usedline v alkoholnih pijačah. Encimi se aktivno uporabljajo tudi pri proizvodnji fermentiranih mlečnih izdelkov in sira.

    V usnjarski industriji se encimi uporabljajo za učinkovito razgradnjo beljakovin, kar je najpomembnejše pri odstranjevanju obstojnih madežev iz različnih živil, krvi ipd.

    Celulaza se lahko uporablja pri proizvodnji detergentov za pranje perila. Toda pri uporabi takšnih praškov, da bi dosegli navedeni rezultat, je treba upoštevati dovoljeni temperaturni režim pranja.

Poleg tega se pri proizvodnji krmnih dodatkov uporabljajo encimi za povečanje njihove hranilne vrednosti, hidroliziranje beljakovin in neškrobnih polisaharidov. V tekstilni industriji encimi omogočajo spreminjanje površinskih lastnosti tekstila, v industriji celuloze in papirja pa odstranjevanje črnila in tonerjev med recikliranjem papirja.

Ogromna vloga encimov v življenju sodobnega človeka je nesporna. Njihove lastnosti že danes aktivno uporabljajo različna področja, nenehno pa se iščejo tudi nove aplikacije edinstvenih lastnosti in funkcij encimov.

Človeški encimi in dedne bolezni

Številne bolezni se razvijejo v ozadju encimopatij - kršitev funkcij encimov. Razdelite primarne in sekundarne encimopatije. Primarne motnje so dedne, sekundarne - pridobljene. Dedne encimopatije običajno uvrščamo med presnovne bolezni. Dedovanje genetskih okvar ali zmanjšane aktivnosti encimov poteka pretežno na avtosomno recesivni način. Na primer, bolezen, kot je fenilketonurija, je posledica okvare encima, kot je fenilalanin-4-monooksigenaza. Ta encim je običajno odgovoren za pretvorbo fenilalanina v tirozin. Zaradi motenj v delovanju encima pride do kopičenja nenormalnih presnovkov fenilalanina, ki so strupeni za telo.

Omenijo se tudi encimopatije, katerih razvoj je posledica kršitve presnove purinskih baz in posledično stabilnega povečanja ravni sečne kisline v krvi. Galaktozemija je še ena bolezen, ki jo povzroča dedna disfunkcija encimov. Ta patologija se razvije zaradi kršitve presnove ogljikovih hidratov, pri kateri telo ne more pretvoriti galaktoze v glukozo. Posledica takšne kršitve je kopičenje galaktoze in njenih presnovnih produktov v celicah, kar vodi do poškodb jeter, centralnega živčnega sistema in drugih vitalnih telesnih sistemov. Glavne manifestacije galaktozemije so driska, bruhanje, ki se pojavijo takoj po rojstvu otroka, obstruktivna zlatenica, siva mrena ter zapoznel telesni in intelektualni razvoj.

Med dedne encimopatije, sicer imenovane encimopatije, spadajo tudi različne glikogenoze in lipidoze. Razvoj takšnih motenj je posledica nizke encimske aktivnosti v človeškem telesu ali njene popolne odsotnosti. Dedne presnovne okvare praviloma spremlja razvoj bolezni z različnimi stopnjami resnosti. Hkrati pa so nekatere encimopatije lahko asimptomatske in se ugotovijo šele, ko se izvedejo ustrezni diagnostični postopki. Toda na splošno se prvi simptomi dednih presnovnih motenj pojavijo že v zgodnjem otroštvu. To se manj pogosto zgodi pri starejših otrocih in še bolj pri odraslih.

Pri diagnozi dednih encimopatij igra pomembno vlogo genealoška metoda raziskovanja. Hkrati strokovnjaki v laboratoriju preverjajo reakcije encimov. Dedna fermentopatija lahko povzroči motnje v proizvodnji hormonov, ki so še posebej pomembni za polno delovanje telesa. Na primer, skorja nadledvične žleze proizvaja glukokortikoide, ki so odgovorni za uravnavanje presnove ogljikovih hidratov, mineralokortikoide, ki sodelujejo pri presnovi vode in soli, pa tudi androgene hormone, ki neposredno vplivajo na razvoj sekundarnih spolnih značilnosti pri mladostnikih. Tako lahko kršitev proizvodnje teh hormonov povzroči razvoj številnih patologij različnih organskih sistemov.


Proces predelave hrane v človeškem telesu poteka s sodelovanjem različnih prebavnih encimov. V procesu prebave hrane se vse snovi razgradijo na majhne molekule, saj lahko le nizkomolekularne spojine prodrejo v črevesno steno in se absorbirajo v krvni obtok. Posebno vlogo v tem procesu imajo encimi, ki razgrajujejo beljakovine do aminokislin, do glicerola in maščobnih kislin ter škroba do sladkorjev. Razgradnjo beljakovin zagotavlja delovanje encima pepsina, ki ga vsebuje glavni organ prebavnega sistema - želodec. Del prebavnih encimov v črevesju proizvaja trebušna slinavka. Ti vključujejo zlasti:

  • tripsin in kimotripsin, katerih glavni namen je hidroliza beljakovin;
  • amilaza - encimi, ki razgrajujejo maščobe;
  • lipaza - prebavni encimi, ki razgrajujejo škrob.

Prebavni encimi, kot so tripsin, pepsin, kimotripsin, nastajajo v obliki proencimov in šele po vstopu v želodec in črevesje postanejo aktivni. Ta lastnost ščiti tkiva želodca in trebušne slinavke pred njihovimi agresivnimi učinki. Poleg tega je notranja lupina teh organov dodatno prekrita s plastjo sluzi, kar zagotavlja njihovo še večjo varnost.

Nekateri prebavni encimi se proizvajajo tudi v tankem črevesu. Za predelavo celuloze, ki vstopi v telo skupaj z rastlinsko hrano, je odgovoren encim s soglasnim imenom celulaza. Z drugimi besedami, skoraj vsak del gastrointestinalnega trakta proizvaja prebavne encime, od žlez slinavk do debelega črevesa. Vsaka vrsta encima opravlja svoje funkcije, skupaj zagotavlja kakovostno prebavo hrane in popolno absorpcijo vseh koristnih snovi v telesu.

encimi trebušne slinavke

Trebušna slinavka je organ mešanega izločanja, torej opravlja tako endo- kot eksogene funkcije. Trebušna slinavka, kot je navedeno zgoraj, proizvaja številne encime, ki se aktivirajo pod vplivom žolča, ki skupaj z encimi vstopi v prebavne organe. Encimi trebušne slinavke so odgovorni za razgradnjo maščob, beljakovin in ogljikovih hidratov v preproste molekule, ki lahko preidejo skozi celično membrano v krvni obtok. Tako, zahvaljujoč encimom trebušne slinavke, pride do popolne asimilacije koristnih snovi, ki vstopajo v telo skupaj s hrano. Poglejmo podrobneje delovanje encimov, ki jih sintetizirajo celice tega organa gastrointestinalnega trakta:

  • amilaza skupaj z encimi tankega črevesa, kot so maltaza, invertaza in laktaza, zagotavljajo proces za razgradnjo kompleksnih ogljikovih hidratov;
  • proteaze, ki jih v človeškem telesu sicer imenujemo proteolitični encimi, predstavljajo tripsin, karboksipeptidaza in elastaza in so odgovorne za razgradnjo beljakovin;
  • nukleaze - encimi trebušne slinavke, ki jih predstavljata deoksiribonukleaza in ribonukleaza, ki delujejo na aminokisline RNA, DNK;
  • lipaza je encim trebušne slinavke, ki je odgovoren za pretvorbo maščob v maščobne kisline.

