Lantbruksfakulteten
Veterinärfarmakologi
"Enzymer"
Sergeeva L.S.
Grupp SV-31
ENZYMER –biologiska katalysatorer, organiska ämnen av proteinkaraktär som syntetiseras i celler och många gånger påskyndar de reaktioner som sker i dem utan att genomgå kemiska omvandlingar. Enzymer kallas ibland enzymer.
Alla intracellulära och extracellulära metaboliska processer utförs i kroppen med direkt deltagande av enzymer. För det mesta är enzymer komplexa ämnen bestående av protein och protesdelar (apoenzym). Apoenzymer är koenzymer (fosforylerade vitaminer) och kofaktorer (BAS, makro-mikroelement)
Studiet av enzymers kemiska egenskaper och de reaktioner de katalyserar är ett speciellt, mycket viktigt område inom biokemi - enzymologi.
De strukturella egenskaperna hos enzymer som är nödvändiga för deras funktion går lätt förlorade. Så, när den värms upp en omstrukturering av proteinkedjan sker, åtföljd av en förlust av katalytisk aktivitet. Också viktigt alkaliska eller sura egenskaper hos lösningen. De flesta enzymer fungerar bäst i lösningar , vars pH är nära 7, när koncentrationen av H + och OH - joner är ungefär densamma. Detta beror på det faktum att strukturen hos proteinmolekyler, och därför aktiviteten hos enzymer, starkt beror på koncentrationen av vätejoner i mediet.
Koenzymer och substrat. Många enzymer med stor molekylvikt uppvisar katalytisk aktivitet endast i närvaro av specifika lågmolekylära ämnen som kallas koenzymer (eller kofaktorer). De flesta vitaminer och många mineraler spelar rollen som koenzymer; det är därför de måste komma in i kroppen med mat. Ämne som omvandlas till närvaron av ett enzym kallas ett substrat. Enzymer har en aktiv plats som fäster till enzymet. Aktivt centrumär en unik kombination av aminosyrarester som ger direkt interaktion och specificitet för enzymet med substratet. Varje enzym har ett eller flera aktiva ställen till vilka substratet binder. Dessa centra är mycket specifika, d.v.s. "känner igen" endast "sitt" substrat eller närbesläktade föreningar. Förutom det aktiva centret har enzymmolekylen ett allosteriskt centrum. När detta centrum ansluter till substratet förändras enzymmolekylens konformation, inklusive det aktiva centret, vilket orsakar en ökning eller minskning av katalytisk aktivitet Substratet fäster vid ett enzym, vilket påskyndar brytningen av vissa kemiska bindningar i dess molekyl och skapandet av andra; den resulterande produkten lösgörs från enzymet. Denna process representeras enligt följande:
Verkningsmekanism för enzymer.Hastigheten för den enzymatiska reaktionen beror på koncentrationen av substratet[S]och mängden närvarande enzym. Dessa kvantiteter bestämmer hur många enzymmolekyler som kommer att kombineras med substratet, och hastigheten för reaktionen som katalyseras av detta enzym beror på innehållet i enzym-substratkomplexet. Beroendet av hastigheten (v) för den enzymatiska transformationen av substratet på dess koncentration [S] beskrivs av Michaelis-Menten-ekvationen:
där K M är Michaelis-konstanten, som kännetecknar enzymets aktivitet, V är den maximala reaktionshastigheten vid en given total enzymkoncentration. Av denna ekvation följer att vid liten [S] ökar reaktionshastigheten i proportion till koncentrationen av substratet. Men med en tillräckligt stor ökning av den senare försvinner denna proportionalitet: reaktionshastigheten upphör att bero på [S] - mättnad inträffar när alla enzymmolekyler är upptagna av substratet.
Enzymer utför många funktioner i kroppen. De katalyserar en mängd olika syntesreaktioner, inklusive bildandet av vävnadsproteiner, fetter och kolhydrater. Hela enzymsystem används för att syntetisera det stora utbudet av kemiska föreningar som finns i komplexa organismer. Detta kräver energi, och i alla fall är dess källa fosforylerade föreningar som ATP.
