Enzymy: Jak fungují a co dělají

Enzymy pomáhají urychlit chemické reakce v lidském těle. Váží se na molekuly a mění je specifickými způsoby. Jsou nezbytné pro dýchání, trávení potravy, svalové a nervové funkce, mezi tisíci dalších rolí.

V tomto článku vysvětlíme, co je to enzym, jak funguje, a uvedeme několik běžných příkladů enzymů v lidském těle.

Základy

Enzym amyláza (na obrázku) štěpí škrob na cukry.

Enzymy jsou tvořeny bílkovinami složenými do komplikovaných tvarů; jsou přítomny v celém těle.

Chemické reakce, které nás udržují při životě - náš metabolismus - se spoléhají na práci, kterou provádějí enzymy.

Enzymy urychlují (katalyzují) chemické reakce; v některých případech mohou enzymy provést chemickou reakci milionkrát rychleji, než by byla bez ní.

Substrát se váže na aktivní místo enzymu a přeměňuje se na produkty. Jakmile produkty opustí aktivní místo, je enzym připraven připojit se k novému substrátu a postup opakovat.

Co dělají enzymy?

Trávicí systém - enzymy pomáhají tělu rozkládat větší komplexní molekuly na menší molekuly, jako je glukóza, aby je tělo mohlo použít jako palivo.

Replikace DNA - každá buňka v těle obsahuje DNA. Pokaždé, když se buňka rozdělí, musí být tato DNA zkopírována. Enzymy pomáhají v tomto procesu odvíjením DNA cívek a kopírováním informací.

Jaterní enzymy - játra štěpí toxiny v těle. K tomu využívá řadu enzymů.

Jak fungují enzymy

Enzymový zámek a klíčový model

Model „zámek a klíč“ byl poprvé navržen v roce 1894. V tomto modelu je aktivní místo enzymu specifický tvar a vejde se do něj pouze substrát, jako zámek a klíč.

Tento model byl nyní aktualizován a nazývá se model s indukovaným přizpůsobením.

V tomto modelu aktivní místo mění tvar při interakci se substrátem. Jakmile je podklad plně zajištěn a v přesné poloze, může začít katalýza.

Ideální podmínky

Enzymy mohou fungovat pouze za určitých podmínek.Většina enzymů v lidském těle funguje nejlépe při teplotě kolem 37 ° C - tělesná teplota. Při nižších teplotách budou stále fungovat, ale mnohem pomaleji.

Podobně mohou enzymy fungovat pouze v určitém rozmezí pH (kyselé / alkalické). Jejich preference závisí na tom, kde se v těle nacházejí. Například enzymy ve střevech fungují nejlépe při pH 7,5, zatímco enzymy v žaludku fungují nejlépe při pH 2, protože žaludek je mnohem kyselější.

Pokud je teplota příliš vysoká nebo pokud je prostředí příliš kyselé nebo zásadité, enzym změní tvar; tím se změní tvar aktivního místa tak, aby se na něj substráty nemohly vázat - enzym se denaturoval.

Kofaktory

Některé enzymy nemohou fungovat, pokud k nim není připojena specifická neproteinová molekula. Tito se nazývají kofaktory. Například karboanhydráza, enzym, který pomáhá udržovat pH těla, nemůže fungovat, pokud není připojena k iontu zinku.

Inhibice

Aby se zajistilo, že tělesné systémy fungují správně, je třeba někdy zpomalit enzymy. Například pokud enzym vytváří příliš mnoho produktu, musí existovat způsob, jak snížit nebo zastavit produkci.

Aktivitu enzymů lze potlačit několika způsoby:

Konkurenční inhibitory - molekula blokuje aktivní místo, takže substrát musí soutěžit s inhibitorem o připojení k enzymu.

Nekompetitivní inhibitory - molekula se váže na enzym někde jinde než na aktivním místě a snižuje jeho účinnost.

Nekompetitivní inhibitory - inhibitor se váže na enzym a substrát poté, co se navzájem naváží. Produkty opouštějí aktivní místo méně snadno a reakce se zpomaluje.

Ireverzibilní inhibitory - ireverzibilní inhibitor se váže na enzym a trvale ho deaktivuje.

Příklady specifických enzymů

V lidském těle jsou tisíce enzymů, zde je jen několik příkladů:

• Lipázy - skupina enzymů, které pomáhají trávit tuky ve střevech.
• Amyláza - pomáhá měnit škroby na cukry. Amyláza se nachází ve slinách.
• Maltáza - nachází se také ve slinách; štěpí cukernou maltózu na glukózu. Maltóza se nachází v potravinách, jako jsou brambory, těstoviny a pivo.
• Trypsin - nachází se v tenkém střevě, štěpí bílkoviny na aminokyseliny.
• Laktáza - také se nachází v tenkém střevě, štěpí laktózu, cukr v mléce, na glukózu a galaktózu.
• Acetylcholinesteráza - štěpí neurotransmiter acetylcholin v nervech a svalech.
• Helikáza - rozmotává DNA.
• DNA polymeráza - syntetizujte DNA z deoxyribonukleotidů.

Ve zkratce

Enzymy hrají obrovskou roli v každodenním chodu lidského těla. Tím, že se váží na sloučeniny a mění je, jsou životně důležité pro správné fungování trávicího systému, nervového systému, svalů a mnohem, mnohem více.