Trebušna slinavka sintetizira tudi fosfolipazo, esterazo in alkalno fosfatazo.

Najnevarnejši v aktivni obliki so proteolitični encimi, ki jih proizvaja telo. Če je moten proces njihove proizvodnje in sproščanja v druge organe prebavnega sistema, se encimi aktivirajo neposredno v trebušni slinavki, kar vodi v razvoj akutnega pankreatitisa in s tem povezanih zapletov. Inhibitorji proteolitičnih encimov, ki lahko upočasnijo njihovo delovanje, so polipeptid trebušne slinavke in glukagon, somatostatin, peptid YY, enkefalin in pankreastatin. Ti zaviralci lahko zavirajo proizvodnjo encimov trebušne slinavke, tako da vplivajo na aktivne elemente prebavnega sistema.


V tankem črevesu potekajo glavni procesi prebave hrane, ki vstopa v telo. V tem delu gastrointestinalnega trakta se sintetizirajo tudi encimi, katerih aktivacijski proces poteka v povezavi z encimi trebušne slinavke in žolčnika. Tanko črevo je del prebavnega trakta, kjer potekajo končne faze hidrolize hranil, ki vstopajo v telo skupaj s hrano. Sintetizira različne encime, ki razgrajujejo oligo- in polimere v monomere, ki jih sluznica tankega črevesa zlahka absorbira in pridejo v limfo in krvni obtok.

Pod vplivom encimov tankega črevesa poteka proces cepitve beljakovin, ki so se v želodcu predhodno spremenile v aminokisline, zapletenih ogljikovih hidratov v monosaharide, maščob v maščobne kisline in glicerol. V sestavi črevesnega soka je več kot 20 vrst encimov, ki sodelujejo v procesu prebave hrane. S sodelovanjem encimov trebušne slinavke in črevesja je zagotovljen popoln razvoj himusa (delno prebavljene hrane). Vsi procesi v tankem črevesu se pojavijo v 4 urah po vstopu himusa v ta del prebavnega trakta.

Pomembno vlogo pri prebavi hrane v tankem črevesu igra žolč, ki med prebavo pride v dvanajstnik. V samem žolču ni encimov, vendar ta biološka tekočina krepi delovanje encimov. Najpomembnejši žolč je za razgradnjo maščob, ki jih pretvori v emulzijo. Tako emulgirana maščoba se pod vplivom encimov veliko hitreje razgradi. Maščobne kisline se v interakciji z žolčnimi kislinami pretvorijo v lahko topne spojine. Poleg tega izločanje žolča spodbuja črevesno gibljivost in proizvodnjo prebavnega soka s strani trebušne slinavke.

Črevesni sok sintetizirajo žleze, ki se nahajajo v sluznici tankega črevesa. Sestava takšne tekočine vsebuje prebavne encime, pa tudi enterokinazo, namenjeno aktiviranju delovanja tripsina. Poleg tega črevesni sok vsebuje encim, imenovan erepsin, ki je potreben za zadnji korak pri razgradnji beljakovin, encimov, ki delujejo na različne vrste ogljikovih hidratov (na primer amilaze in laktaze), in lipaze, namenjene pretvorbi maščob.

želodčni encimi

Proces prebave hrane poteka po fazah v vsakem delu prebavil. Torej se začne v ustni votlini, kjer hrano zdrobijo zobje in jo pomešajo s slino. Slina vsebuje encime, ki razgrajujejo sladkor in škrob. Po ustni votlini zdrobljena hrana vstopi v požiralnik v želodec, kjer se začne naslednja faza njene prebave. Glavni želodčni encim je pepsin, namenjen pretvorbi beljakovin v peptide. Tudi v želodcu je želatinaza - encim, proces cepitve kolagena in želatine, za katerega je glavna naloga. Poleg tega je hrana v votlini tega organa izpostavljena delovanju amilaze oziroma lipaze, ki razgrajujeta škrob in maščobe.

Sposobnost telesa, da pridobi vsa potrebna hranila, je odvisna od kakovosti prebavnega procesa. Razdelitev kompleksnih molekul na veliko preprostih zagotavlja njihovo nadaljnjo absorpcijo v krvni in limfni tok na naslednjih stopnjah prebave v drugih delih prebavil. Nezadostna proizvodnja želodčnih encimov lahko povzroči razvoj različnih bolezni.


Jetrni encimi so velikega pomena za potek različnih biokemičnih procesov v telesu. Funkcije beljakovinskih molekul, ki jih proizvaja ta organ, so tako številne in raznolike, da so vsi jetrni encimi običajno razdeljeni v tri glavne skupine:

  • Sekretorni encimi, namenjeni uravnavanju procesa strjevanja krvi. Ti vključujejo holinesterazo in protrombinazo.
  • Jetrni indikatorski encimi, vključno z aspartat aminotransferazo, skrajšano kot AST, alanin aminotransferazo, z ustrezno oznako ALT, in laktat dehidrogenazo, LDH. Našteti encimi signalizirajo poškodbe tkiv organa, v katerih se hepatociti uničijo, "zapustijo" jetrne celice in vstopijo v krvni obtok;
  • Izločevalne encime proizvajajo jetra in zapustijo organ z žolčnim znojem. Ti encimi vključujejo alkalno fosfatazo. S kršitvijo odtoka žolča iz organa se poveča raven alkalne fosfataze.

Kršitev delovanja nekaterih jetrnih encimov v prihodnosti lahko privede do razvoja različnih bolezni ali signalizira njihovo prisotnost v sedanjem času.

Eden najbolj informativnih testov za bolezni jeter je biokemija krvi, ki vam omogoča določitev ravni indikatorskih encimov AST, ATL. Torej so normalni kazalniki aspartat aminotransferaze za žensko 20-40 U / l, za močnejši spol - 15-31 U / l. Povečanje aktivnosti tega encima lahko kaže na poškodbe hepatocitov mehanske ali nekrotične narave. Vsebnost alanin aminotransferaze v normi ne sme presegati 12-32 U / l pri ženskah, za moške pa se za normalen šteje kazalnik aktivnosti ALT v območju 10-40 U / l. Desetkratno povečanje aktivnosti ALT lahko kaže na razvoj nalezljivih bolezni organa in celo dolgo pred pojavom prvih simptomov.