Alla enzymer som produceras i kroppen klassificerades i 6 klasser beroende på vilken reaktion de katalyserar: oxidoreduktaser, transferaser, hydrolaser, lyaser, isomeraser, ligaser.
Enzymer och matsmältning. Enzymer är viktiga deltagare i matsmältningsprocessen. Endast lågmolekylära föreningar kan passera genom tarmväggen och komma in i blodomloppet, så matkomponenter måste först brytas ner till små molekyler. Detta sker under enzymatisk hydrolys (nedbrytning) av proteiner till aminosyror, stärkelse till sockerarter, fetter till fettsyror och glycerol. Proteinhydrolys katalyseras av enzymet pepsin, som finns i magen. Ett antal högeffektiva matsmältningsenzymer utsöndras i tarmen av bukspottkörteln. Dessa är trypsin och chymotrypsin, som hydrolyserar proteiner; lipas, som bryter ner fetter; amylas, som katalyserar nedbrytningen av stärkelse. Pepsin, trypsin och chymotrypsin utsöndras i en inaktiv form, i form av den sk. zymogener (proenzymer), och blir aktiva endast i magen och tarmarna. Detta förklarar varför dessa enzymer inte förstör pankreas- och magceller. Väggarna i magen och tarmarna är skyddade från matsmältningsenzymer och ett lager av slem. Flera viktiga matsmältningsenzymer utsöndras av celler i tunntarmen.
Det mesta av energin som lagras i vegetabiliska livsmedel, som gräs eller hö, är koncentrerad i cellulosa, som bryts ner av enzymet cellulas. Detta enzym syntetiseras inte i kroppen hos växtätare, och idisslare, såsom nötkreatur och får, kan äta mat som innehåller cellulosa endast för att cellulas produceras av mikroorganismer som befolkar den första delen av magen - vommen.
Enzymer och deras preparat används mycket i veterinärmedicin, inte bara som medel som förbättrar matsmältningen, utan också som hjälpmedel och oberoende medel för många sjukdomar. Proteolytiska enzymer erhölls syntetiskt:
förbättras matsmältning(pepsin, chymotrypsin, abomin) för gastrointestinala sjukdomar
ägande fibrinolytisk egenskaper (fibrinolysin, streptolyas) används för trombos och tromboflebit
ämnen som minskar hyaluronsyras viskositet(lidaza, ronidas) används för senkontrakturer, ärr efter brännskador, operationer och hematom. Med nedsatt ledrörlighet efter inflammation;
lytisk(antimikrobiella läkemedel)) lysosubtilin, lysozym), lyserar bakteriers väggar och orsakar deras död
Droger som används för purulent-nekrotisk processer (trypsin, kollagenas) – iruxol, olazol.
Enzympreparat mikrobiellt ursprung huvudsakligen tillsatt till förblandningar och blandfoder. Erhålls genom att odla mikrober och svampar. Under deras inflytande förbättras smältbarheten av näringsämnen, särskilt foder av vegetabiliskt ursprung; sammansättningen av tarmmikrofloran är normaliserad, eftersom några av dem har antimikrobiella egenskaper; tillväxten av unga djur aktiveras och vissa gastrointestinala sjukdomar förhindras. Beroende på graden av rening delas bakteriella enzymer in i renade (alkohol och utsaltning) och tekniska (torkade). Enzymer erhålls genom djup- eller ytodling. Förberedelser: Amylorosin Och Pectavamorin från svampen aspergillus; Protosubtilin bakteriellt proteas, Surt proteas från svampen Aspirgillus.
Lytiska enzymer används vid behandling av djur med infektionssjukdomar. Dessa enzymer lyserar komponenter i bakterieväggen, som huvudsakligen består av (heteroisomo)peptidoglykan. Lysen utförs med hjälp av enzymerna amylas, glykosidas och proteas.
