tanulási célok
- a következők meghatározása vagy leírása:
- anyagcsere
- katabolikus reakció
- anabolikus reakció
- enzim
- szubsztrát
- apoenzim
- Haloenzim
- kofaktor (koenzim)
- mondja el, hogy az enzimek hogyan képesek felgyorsítani a kémiai reakciók sebességét.
- röviden írja le az Általános enzim-szubsztrát reakciót, írja le az enzim aktív helyének működését, és írja le, hogy az enzim hogyan képes felgyorsítani a kémiai reakciókat.
- adja meg az enzimek négy jellemzőjét.
- mondja el, hogy az alábbiak hogyan befolyásolják az enzimreakció sebességét.
- enzimkoncentráció
- szubsztrátkoncentráció
- hőmérséklet
- pH
- sókoncentráció
- mondja el, hogy a vegyi anyagok, például a klór, a jód, a jodoforok, a higanyok és az etilén-oxid gátolják vagy elpusztítják a baktériumokat.
- adja meg, hogy a magas és az alacsony hőmérséklet milyen hatással van a baktériumokra.
ahhoz, hogy éljenek, növekedjenek és szaporodjanak, a mikroorganizmusok különböző kémiai változásokon mennek keresztül. Megváltoztatják a tápanyagokat, így bejuthatnak a sejtbe, és megváltoztatják őket, amint belépnek, hogy szintetizálják a sejtrészeket és energiát nyerjenek. Az anyagcsere a sejt összes szervezett kémiai reakciójára utal. A kémiai vegyületeket lebontó reakciókat katabolikus reakcióknak nevezzük, míg a kémiai vegyületeket szintetizáló reakciókat anabolikus reakcióknak nevezzük. Mindezek a reakciók az enzimek ellenőrzése alatt állnak.
az enzimek a sejtben kis mennyiségben jelen lévő anyagok, amelyek a kémiai reakciók felgyorsítására vagy katalizálására szolgálnak. Az enzim felületén általában egy kis rés található, amely aktív helyként vagy katalitikus helyként működik, amelyhez egy vagy két specifikus szubsztrát képes kötődni. (Bármi, amit egy enzim általában kombinál, szubsztrátnak nevezzük.) A szubsztrát enzimhez való kötődése miatt a rugalmas enzim kissé megváltoztatja alakját az indukált illeszkedésnek nevezett folyamat révén, hogy egy enzim-szubsztrát komplexnek nevezett tempore köztiterméket képezzen (\(\PageIndex{1}\) ábra).
az enzimek felgyorsítják a kémiai reakciók sebességét, mert csökkentik az aktiválási energiát, azt az energiát, amelyet a molekulák egymással való reakciójához kell biztosítani (\(\pageindex{2}\) ábra). Az enzimek csökkentik az aktivációs energiát egy enzim-szubsztrát komplex kialakításával, amely lehetővé teszi az enzimreakció termékeinek képződését és felszabadulását (\(\pageindex{3}\) ábra).
sok enzimnek szüksége van egy nonprotein kofaktorra, hogy segítse őket a reakciójukban. Ebben az esetben az enzim fehérje része, az úgynevezett apoenzim, a kofaktorral kombinálva az egész enzimet vagy haloenzimet képezi (\(\PageIndex{3}\) ábra). Néhány kofaktor olyan ionok, mint a Ca++, Mg++ és K+; más kofaktorok a koenzimeknek nevezett szerves molekulák, amelyek kémiai csoportok vagy elektronok hordozóiként szolgálnak. A NAD+, A NADP+, a fad és a koenzim a (CoA) példák a koenzimekre.
az enzimek jellemzői
kémiailag az enzimek általában globuláris fehérjék. (Egyes ribozimoknak nevezett RNS-molekulák enzimek is lehetnek. Ezek általában a sejtek nukleáris régiójában találhatók, és katalizálják az RNS-molekulák hasadását). Az enzimek olyan katalizátorok, amelyek összetettebb kémiai vegyületeket bontanak vagy szintetizálnak. Lehetővé teszik, hogy a kémiai reakciók elég gyorsan megtörténjenek az élet fenntartásához. Az enzimek felgyorsítják a kémiai reakciók sebességét, mert csökkentik az aktiválási energiát, azt az energiát, amelyet a molekulák egymással való reakciójához kell biztosítani. Bármi, amit egy enzim általában kombinál, szubsztrátnak nevezzük. Az enzimek nagyon hatékonyak. Egy enzim általában másodpercenként 1-10 000 szubsztrátmolekulát képes katalizálni. Az enzimek csak kis mennyiségben vannak jelen a sejtben, mivel reakcióik során nem változnak. és nagyon specifikusak a szubsztrátumukra. Általában minden egyes kémiai reakcióhoz egy specifikus enzim tartozik.
enzimaktivitás
az enzimaktivitást számos tényező befolyásolja, beleértve:
- az enzim koncentrációja: Feltéve, hogy elegendő szubsztrátkoncentráció áll rendelkezésre, az enzimkoncentráció növelése növeli az enzimreakció sebességét.