Za diferencialno diagnozo se praviloma uporabljajo dodatne študije aktivnosti jetrnih encimov. V ta namen je mogoče opraviti analizo za LDH, GGT in GlDH:

    Norma aktivnosti laktat dehidrogenaze je kazalnik v razponu od 140-350 U / l.

    Povišane ravni GDH so lahko znak distrofičnih lezij organa, hude zastrupitve, bolezni nalezljive narave ali onkologije. Največji dovoljeni kazalnik takega encima za ženske je 3,0 U / l, za moške pa 4,0 U / l.

    Norma aktivnosti encimov GGT za moške je do 55 U / l, za ženske - do 38 U / l. Odstopanja od te norme lahko kažejo na razvoj sladkorne bolezni, pa tudi bolezni žolčevodov. V tem primeru se lahko indeks encimske aktivnosti desetkrat poveča. Poleg tega se GGT v sodobni medicini uporablja za določanje alkoholne hepatoze.

Encimi, ki jih sintetizirajo jetra, imajo različne funkcije. Torej se nekateri od njih skupaj z žolčem izločajo iz telesa skozi žolčevode in aktivno sodelujejo v procesu prebave hrane. Osupljiv primer tega je alkalna fosfataza. Normalni kazalnik aktivnosti tega encima v krvi mora biti v območju 30-90 U / l. Omeniti velja, da lahko pri moških ta številka doseže 120 U / l (z intenzivnimi presnovnimi procesi se lahko številka poveča).

Krvni encimi

Določanje aktivnosti encimov in njihove vsebnosti v telesu je ena glavnih diagnostičnih metod pri ugotavljanju različnih bolezni. Tako lahko krvni encimi, ki jih vsebuje njena plazma, kažejo na razvoj jetrnih patologij, vnetnih in nekrotičnih procesov v tkivnih celicah, bolezni srčno-žilnega sistema itd. Krvne encime običajno delimo v dve skupini. V prvo skupino spadajo encimi, ki jih nekateri organi sproščajo v krvno plazmo. Na primer, jetra proizvajajo tako imenovane predhodnike encimov, ki so potrebni za delovanje koagulacijskega sistema krvi.

Druga skupina ima veliko večje število krvnih encimov. V telesu zdrave osebe takšne beljakovinske molekule nimajo fiziološkega pomena v krvni plazmi, saj delujejo izključno na znotrajcelični ravni v organih in tkivih, ki jih proizvajajo. Običajno mora biti aktivnost takih encimov nizka in konstantna. Ko so celice poškodovane, kar spremljajo različne bolezni, se encimi, ki jih vsebujejo, sprostijo in vstopijo v krvni obtok. Razlog za to so lahko vnetni in nekrotični procesi. V prvem primeru se sproščanje encimov pojavi zaradi kršitve prepustnosti celične membrane, v drugem - zaradi kršitve celovitosti celic. Hkrati je višja kot je raven encimov v krvi, večja je stopnja poškodbe celic.

Biokemijska analiza vam omogoča, da določite aktivnost določenih encimov v krvni plazmi. Aktivno se uporablja pri diagnostiki različnih bolezni jeter, srca, skeletnih mišic in drugih vrst tkiv v človeškem telesu. Poleg tega tako imenovana encimska diagnostika pri ugotavljanju določenih bolezni upošteva subcelično lokalizacijo encimov. Rezultati takšnih študij nam omogočajo, da natančno ugotovimo, kateri procesi se pojavljajo v telesu. Torej, pri vnetnih procesih v tkivih imajo krvni encimi citosolno lokalizacijo, pri nekrotičnih lezijah pa se določi prisotnost jedrskih ali mitohondrijskih encimov.

Treba je opozoriti, da povečanje vsebnosti encimov v krvi ni vedno posledica poškodb tkiva. Aktivno patološko proliferacijo tkiv v telesu, zlasti z rakom, povečano proizvodnjo določenih encimov ali kršitev izločevalne sposobnosti ledvic, je mogoče določiti tudi s povečano vsebnostjo določenih encimov v krvi.


V sodobni medicini je posebno mesto namenjeno uporabi različnih encimov v diagnostične in terapevtske namene. Tudi encimi so našli svojo uporabo kot specifični reagenti, ki omogočajo natančno določanje različnih snovi. Na primer, pri izvajanju analize za določanje ravni glukoze v urinu in krvnem serumu sodobni laboratoriji uporabljajo glukozno oksidazo. Ureaza se uporablja za oceno kvantitativne vsebnosti sečnine v urinu in krvnih preiskavah. Različne vrste dehidrogenaz omogočajo natančno določitev prisotnosti različnih substratov (laktat, piruvat, etilni alkohol itd.).

Visoka imunogenost encimov bistveno omejuje njihovo uporabo v terapevtske namene. Toda kljub temu se aktivno razvija tako imenovana encimska terapija, ki uporablja encime (pripravke z njihovo vsebino) kot sredstvo za nadomestno zdravljenje ali element kompleksnega zdravljenja. Nadomestno zdravljenje se uporablja za bolezni prebavil, katerih razvoj je posledica nezadostne proizvodnje prebavnega soka. Pri pomanjkanju encimov trebušne slinavke lahko njihovo pomanjkanje nadomestimo s peroralnim dajanjem zdravil, v katerih so prisotni.

Kot dodaten element pri kompleksnem zdravljenju se encimi lahko uporabljajo pri različnih boleznih. Na primer, takšni proteolitični encimi, kot sta tripsin in kimotripsin, se uporabljajo pri zdravljenju gnojnih ran. Pri zdravljenju adenovirusnega konjunktivitisa ali herpetičnega keratitisa uporabljamo pripravke z encimoma deoksiribonukleazo in ribonukleazo. Encimski pripravki se uporabljajo tudi pri zdravljenju tromboze in trombembolije, onkoloških bolezni itd. Njihova uporaba je pomembna za resorpcijo opeklin in pooperativnih brazgotin.

Uporaba encimov v sodobni medicini je zelo raznolika in to področje se nenehno razvija, kar nam omogoča nenehno iskanje novih in učinkovitejših metod zdravljenja določenih bolezni.

>>> Encimi

Kaj veš o encimih? Ali iz njih nastajajo tablete, ki jih vedno oglašujejo po televiziji? Ali pomagajo prebaviti goro ocvrtega piščanca in pite? Ni preveč informacij. Želite izvedeti več? Preberite ta članek.

Encimi so snovi, brez katerih so številni procesi v telesu nemogoči. Pravzaprav encimi ne sodelujejo samo pri prebavi hrane, ampak tudi pri delu osrednjega živčnega sistema, v procesih rasti novih celic.
Encimi so beljakovine. Vsebujejo pa tudi mineralne soli. Encimov je veliko in vsak ima povsem edinstven učinek na ozek nabor snovi. Encimi se med seboj ne morejo nadomestiti.