I gynekologisk praxis används de för att behandla patienter med follikulär vestibulit, endometrit och trichomoniasis. lysozym För infektiösa patologier där den etiologiska faktorn är stafylokocker, används ett enzympreparat Lysostatin, för mykotiska lesioner i födelsekanalen (candidomycosis, aspirgillos) föreskrivs Kopran, Bolbit preparat av lägre svampar. Vid behandling av purulenta-nekrotiska processer används proteolytiska läkemedel Profenzym, Imozin.
Lysosubtilin– pulver, lösligt i granulat. Lytisk aktivitet mäts i enheter. används vid behandling av endometrit hos kor. Lös upp i destillerat vatten och injicera i livmodern. För att förhindra diarré hos kalvar, tillsätt den till mjölk och råmjölk.
Lysozym - pulver löst i vatten administreras oralt med mat och vatten. Används för gödning av slaktkycklingar, ordinerat för komplex terapi för bronkopneumoni, diarré och osteodystrofi.
Pepsinorm– enzym-bakteriell beredning. De producerar både lösning och pulver. Normaliserar matsmältningen, eliminerar dysbios och används för att behandla sjukdomar i mag-tarmkanalen hos unga djur.
Enzymer som används i purulent-nekrotiska processer.
Trypsin - erhållen från bukspottkörteln hos nötkreatur. I pulver- eller lösningsform. Det är ett endogent proteolytiskt enzym som klyver peptidbindningar i proteiner. Applikationen är baserad på egenskapen att dela nekrotisk vävnad och fibrinösa formationer, späda ut trögflytande exsudat och blodproppar. Används intramuskulärt vid behandling och förebyggande av bronkopneumoni hos kalvar, i form av aerosoler för luftvägssjukdomar för att späda ut exsudatet. Externt i form av droppar och lotioner används de för brännskador, sår, purulenta lesioner och liggsår. Injicera inte i en ven, blödande hålrum eller maligna tumörer.
kymotrypsin- erhållen från bukspottkörteln hos nötkreatur, använd som trypsin.
kollagenas- från bukspottkörteln hos nötkreatur, har utseendet av en porös massa. Det har en proteolytisk effekt, lyserar kollagenfibrer och främjar smältningen av sårskorpor och nekrotisk vävnad. Används lokalt för brännskador, köldskador, sår för att påskynda avstötningen av döda vävnadsområden
Salva "Iruksol"
Enzympreparat som förbättrar matsmältningen .
Pepsin- pulver, lösligt i vatten. Magens körtlar producerar en inaktiv form av pepsin - pepsinogen, som omvandlas i magen under inverkan av saltsyra till den aktiva formen av pepsin. Acido-pepsintabletter tillverkas, bestående av 1 del pepsin och 4 delar betainhydroklorid.I magsäcken hydrolyseras betain för att frigöra saltsyra och aktivera pepsinogen. Förskrivet för matsmältningsrubbningar, achylia, hypo och anacid gastrit. Dyspepsi.
Naturlig magsaft transparent vätska, sur smak, med en specifik lukt. Erhållen från hundar och hästar med imaginär utfodring enligt Pavlov. Används internt för magsmärtor och achylia.
Avsky- innehåller en summa av proteolytiska enzymer, som används för olika störningar i matsmältningsprocesserna och sänker surhetsgraden i magsaft (gastrit, gastroenterit, enterokolit)
Pankreatin (Mezim)- erhållen från bukspottkörteln hos nötkreatur. De producerar pulver och tabletter som är lösliga i tarmarna. Huvudenzymer: trypsin, amylas, lipas, nedbrytning av proteiner, kolhydrater, fetter. Används för matsmältningsrubbningar orsakade av hypofunktion i bukspottkörteln, achylia, kronisk pankreatit, anacid gastrit, hypoacid enterokolit. Infört i mat och med vatten, tillsätt en alkalisk lösning (läsk).Använd inte magsaft, administrera inte saltsyra och pepsidil.
Oraza- innehåller proteolytiska och amylolytiska enzymer, pulver. Det förstörs inte i magen, det behåller sin katalytiska aktivitet i tarmarna. Används för matsmältningsrubbningar associerade med nedsatt funktion av matsmältningskörtlarna. För anacid och hypoacid gastrit, för hepatocholecystit, akut och kronisk pankreatit, magsår, kolit, åtföljd av förstoppning.