- a szubsztrát koncentrációja: állandó enzimkoncentráció és alacsonyabb szubsztrátkoncentráció esetén a szubsztrátkoncentráció a korlátozó tényező. A szubsztrátkoncentráció növekedésével az enzim reakciósebessége növekszik. Nagyon magas szubsztrátkoncentrációk esetén azonban az enzimek szubsztráttal telítődnek, és a szubsztrát magasabb koncentrációja nem növeli a reakciósebességet.
- a hőmérséklet: Minden enzimnek van egy optimális hőmérséklete, amelyen a legjobban működik. A magasabb hőmérséklet általában az enzimaktivitás növekedését eredményezi. A hőmérséklet növekedésével a molekuláris mozgás növekszik, ami több molekuláris ütközést eredményez. Ha azonban a hőmérséklet egy bizonyos pont fölé emelkedik, a hő denaturálja az enzimet, aminek következtében hidrogénkötéseinek denaturálásával elveszíti háromdimenziós funkcionális alakját. A hideg hőmérséklet viszont lelassítja az enzimaktivitást a molekuláris mozgás csökkentésével.
- a pH: Minden enzimnek optimális pH-ja van, amely segít megőrizni háromdimenziós alakját. A pH változása denaturálhatja az enzimeket az enzim töltésének megváltoztatásával. Ez megváltoztatja az enzim Ionos kötéseit, amelyek hozzájárulnak annak funkcionális alakjához.
- a sókoncentráció: minden enzimnek optimális sókoncentrációja van. A sókoncentráció változásai szintén denaturálhatják az enzimeket.
néhány kapcsolat a bakteriális enzimek és a fertőtlenítőszerek használata és a szélsőséges hőmérséklet között a baktériumok szabályozásában.
- számos fertőtlenítőszer, mint például a klór, a jód, a jodoforok, a higanyok, az ezüst-nitrát, a formaldehid és az etilén-oxid, inaktiválja a bakteriális enzimeket, és így blokkolja az anyagcserét.
- magas hőmérsékletek, például autoklávozás, forralás és pasztőrözés, denaturált fehérjék és enzimek.
- a hideg hőmérséklet, mint például a hűtés és a fagyasztás, lelassítja vagy leállítja az enzimreakciókat.
összefoglaló
- az enzimek olyan anyagok, amelyek kis mennyiségben vannak jelen a sejtben, amelyek felgyorsítják vagy katalizálják a kémiai reakciókat, így elég gyorsan fordulnak elő az élet fenntartásához.
- az enzim felületén jellemzően egy kis hasadék található, amely aktív helyként vagy katalitikus helyként működik, amelyhez egy vagy két specifikus szubsztrát képes kötődni.
- bármi, amit egy enzim általában kombinál, szubsztrátnak nevezzük.
- a szubsztrátnak az enzimhez való kötődése miatt a rugalmas enzim kissé megváltoztatja alakját az indukált illesztésnek nevezett folyamat révén, így egy enzim-szubsztrát komplexnek nevezett ideiglenes köztiterméket képez.
- az enzimek felgyorsítják a kémiai reakciók sebességét, mert csökkentik az aktiválási energiát, azt az energiát, amelyet a molekulák egymással való reakciójához kell biztosítani.
- sok enzimnek szüksége van egy nonprotein kofaktorra, hogy segítse őket a reakciójukban. Ebben az esetben az enzim fehérje része, az úgynevezett apoenzim, a kofaktorral kombinálva az egész enzimet vagy haloenzimet képezi.
- egyes kofaktorok ionok, például Ca++, Mg++ és K+; más kofaktorok koenzimeknek nevezett szerves molekulák, amelyek kémiai csoportok vagy elektronok hordozóiként szolgálnak. A NAD+, A NADP+, a fad és a koenzim a (CoA) példák a koenzimekre.
- kémiailag az enzimek általában globuláris fehérjék. Egyes ribozimoknak nevezett RNS-molekulák enzimek is lehetnek, amelyek általában az RNS-molekulák hasítására működnek.
- az enzimek csak kis mennyiségben vannak jelen a sejtben, mivel reakcióik során nem változnak, és szubsztrátjukra nagyon specifikusak.
- az enzimaktivitást számos tényező befolyásolja, beleértve az enzim koncentrációját, a szubsztrát koncentrációját, a hőmérsékletet, a pH-t és a sókoncentrációt.
közreműködők és hozzárendelések
-
Dr. Gary Kaiser (BALTIMORE Megyei Közösségi Főiskola, CATONSVILLE CAMPUS)