Encimi lahko delujejo le pri temperaturah, ki ne presegajo štiriinpetdeset stopinj. Toda prenizke temperature tudi ne prispevajo k njihovi aktivnosti. Konec koncev, encimi "delujejo" v človeškem telesu in zanje je optimalna telesna temperatura. Sončna svetloba in kisik sta škodljiva za encime. Presnova maščob, beljakovin, mineralov in ogljikovih hidratov poteka le ob prisotnosti encimov.

Encimi delujejo v črevesju. Hkrati vitamin E pomaga encimom priti v črevesje v nespremenjenem stanju. Delovanje encimov znatno zmanjša telesne stroške energije za predelavo hrane. Če niste ljubitelj surovega sadja in zelenjave, potem najverjetneje vaše telo ne proizvaja dovolj encimov.

Vsi encimi so razdeljeni v tri glavne skupine: amilazo, lipazo in proteazo.
encim amilaze potrebno za predelavo ogljikovih hidratov. Pod vplivom amilaze se ogljikovi hidrati uničijo in se zlahka absorbirajo v kri. Amilaza je prisotna tako v slini kot v črevesju. Tudi amilaza se razlikuje. Vsaka vrsta sladkorja ima svojo vrsto tega encima.

Lipaza- To so encimi, ki so prisotni v želodčnem soku in jih proizvaja trebušna slinavka. Lipaza je bistvena za absorpcijo maščob v telesu.

Proteaza- To je skupina encimov, ki so prisotni v želodčnem soku in jih proizvaja tudi trebušna slinavka. Poleg tega je v črevesju prisotna tudi proteaza. Proteaza je bistvena za razgradnjo beljakovin.

Obstajajo encimi, ki sprožijo presnovne procese znotraj celic. V telesu praktično ni takšnega sistema, ki ne bi proizvajal lastnih encimov. Obstajajo tudi živila, ki imajo svoje encime. To so avokado, ananas, papaja, mango, banane in različna kaljena zrna.

Telo proizvaja tudi tako imenovane proteolitske encime, ki ne sodelujejo le pri prebavi, ampak tudi lajšajo vnetja. Ti encimi vključujejo pankreatin, pepsin, renin, tripsin in kimotripsin.

Najpogostejši v dozirni obliki je encim pankreatin. Uporablja se v primeru pomanjkanja encimov v telesu, za lažjo prebavo hrane, pri alergijah na hrano, pri različnih hudih imunskih motnjah, pa tudi pri drugih kompleksnih notranjih boleznih.

Če imate pomanjkanje encimov, je bolje uporabiti zdravila, ki vsebujejo več encimov hkrati. Vendar pa obstajajo pripravki, ki vsebujejo samo en encim. Običajno je treba encimske pripravke jemati s hrano, včasih pa je bolj učinkovito po obroku. Zdravila, ki vsebujejo encime, je treba hraniti v hladilniku.

Encimske pripravke lahko varno imenujemo prehranska dopolnila (biološko aktivni dodatki). A še vedno jih ni vredno nenadzorovano uporabljati dolgo časa. Bolje je, da se posvetujete z zdravnikom.

Preberi več:

















Zgodovina študija

Termin encim ki ga je v 17. stoletju predlagal kemik van Helmont, ko je razpravljal o mehanizmih prebave.

V kon. XVIII - zgodaj. 19. stoletje je bilo že znano, da se meso prebavi z želodčnim sokom, škrob pa se pod delovanjem sline pretvori v sladkor. Vendar pa mehanizem teh pojavov ni bil znan.

Razvrstitev encimov

Glede na vrsto kataliziranih reakcij so encimi razdeljeni v 6 razredov glede na hierarhično klasifikacijo encimov (KF, - Enzyme Comission code). Razvrstitev je predlagala Mednarodna zveza za biokemijo in molekularno biologijo (International Union of Biochemistry and Molecular Biology). Vsak razred vsebuje podrazrede, zato je encim opisan z nizom štirih številk, ločenih s pikami. Na primer, pepsin ima ime EC 3.4.23.1. Prva številka v grobem opisuje mehanizem reakcije, ki jo katalizira encim:

  • CF 1: oksidoreduktaza ki katalizirajo oksidacijo ali redukcijo. Primer: katalaza, alkoholna dehidrogenaza.
  • CF 2: Transferaze ki katalizirajo prenos kemičnih skupin z ene substratne molekule na drugo. Med transferazami se posebej razlikujejo kinaze, ki prenašajo fosfatno skupino praviloma iz molekule ATP.
  • CF 3: Hidrolaze ki katalizirajo hidrolizo kemičnih vezi. Primer: esteraze, pepsin, tripsin, amilaza, lipoprotein lipaza.
  • CF 4: Liase, ki katalizira prekinitev kemičnih vezi brez hidrolize s tvorbo dvojne vezi v enem od produktov.
  • CF 5: Izomeraze, ki katalizirajo strukturne ali geometrijske spremembe v molekuli substrata.
  • CF 6: Ligaze, ki katalizira nastanek kemičnih vezi med substrati zaradi hidrolize ATP. Primer: DNK polimeraza.

Kinetične raziskave

Najpreprostejši opis kinetika encimske reakcije z enim substratom je Michaelis-Mentenova enačba (glej sliko). Do danes je bilo opisanih več mehanizmov delovanja encimov. Na primer, delovanje številnih encimov je opisano s shemo mehanizma "ping-pong".

V letih 1972-1973. nastal je prvi kvantno-mehanski model encimske katalize (avtorji M. V. Volkenshtein, R. R. Dogonadze, Z. D. Urushadze in drugi).

Zgradba in mehanizem delovanja encimov

Aktivnost encimov določa njihova tridimenzionalna struktura.

Tako kot vse beljakovine se encimi sintetizirajo kot linearna veriga aminokislin, ki se zloži na poseben način. Vsako aminokislinsko zaporedje se zloži na poseben način in nastala molekula (proteinska globula) ima edinstvene lastnosti. Več beljakovinskih verig je mogoče združiti v proteinski kompleks. Terciarna struktura beljakovin se uniči pri segrevanju ali izpostavljenosti določenim kemikalijam.

Aktivno mesto encimov

V aktivnem centru pogojno dodelite:

  • katalitični center - neposredno kemično interakcijo s substratom;
  • vezno središče (kontaktno ali "sidrno" mesto) - zagotavlja specifično afiniteto za substrat in tvorbo kompleksa encim-substrat.

Za katalizacijo reakcije se mora encim vezati na enega ali več substratov. Beljakovinska veriga encima je zložena tako, da na površini globule nastane vrzel ali depresija, kamor se vežejo substrati. To območje imenujemo mesto vezave substrata. Običajno sovpada z aktivnim mestom encima ali se nahaja blizu njega. Nekateri encimi vsebujejo tudi vezavna mesta za kofaktorje ali kovinske ione.