Olika enzympreparat
Lidaza – innehåller hyaluronidas. Erhållen från boskapstestiklar. Pulver produceras och lyofiliserad massa. Administreras subkutant, intramuskulärt och inhaleras i form av aerosoler. Substratet för hyaluronidas är hyaluronsyra, som är en mukopolysackarid. Den har hög viskositet och är en cementbaserad förening i bindväv. Hyaluronidas orsakar nedbrytning av hyaluronsyra och minskar dess viskositet, samtidigt som det ökar vävnadens permeabilitet och underlättar vätskecirkulationen i det intercellulära utrymmet. Används för senkontrakturer, ärr efter brännskador, operationer och hematom. Injiceras subkutant med novokain eller under ärrvävnad.
Ronidaza- indikationer för användning är desamma + ledstelhet efter inflammation.
Cytokrom C- från nötkreaturs hjärtmuskel, lösning, tabletter, lösliga i tarmarna. Avser antihypoxiska läkemedel, som används för att förbättra intracellulär andning i fall av asfyxi hos nyfödda, kronisk lunginflammation, hjärtsvikt, kranskärlssjukdom och andra tillstånd åtföljda av störningar av oxidativa processer i kroppen, under ökad belastning för att förhindra vävnadsandningssvikt.
Enzyminhibitorer. Många inhibitorer binder till enzymets aktiva ställe - samma ställe som substratet interagerar med. I sådana inhibitorer ligger de viktigaste strukturella egenskaperna nära de strukturella egenskaperna hos substratet, och om både substratet och inhibitorn finns i reaktionsmediet, finns det konkurrens mellan dem om bindning till enzymet; Ju högre koncentrationen av substratet är, desto mer framgångsrikt konkurrerar det med inhibitorn. Inhibitorer av en annan typ inducerar konformationsförändringar i enzymmolekylen, vilka involverar funktionellt viktiga kemiska grupper.
Pantripin- från bukspottkörteln hos nötkreatur, pulver, lösligt i vatten. Den har en polypeptidstruktur och har antiproteolytisk aktivitet mot pankreasenzymer (trypsin, chymotrypsin, kallikrea. Den introducerade pantrypinen hämmar katalytiskt aktiva enzymer som bildas under akut och kronisk pankreatit och andra patologier där enzymer som redan finns i körteln själva förvärvar katalytisk aktivitet och smälter den ( tumörer, skador, neoplasmainfektioner) Administreras intravenöst.
Federal Agency for Education
Statens läroanstalt
högre yrkesutbildning
Perm State Technical University
Institutionen för kemi och bioteknik
Abstrakt:
Lytiska enzymer. Lysozym
Genomförde:
elev i gruppen HTBmPiB-05
Shevchenko I.K.
Handledare:
Ph.D. Gryaznova D.V.
Perm, 2010
Lytiska enzymer av mikrobiellt ursprung 5
Discovery story 5
Lokalisering och fysiologisk roll för bakteriolytiska enzymer i bakteriekulturer 6
Inverkan av strukturen hos bakteriecellsväggar på enzymers lytiska förmåga 7
Peptidoglykan av bakteriecellsväggar. 8
Substratspecificitet för bakteriolytiska enzymer 9
Upptäckt av det bakteriolytiska komplexet "Lysoamidase" 10
Utsikter för användning av lysoamidas i medicin 10
LYSOZYM 12
Lysmekanism 13
Slutsats. 15
Litteratur. 16
Introduktion.
Problemet med lysering av cellväggarna hos mikroorganismer av olika taxonomiska grupper för att öka deras näringsvärde och erhålla i icke-nedbruten form biologiskt aktiva substanser som finns i protoplasman hos mikrobiella celler är relevant och av ekonomisk betydelse.Olika fysikaliska och biokemiska metoder är kända för att förstöra mikrobiell biomassa. Den enzymatiska metoden att förstöra cellväggar, i motsats till fysikalisk-kemiska metoder, möjliggör en kontrollerad effekt på celler och extraktion av målprodukter från dem.