Encim se veže na substrat:

  • čisti substrat iz vodnega "krznenega plašča"
  • razporedi reakcijske molekule substrata v prostoru na način, ki je potreben za potek reakcije
  • pripravi na reakcijo (na primer polarizira) molekule substrata.

Običajno pride do vezave encima na substrat zaradi ionskih ali vodikovih vezi, redko zaradi kovalentnih vezi. Na koncu reakcije se njen produkt (ali produkti) loči od encima.

Posledično encim zmanjša aktivacijsko energijo reakcije. To je zato, ker v prisotnosti encima reakcija poteka po drugačni poti (pravzaprav pride do drugačne reakcije), na primer:

V odsotnosti encima:

  • A+B = AB

V prisotnosti encima:

  • A+F = AF
  • AF+V = AVF
  • AVF \u003d AV + F

kjer je A, B - substrati, AB - reakcijski produkt, F - encim.

Encimi sami ne morejo zagotoviti energije za endergonične reakcije (ki zahtevajo energijo). Zato jih encimi, ki izvajajo takšne reakcije, povežejo z eksergoničnimi reakcijami, ki se nadaljujejo s sproščanjem več energije. Na primer, reakcije sinteze biopolimerov so pogosto povezane z reakcijo hidrolize ATP.

Za aktivne centre nekaterih encimov je značilen pojav kooperativnosti.

Posebnost

Encimi običajno kažejo visoko specifičnost za svoje substrate (substratna specifičnost). To dosežemo z delno komplementarnostjo oblike, porazdelitve naboja in hidrofobnih regij na molekuli substrata in na mestu vezave substrata na encimu. Encimi običajno kažejo tudi visoko stopnjo stereospecifičnosti (tvorijo samo enega od možnih stereoizomerov kot produkt ali uporabljajo samo en stereoizomer kot substrat), regioselektivnost (tvorijo ali pretrgajo kemično vez samo v enem od možnih položajev substrata) in kemoselektivnost (katalizira samo eno kemično reakcijo) več možnih pogojev za te pogoje). Kljub splošni visoki stopnji specifičnosti sta lahko stopnja substratne in reakcijske specifičnosti encimov različni. Na primer, endopeptidaza tripsin prekine samo peptidno vez po argininu ali lizinu, razen če jima sledi prolin, pepsin pa je veliko manj specifičen in lahko prekine peptidno vez po številnih aminokislinah.

Model s ključavnico

Koshlandova inducirana domneva fit

Bolj realistična situacija je v primeru induciranega ujemanja. Nepravilni substrati – preveliki ali premajhni – ne ustrezajo aktivnemu mestu

Leta 1890 je Emil Fischer predlagal, da je specifičnost encimov določena z natančno skladnostjo med obliko encima in substratom. Ta predpostavka se imenuje model ključavnice. Encim se veže na substrat in tvori kratkoživi kompleks encim-substrat. Čeprav ta model pojasnjuje visoko specifičnost encimov, ne pojasnjuje pojava stabilizacije prehodnega stanja, ki ga opazimo v praksi.

Induciran model prileganja

Leta 1958 je Daniel Koshland predlagal spremembo modela ključavnice. Encimi na splošno niso toge, ampak prožne molekule. Aktivno mesto encima lahko po vezavi na substrat spremeni konformacijo. Stranske skupine aminokislin aktivnega mesta zavzamejo položaj, ki omogoča encimu, da opravlja svojo katalitično funkcijo. V nekaterih primerih molekula substrata spremeni tudi konformacijo po vezavi na aktivno mesto. V nasprotju z modelom ključavnice induciran model prileganja pojasnjuje ne le specifičnost encimov, temveč tudi stabilizacijo prehodnega stanja. Ta model se je imenoval "ročna rokavica".

Spremembe

Številni encimi se po sintezi beljakovinske verige spremenijo, brez katerih encim ne pokaže svoje aktivnosti v celoti. Takšne modifikacije imenujemo post-translacijske modifikacije (obdelava). Ena najpogostejših vrst modifikacije je dodajanje kemičnih skupin stranskim ostankom polipeptidne verige. Na primer, dodatek ostanka fosforne kisline se imenuje fosforilacija in ga katalizira encim kinaza. Številni evkariontski encimi so glikozilirani, to je modificirani z oligomeri ogljikovih hidratov.

Druga pogosta vrsta posttranslacijskih modifikacij je cepitev polipeptidne verige. Na primer, kimotripsin (proteaza, ki sodeluje pri prebavi) dobimo s cepitvijo polipeptidne regije iz kimotripsinogena. Kimotripsinogen je neaktiven predhodnik kimotripsina in se sintetizira v trebušni slinavki. Neaktivna oblika se transportira v želodec, kjer se pretvori v kimotripsin. Ta mehanizem je potreben, da se prepreči razcepitev trebušne slinavke in drugih tkiv, preden encim vstopi v želodec. Neaktivni prekurzor encima se imenuje tudi "zimogen".

Encimski kofaktorji

Nekateri encimi opravljajo katalitično funkcijo sami, brez dodatnih komponent. Vendar pa obstajajo encimi, ki za katalizo potrebujejo nebeljakovinske komponente. Kofaktorji so lahko anorganske molekule (kovinski ioni, grozdi železo-žveplo itd.) ali organski (na primer flavin ali hem). Organske kofaktorje, ki so močno povezani z encimom, imenujemo tudi protetične skupine. Organske kofaktorje, ki jih je mogoče ločiti od encima, imenujemo koencimi.

Encim, ki zahteva, da kofaktor pokaže katalitično aktivnost, vendar ni vezan nanj, se imenuje apo-encim. Apo-encim v kombinaciji s kofaktorjem se imenuje holo-encim. Večina kofaktorjev je z encimom povezana z nekovalentnimi, a dokaj močnimi interakcijami. Obstajajo tudi prostetične skupine, ki so kovalentno povezane z encimom, kot je tiamin pirofosfat v piruvat dehidrogenazi.

Regulacija encimov

Nekateri encimi imajo majhna mesta za vezavo molekul in so lahko substrati ali produkti presnovne poti, v katero vstopi encim. Zmanjšajo ali povečajo aktivnost encima, kar ustvarja priložnost za povratne informacije.

Zaviranje končnega produkta

Presnovna pot - veriga zaporednih encimskih reakcij. Pogosto je končni produkt presnovne poti zaviralec encima, ki pospeši prvo reakcijo na tej presnovni poti. Če je končnega produkta preveč, deluje kot inhibitor že za prvi encim, in če potem postane končni produkt premajhen, se prvi encim ponovno aktivira. Tako je zaviranje s končnim produktom po principu negativne povratne informacije pomemben način za vzdrževanje homeostaze (relativna konstantnost pogojev notranjega okolja telesa).

Vpliv okoljskih razmer na aktivnost encimov

Delovanje encimov je odvisno od razmer v celici oziroma organizmu – tlaka, kislosti okolja, temperature, koncentracije raztopljenih soli (ionska jakost raztopine) itd.

Več oblik encimov

Več oblik encimov lahko razdelimo v dve kategoriji:

  • Izoencimi
  • Pravilne množinske oblike (resnično)

Izoencimi- to so encimi, katerih sintezo kodirajo različni geni, imajo različne primarne strukture in različne lastnosti, a katalizirajo isto reakcijo. Vrste izoencimov:

  • Organski - glikolizni encimi v jetrih in mišicah.
  • Celična - citoplazmatska in mitohondrijska malat dehidrogenaza (encimi so različni, a katalizirajo isto reakcijo).
  • Hibrid - encimi s kvartarno strukturo, nastanejo kot posledica nekovalentne vezave posameznih podenot (laktat dehidrogenaza - 4 podenote 2 vrst).
  • Mutant - nastanejo kot posledica ene same genske mutacije.
  • Aloencimi - kodirani z različnimi aleli istega gena.

Pravilne množinske oblike(pravi) so encimi, katerih sintezo kodira isti alel istega gena, imajo enako primarno strukturo in lastnosti, vendar se po sintezi na ribosomih modificirajo in postanejo različni, čeprav katalizirajo isto reakcijo.

Izoencimi se razlikujejo na genetski ravni in se razlikujejo od primarnega zaporedja, prave večkratne oblike pa postanejo drugačne na post-translacijski ravni.

medicinski pomen

Prvič je bila ugotovljena povezava med encimi in dednimi presnovnimi boleznimi A. Garrodom v 1910-ih letih Garrod je bolezni, povezanih z okvarami encimov, označil za "prirojene presnovne napake".

Če pride do mutacije v genu, ki kodira določen encim, se lahko spremeni aminokislinsko zaporedje encima. Hkrati se zaradi večine mutacij njegova katalitična aktivnost zmanjša ali popolnoma izgine. Če organizem prejme dva od teh mutantnih genov (po enega od vsakega starša), se kemična reakcija, ki jo katalizira ta encim, preneha v telesu. Na primer, pojav albinov je povezan s prenehanjem proizvodnje encima tirozinaze, ki je odgovoren za eno od stopenj v sintezi temnega pigmenta melanina. Fenilketonurija je povezana z zmanjšano ali odsotno aktivnostjo encima fenilalanin-4-hidroksilaze v jetrih.

Trenutno je znanih na stotine dednih bolezni, povezanih z okvarami encimov. Razvite so bile metode za zdravljenje in preprečevanje številnih teh bolezni.

Praktična uporaba

Encimi se pogosto uporabljajo v nacionalnem gospodarstvu - živilski, tekstilni industriji, farmakologiji in medicini. Večina zdravil vpliva na potek encimskih procesov v telesu, sproži ali ustavi določene reakcije.

Obseg uporabe encimov v znanstvenih raziskavah in v medicini je še širši.

Opombe

Literatura

  • Volkenstein M. V., Dogonadze R. R., Madumarov A. K., Urushadze Z. D., Kharkats Yu. I. O teoriji encimske katalize.- Molekularna biologija, letnik 6, št. 3, 1972, čl. 431-439.
  • Dixon, M. Enzimi / M. Dixon, E. Webb. - V 3 zvezkih - Per. iz angleščine. - V.1-2. - M.: Mir, 1982. - 808 str.
    • Velika medicinska enciklopedija

    ENCIMI- (iz lat. fermentum fermentacija, kislo testo), encimi, biokatalizatorji, specifični. beljakovine, ki so prisotne v vseh živih celicah in igrajo vlogo biol. katalizatorji. Preko njih se uresničuje genetika. izvedejo se informacije in vsi procesi izmenjave ... ... Biološki enciklopedični slovar

    ENCIMI- (lat. Fermentum kvas, iz fervere biti vroč). Organske snovi, ki fermentirajo druga organska telesa, ne da bi se same gnile. Slovar tujih besed, vključenih v ruski jezik. Chudinov A.N., 1910. ENCIMI ... ... Slovar tujih besed ruskega jezika

    ENCIMI- (iz lat. fermentum kvas) (encimi) biološki katalizatorji, prisotni v vseh živih celicah. Izvaja preoblikovanje snovi v telesu, pri čemer usmerja in uravnava njegovo presnovo. Kemična narava beljakovin. Encimi ... ... Veliki enciklopedični slovar

    ENCIMI- (iz latinskega fermentum kvas), biološki katalizatorji, prisotni v vseh živih celicah. Izvajati transformacije (presnovo) snovi v telesu. Kemična narava beljakovin. Sodeluje pri številnih biokemičnih reakcijah v celici ... ... Moderna enciklopedija

    encimi- samostalnik, število sinonimov: 2 biokatalizatorja (1) encimi (2) Slovar sinonimov ASIS. V.N. Trishin. 2013 ... Slovar sinonimov

    encimi- encimi. Glej encimi. (

Pogosto se poleg vitaminov, mineralov in drugih elementov, koristnih za človeško telo, omenjajo snovi, imenovane encimi. Kaj so encimi in kakšno funkcijo opravljajo v telesu, kakšna je njihova narava in kje se nahajajo?

To so snovi beljakovinske narave, biokatalizatorji. Brez njih ne bi bilo otroške hrane, že pripravljenih kosmičev, kvasa, sira, sira, jogurta, kefirja. Vplivajo na delovanje vseh sistemov človeškega telesa. Nezadostna ali pretirana aktivnost teh snovi negativno vpliva na zdravje, zato morate vedeti, kaj so encimi, da se izognete težavam, ki jih povzroča njihovo pomanjkanje.

kaj je to?

Encimi so beljakovinske molekule, ki jih sintetizirajo žive celice. V vsaki celici jih je več kot sto. Vloga teh snovi je ogromna. Vplivajo na potek hitrosti kemičnih reakcij pri temperaturi, ki je primerna za dani organizem. Drugo ime za encime so biološki katalizatorji. Hitrost kemične reakcije se poveča z olajšanjem njenega poteka. Kot katalizatorji se med reakcijo ne porabijo in ne spremenijo njene smeri. Glavne funkcije encimov so, da bi brez njih vse reakcije v živih organizmih potekale zelo počasi, kar bi opazno vplivalo na sposobnost preživetja.

Na primer, pri žvečenju hrane, ki vsebuje škrob (krompir, riž), se v ustih pojavi sladkast okus, ki je povezan z delom amilaze, encima, ki razgrajuje škrob, prisoten v slini. Sam po sebi je škrob brez okusa, saj je polisaharid. Njegovi produkti cepitve (monosaharidi) imajo sladek okus: glukoza, maltoza, dekstrini.

Vsi so razdeljeni na preproste in zapletene. Prvi so sestavljeni samo iz beljakovin, drugi pa iz beljakovinskih (apoencimskih) in nebeljakovinskih (koencimskih) delov. Vitamini skupin B, E, K so lahko koencimi.