Bland enzymerna som produceras av mikroorganismer är en speciell plats upptagen av lytiska enzymer som katalyserar biokemiska reaktioner av den sekventiella nedbrytningen av strukturelementen i den mikrobiella cellväggen.
Användningen av lytiska enzympreparat gör det möjligt att intensifiera frisättningen av många värdefulla fysiologiskt aktiva substanser från mikrobiell biomassa: enzymer, vitaminer, aminosyror etc. Det är känt att cellväggen hos foderjäst förhindrar absorptionen av cytoplasmatiska substanser i cell när den matas till djur. Biomassan av foderjäst efter enzymatisk lys av cellväggar har ökat näringsvärdet, vilket gör det möjligt att använda den mer effektivt i foderproduktion, bland annat som en del av helmjölksersättning för unga lantbruksdjur.
Dessutom kan lytiska enzymer användas i miljöskyddstekniker, vid användningsstadierna av mikrobiell biomassa, vilket är ett slöseri med mikrobiologisk produktion.
Dessutom har antimikrobiella läkemedel nyligen utvecklats baserade på lytiska enzymer, bland annat för behandling av dermatomykos, som har ett antal fördelar jämfört med kemiskt syntetiserade fungicider. Positiva resultat har erhållits när de används för att behandla sjukdomar i mag-tarmkanalen hos husdjur. Användningen av lytiska enzymer är lovande i kampen mot stafylokockinfektioner och vid behandling av tandkaries.
Av särskilt intresse för skapandet av industriell produktion av enzymer är termotoleranta mikroorganismer, inklusive aktinomyceter som producerar lytiska enzymer, som har en hög tillväxthastighet och motståndskraft mot förändringar i odlingstemperatur. Det är också viktigt att termotoleranta grödor ofta visar sig vara mer konkurrenskraftiga jämfört med mesofila producenter med avseende på infekterande mikroflora.
Lytiska enzymer av mikrobiellt ursprung
Det är välkänt att celler från bakterier, svampar och högre växter, till skillnad från djurceller, vanligtvis har mycket starka cellväggar. Detta beror på behovet av att dessa organismer tål många biologiska, kemiska och fysiska faktorer i sin miljö. Samtidigt, för att genomföra många experiment inom området modern cellulär och molekylärbiologi, är det nödvändigt att ha "nakna" celler av dessa organismer, utan tjocka cellväggar. Sådana "nakna" celler, eller "protoplaster", används i stor utsträckning för cellfusionsexperiment, för olika genteknikmanipulationer, etc. I samband med dessa problem har forskarnas uppmärksamhet länge dragits till specifika enzymer (biologiska katalysatorer av proteinnatur) som kan förstöra (lysera) cellväggarna hos bakterier, svampar och högre växter. Förresten är utvecklingen av arbetet med enzymatisk lys av cellväggarna hos dessa organismer till stor del förknippad med de framsteg som hittills uppnåtts i studiet av strukturen och funktionen hos ytstrukturerna hos sådana celler.Det visade sig att cellväggsförstörande (lytiska) enzymer finns i betydande mängder i dessa strukturer själva, i nära anslutning till föremålen för deras verkan. Sådana enzymer kallas endogena (intracellulära). Dessutom har det konstaterats att vissa av de lytiska enzymerna är exogena, det vill säga utsöndras (frisätts) i livsmiljön för de organismer som bildar dem.
Lokalisering och fysiologisk roll för bakteriolytiska enzymer i bakteriekulturer
Om vi talar om placeringen av bakteriolytiska enzymer i en bakteriekultur, bör vi först och främst dela in dem i detta avseende i tre grupper.
Den första gruppen består bil lyser - bakteriolytiska enzymer som alltid finns (i aktivt eller inaktivt tillstånd) i själva cellväggen. De deltar i processen för tillväxt och differentiering av bakterieceller. I en bakteriecell finns det tydligen normalt ett samband mellan aktiviteterna hos enzymer som förstör och syntetiserar komponenter i cellväggen. Införlivandet av nysyntetiserade material i cellväggen kan faktiskt inte ske utan den preliminära klyvningen av vissa kemiska bindningar.