Encimski razredi

Tradicionalno so te snovi razdeljene v šest skupin. Prvotno so jim dali ime glede na substrat, na katerega določen encim deluje, tako da so njegovemu korenu dodali končnico -ase. Tako so se tisti encimi, ki hidrolizirajo beljakovine (beljakovine), začeli imenovati proteinaze, maščobe (lipos) - lipaze, škrob (amilon) - amilaze. Nato so encimi, ki katalizirajo podobne reakcije, dobili imena, ki označujejo vrsto ustrezne reakcije - acilaze, dekarboksilaze, oksidaze, dehidrogenaze in drugi. Večina teh imen se uporablja še danes.

Kasneje je Mednarodna biokemijska zveza uvedla nomenklaturo, po kateri naj bi ime in klasifikacija encimov ustrezala vrsti in mehanizmu katalizirane kemične reakcije. Ta korak je prinesel olajšanje pri sistematizaciji podatkov, ki se nanašajo na različne vidike presnove. Reakcije in encimi, ki jih katalizirajo, so razdeljeni v šest razredov. Vsak razred je sestavljen iz več podrazredov (4-13). Prvi del imena encima ustreza imenu substrata, drugi - vrsti katalizirane reakcije s končnico -aza. Vsak encim po klasifikaciji (CF) ima svojo kodno številko. Prva številka ustreza reakcijskemu razredu, naslednja podrazredu, tretja pa podrazredu. Četrta številka označuje številko encima po vrstnem redu v njegovem podrazredu. Na primer, če je EC 2.7.1.1, potem encim spada v 2. razred, 7. podrazred, 1. podrazred. Zadnja številka se nanaša na encim heksokinazo.

Pomen

Če govorimo o tem, kaj so encimi, ne moremo prezreti vprašanja njihovega pomena v sodobnem svetu. Široko se uporabljajo v skoraj vseh vejah človeške dejavnosti. Takšna njihova razširjenost je posledica dejstva, da lahko ohranijo svoje edinstvene lastnosti zunaj živih celic. V medicini se na primer uporabljajo encimi iz skupin lipaz, proteaz in amilaz. Razgrajujejo maščobe, beljakovine, škrob. Praviloma je ta vrsta del takšnih zdravil, kot so Panzinorm, Festal. Ta sredstva se uporabljajo predvsem za zdravljenje bolezni prebavil. Nekateri encimi lahko raztopijo krvne strdke v krvnih žilah, pomagajo pri zdravljenju gnojnih ran. Encimska terapija zavzema posebno mesto pri zdravljenju onkoloških bolezni.

Zaradi svoje sposobnosti razgradnje škroba se encim amilaza široko uporablja v živilski industriji. Na istem področju se uporabljajo lipaze, ki razgrajujejo maščobe in proteaze, ki razgrajujejo beljakovine. Encimi amilaze se uporabljajo v pivovarstvu, vinarstvu in peki. Pri pripravi že pripravljenih žit in za mehčanje mesa se uporabljajo proteaze. Pri proizvodnji sira se uporabljajo lipaze in sirilo. Brez njih tudi kozmetična industrija ne more. So del pralnih praškov, krem. V pralne praške je na primer dodana amilaza, ki razgrajuje škrob. Proteaze razgradijo beljakovinske nečistoče in beljakovine, lipaze pa očistijo tkivo olja in maščobe.

Vloga encimov v telesu

Za presnovo v človeškem telesu sta odgovorna dva procesa: anabolizem in katabolizem. Prvi zagotavlja absorpcijo energije in esencialnih snovi, drugi - razgradnjo odpadnih produktov. Nenehna interakcija teh procesov vpliva na absorpcijo ogljikovih hidratov, beljakovin in maščob ter na vzdrževanje vitalnih funkcij telesa. Presnovne procese uravnavajo trije sistemi: živčni, endokrini in cirkulacijski. Lahko normalno delujejo s pomočjo verige encimov, ki zagotavljajo, da se oseba prilagaja spremembam v razmerah zunanjega in notranjega okolja. Encimi vsebujejo tako beljakovinske kot nebeljakovinske produkte.

V procesu biokemičnih reakcij v telesu, pri katerih sodelujejo encimi, se sami ne porabijo. Vsak od njih ima svojo kemično strukturo in svojo edinstveno vlogo, zato vsak sproži le določeno reakcijo. Biokemični katalizatorji pomagajo rektumu, pljučem, ledvicam, jetrom odstraniti toksine in odpadne snovi iz telesa. Prispevajo tudi k izgradnji kože, kosti, živčnih celic, mišičnih tkiv. Za oksidacijo glukoze se uporabljajo posebni encimi.

Vsi encimi v telesu so razdeljeni na presnovne in prebavne. Presnovni sodelujejo pri nevtralizaciji toksinov, proizvodnji beljakovin in energije ter pospešujejo biokemične procese v celicah. Tako je na primer superoksid dismutaza najmočnejši antioksidant, ki ga naravno najdemo v večini zelenih rastlin, belem zelju, brstičnem ohrovtu in brokoliju, v pšeničnih kalčkih, zelenju, ječmenu.

Encimska aktivnost

Da bi te snovi v celoti opravljale svoje funkcije, so potrebni določeni pogoji. Na njihovo delovanje vpliva predvsem temperatura. S povečanjem se hitrost kemičnih reakcij poveča. Zaradi povečanja hitrosti molekul je večja verjetnost, da bodo med seboj trčili, zato se poveča možnost reakcije. Optimalna temperatura zagotavlja največjo aktivnost. Zaradi denaturacije beljakovin, do katere pride, ko optimalna temperatura odstopa od norme, se hitrost kemične reakcije zmanjša. Ko je dosežena temperatura ledišča, encim ne denaturira, ampak se inaktivira. Metoda hitrega zamrzovanja, ki se pogosto uporablja za dolgotrajno shranjevanje izdelkov, ustavi rast in razvoj mikroorganizmov, čemur sledi inaktivacija encimov, ki so v notranjosti. Posledično se hrana ne razgradi.

Na aktivnost encimov vpliva tudi kislost okolja. Delujejo pri nevtralnem pH. Le nekateri encimi delujejo v alkalnem, močno alkalnem, kislem ali močno kislem okolju. Sirilo na primer razgradi beljakovine v zelo kislem okolju človeškega želodca. Na encim lahko vplivajo zaviralci in aktivatorji. Nekateri ioni, na primer kovine, jih aktivirajo. Drugi ioni zavirajo delovanje encimov.

Hiperaktivnost

Prekomerna aktivnost encimov ima posledice za delovanje celotnega organizma. Prvič, izzove povečanje hitrosti delovanja encimov, kar posledično povzroči pomanjkanje reakcijskega substrata in nastanek presežka produkta kemične reakcije. Pomanjkanje substratov in kopičenje teh izdelkov znatno poslabša zdravstveno stanje, moti vitalno aktivnost telesa, povzroči razvoj bolezni in lahko povzroči smrt osebe. Kopičenje sečne kisline na primer vodi do protina in odpovedi ledvic. Zaradi pomanjkanja substrata ne bo odvečnega izdelka. To deluje le, če je mogoče opustiti eno in drugo.

Za prekomerno delovanje encimov je več razlogov. Prva je genska mutacija, ki je lahko prirojena ali pridobljena pod vplivom mutagenov. Drugi dejavnik je presežek vitamina ali elementa v sledovih v vodi ali hrani, ki je potreben za delovanje encima. Presežek vitamina C, na primer zaradi povečane aktivnosti encimov za sintezo kolagena, moti mehanizme celjenja ran.

Hipoaktivnost

Tako povečana kot zmanjšana aktivnost encimov negativno vpliva na delovanje telesa. V drugem primeru je možna popolna prekinitev dejavnosti. To stanje dramatično zmanjša hitrost kemične reakcije encima. Posledično se kopičenje substrata dopolnjuje s pomanjkanjem izdelka, kar vodi do resnih zapletov. V ozadju motenj v vitalni aktivnosti telesa se zdravstveno stanje poslabša, razvijejo se bolezni in lahko pride do smrtnega izida. Kopičenje amoniaka ali pomanjkanje ATP vodi v smrt. Oligofrenija se razvije zaradi kopičenja fenilalanina. Tu velja tudi načelo, da v odsotnosti encimskega substrata ne bo prišlo do kopičenja reakcijskega substrata. Slab učinek na telo ima stanje, v katerem krvni encimi ne opravljajo svojih funkcij.

Upošteva se več vzrokov za hipoaktivnost. Mutacija genov, prirojena ali pridobljena - to je prva. Stanje je mogoče popraviti s pomočjo genske terapije. Iz hrane lahko poskusite izključiti substrate manjkajočega encima. V nekaterih primerih lahko to pomaga. Drugi dejavnik je pomanjkanje vitamina ali elementa v sledovih v hrani, ki je potrebna za delovanje encima. Naslednji vzroki so motena aktivacija vitaminov, pomanjkanje aminokislin, acidoza, pojav zaviralcev v celici, denaturacija beljakovin. Z znižanjem telesne temperature se zmanjša tudi aktivnost encimov. Nekateri dejavniki vplivajo na delovanje vseh vrst encimov, drugi pa le na delovanje določenih vrst.

Prebavni encimi

Človek uživa v procesu prehranjevanja in včasih zanemari dejstvo, da je glavna naloga prebave pretvorba hrane v snovi, ki lahko postanejo vir energije in gradbeni material za telo, ki se absorbira v črevesje. Beljakovinski encimi prispevajo k temu procesu. Prebavne snovi proizvajajo prebavni organi, ki sodelujejo v procesu cepljenja hrane. Delovanje encimov je potrebno za pridobivanje potrebnih ogljikovih hidratov, maščob, aminokislin iz hrane, ki so potrebna hranila in energija za normalno delovanje telesa.

Da bi normalizirali moteno prebavo, je priporočljiva sočasna uporaba potrebnih beljakovinskih snovi z obroki. Pri prenajedanju lahko vzamete 1-2 tableti po obroku ali med njim. Lekarne prodajajo veliko število različnih encimskih pripravkov, ki pomagajo izboljšati prebavo. Pri jemanju ene vrste hranil jih je treba založiti. Pri težavah pri žvečenju ali požiranju hrane je treba encime jemati ob obrokih. Pomembni razlogi za njihovo uporabo so lahko tudi bolezni, kot so pridobljena in prirojena fermentopatija, sindrom razdražljivega črevesja, hepatitis, holangitis, holecistitis, pankreatitis, kolitis, kronični gastritis. Encimske pripravke je treba jemati skupaj z zdravili, ki vplivajo na prebavni proces.

Encimopatologija

V medicini obstaja cel del, ki se ukvarja z iskanjem povezave med boleznijo in pomanjkanjem sinteze določenega encima. To je področje encimologije – encimopatologija. Upoštevati je treba tudi nezadostno sintezo encimov. Na primer, dedna bolezen fenilketonurija se razvije v ozadju izgube sposobnosti jetrnih celic, da sintetizirajo to snov, ki katalizira pretvorbo fenilalanina v tirozin. Simptomi te bolezni so motnje duševne dejavnosti. Zaradi postopnega kopičenja strupenih snovi v telesu bolnika motijo ​​znaki, kot so bruhanje, tesnoba, povečana razdražljivost, pomanjkanje zanimanja za karkoli, huda utrujenost.

Ob rojstvu otroka se patologija ne manifestira. Primarne simptome lahko opazimo v starosti od drugega do šestega meseca. Za drugo polovico otrokovega življenja je značilen izrazit zaostanek v duševnem razvoju. Pri 60% bolnikov se razvije idiotizem, manj kot 10% je omejenih na blago stopnjo oligofrenije. Celični encimi se ne spopadajo s svojimi funkcijami, vendar je to mogoče popraviti. Pravočasna diagnoza patoloških sprememb lahko ustavi razvoj bolezni do pubertete. Zdravljenje je omejevanje vnosa fenilalanina s hrano.

Encimski pripravki

Pri odgovoru na vprašanje, kaj so encimi, je mogoče opozoriti na dve definiciji. Prvi so biokemični katalizatorji, drugi pa pripravki, ki jih vsebujejo. Sposobni so normalizirati stanje okolja v želodcu in črevesju, zagotoviti razgradnjo končnih produktov na mikrodelce in izboljšati proces absorpcije. Preprečujejo tudi nastanek in razvoj gastroenteroloških bolezni. Najbolj znan od encimov je zdravilo Mezim Forte. V svoji sestavi ima lipazo, amilazo, proteazo, ki pomagajo zmanjšati bolečino pri kroničnem pankreatitisu. Kapsule se jemljejo kot nadomestno zdravljenje za nezadostno proizvodnjo potrebnih encimov v trebušni slinavki.

Ta zdravila se večinoma jemljejo z obroki. Število kapsul ali tablet predpiše zdravnik na podlagi ugotovljenih kršitev mehanizma absorpcije. Bolje jih je hraniti v hladilniku. Pri dolgotrajni uporabi prebavnih encimov se odvisnost ne pojavi in ​​to ne vpliva na delovanje trebušne slinavke. Pri izbiri zdravila bodite pozorni na datum, razmerje med kakovostjo in ceno. Encimske pripravke priporočamo pri kroničnih boleznih prebavnega sistema, prenajedanje, občasnih želodčnih težavah in zastrupitvah s hrano. Najpogosteje zdravniki predpisujejo tablete Mezim, ki se je dobro izkazala na domačem trgu in samozavestno drži svoj položaj. Obstajajo tudi drugi analogi tega zdravila, nič manj znani in več kot cenovno dostopni. Zlasti mnogi imajo raje tablete Pacreatin ali Festal, ki imajo enake lastnosti kot dražji kolegi.



Razdelki