Processerna för lys och biosyntes av väggen sker samtidigt med tillväxten och utvecklingen av bakteriecellen, och endast i de senare stadierna av utvecklingen, när de biosyntetiska processerna avtar och aktiviteten av lytiska enzymer förblir på samma nivå, sker lys av bakteriecellen uppstår.
Den andra gruppen inkluderar lytiska enzymer av bakteriesporer . De aktiveras tillsammans med andra enzymer som är involverade i nedbrytningen av biopolymerer under perioden av sporbildning (sporbildning) och under spiring av bakteriesporer. Dessa enzymer deltar i processerna för förstörelse av membranet och som autolysiner i processerna för tillväxt och morfogenes av bakteriecellen.
Slutligen är den tredje gruppen extracellulära lytiska enzymer . Deras biologiska roll ligger uppenbarligen i det faktum att bakterier som syntetiserar och utsöndrar sådana enzymer i miljön har en fördel framför andra bakterier, främst i matkällor. Genom att förstöra cellerna från andra bakterier använder bakterien som producerar lytiska enzymer aminosyror, kolhydrater och andra komponenter i den lyserade cellen för sina egna behov. Dessutom spelar denna grupp av bakteriolytiska enzymer en absolut viktig roll för att skydda celler som utsöndrar dessa enzymer i miljön från andra bakterier som lever i samma ekologiska nisch.
Inverkan av strukturen hos bakteriecellsväggar på enzymers lytiska förmåga
Alla bakterier kan delas in i två signifikant olika grupper: gramnegativa och grampositiva. Skillnaden beror på den fundamentalt olika strukturen hos cellväggarna hos grampositiva och gramnegativa bakterier. Hos grampositiva bakterier (som stafylokocker eller mikrokocker) består cellväggen av en 70-80 nm tjock flerskiktsstruktur som kallas peptidoglykan. Peptidoglykanpåsen som täcker dessa cellers cytoplasmatiska membran består av polysackaridkedjor som är sammanlänkade till ett enda nätverk av peptidbryggor. I grampositiva bakterier står den för upp till 80 % av vikten av deras cellväggar. Förutom peptidoglykan innehåller dessa bakteriers cellväggar negativt laddade polymerer - så kallade teichoic syror (från grekiskan "teichos" - vägg). Vissa teichoinsyror är associerade kovalent med peptidoglykannätverket, och några är associerade med lipider i det cytoplasmatiska membranet. I det senare fallet kallas de lipidteichoic syror. Teichoic syror, på grund av närvaron av fosforsyra i deras sammansättning, säkerställer skapandet av en elektronegativ laddning på ytan av cellerna av gram-positiva bakterier.I vissa grampositiva bakterier (till exempel Staphylococcus aureus) består teichoinsyror av flera tiotals ribitolfosfatmolekyler - ribitol teichoic syror; i andra grampositiva bakterier består dessa biopolymerer av glycerolfosfatmolekyler (glycerolteikosyra). Teichoinsyror finns endast i grampositiva bakterier.
Huvudskillnaden i strukturen hos membranen hos grampositiva och gramnegativa bakterier är närvaron i de senare, förutom den cytoplasmatiska, av en annan, det så kallade yttre membranet. Denna struktur, belägen ovanför en tunn en- till trelagers peptidoglykanpåse (8 nm), är ett typiskt tvålagersmembran, i vilket ganska många ganska unika komponenter har identifierats: lipopolysackarider, lipoproteiner, såväl som proteiner - poriner, från vilka porer i det yttre membranet bildas, vilket tillåter penetrering in i skalet (och från det in i miljön) av relativt lågmolekylära föreningar.
Bakteriolytiska enzymer kan inte hydrolysera peptidoglykanskiktet i hela celler av gramnegativa bakterier utan att ta bort det yttre membranet, vilket endast kan uppnås genom att behandla dessa celler med kelatbildande medel, detergenter eller fysikaliska metoder.
Peptidoglykan av bakteriecellsväggar.
Det är primärt ansvarigt för att bibehålla formen på bakterieceller och är den struktur som ska förstöras av verkan av bakteriolytiska enzymer. Det är viktigt att betona att peptidoglykan nödvändigtvis finns i alla verkliga bakterier, men dess tillgänglighet för verkan av bakteriolytiska enzymer skiljer sig markant mellan grampositiva och gramnegativa bakterier.Som nämnts ovan består peptidoglykan av polysackaridkedjor och peptidbryggor som förenar hela strukturen till en enda "påse" som omger utsidan av bakteriecellen. Polysackarid (glykan) kedjor bildas av omväxlande två "tegelstenar" - kväveinnehållande glukosderivat: N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra - och representerar i allmänhet en kitinliknande struktur. Detta är intressant ur en evolutionär synvinkel, eftersom kitin och kitinliknande strukturer är utbredda i nästan alla representanter för den levande världen (exklusive växter) och är en av de vanligaste biopolymererna på jorden.
Strukturen på peptidoglykan-glykankedjorna hos de flesta studerade bakterier är densamma. Peptiddelen av peptidoglykan kan skilja sig markant i olika bakterier. Men i alla fall bildas den av 4-5 rester av L- eller D-aminosyror. Dessa korta peptider är å ena sidan förbundna med en amidbindning med karboxylen av muraminsyra genom sin fria NH2-grupp, och å andra sidan är de kopplade till samma korta peptid i den närliggande glykankedjan. I grampositiva bakterier, i synnerhet i Staphylococcus aureus, binder peptider associerade med glykankedjor inte till varandra direkt, utan med deltagande av en ytterligare peptid, den så kallade tvärbindningsbryggan. Hos Staphylococcus aureus består denna peptidbrygga av fem molekyler av den enklaste aminosyran glycin. Närvaron av sådana broar i peptidoglykanstrukturen hos Gram-positiva bakterier gör att den verkar tätare, vilket är en av de viktigaste anledningarna till att dessa celler kvarhåller färgämnet när de färgas med Gram. Hydrolys (klyvning med vatten) av vissa bindningar i peptidoglykan leder till nedbrytning av cellväggen och lysering av bakterier.
Substratspecificitet för bakteriolytiska enzymer
Baserat på substratspecificitet delas bakteriolytiska enzymer in i tre typer.
Den första typen består av så kallade glykosidaser, som förstör polysackarid (glykan) kedjor. Dessa inkluderar N-acetylmuramidas (lysozym), som hydrolyserar bindningen mellan N-acetylmuraminsyra och N-acetylglukosamin, och N-glukosaminidas, som hydrolyserar bindningen mellan N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra.
Den andra typen representeras av ett enzym - N-acetylmuramyl-L-alanilamidas (eller helt enkelt amidas), som klyver bindningen mellan muraminsyran i polysackariden och peptiddelen.
Den tredje typen inkluderar peptidaser som hydrolyserar peptidbindningarna av peptidoglykan.
Upptäckten av det bakteriolytiska komplexet "Lysoamidase"
1975 gjordes en intressant observation vid Institutet för biokemi och fysiologi av mikroorganismer vid den ryska vetenskapsakademin i Pushchino (på stranden av Oka-floden). I vattnet i Oka nedanför Pushchina, mikrobiologer G.K. Skrjabin, V.A. Lambina et al upptäckte en ganska omfattande "steril fläck" som praktiskt taget inte innehöll några bakterier. Från vattenprover i omedelbar närhet av "fläcken" isolerades en kultur av bakterier av släktet Xanthomonas, som släppte ut i miljön en viss faktor som hämmade tillväxten av många bakterier, inklusive patogena. Biokemisterna vid institutet, under mitt ledarskap, fastställde att den aktiva antibakteriella principen för denna "faktor" är ett komplex av högmolekylära polysackarider, laddade elektronegativt och positivt laddade enzymer. Den renade beredningen av detta komplex benämndes lysoamidas. Redan i det första skedet av sin biokemiska studie fastställdes det att det innehåller bakteriolytiska enzymer som kan spjälka peptid- (eller amid-) bindningar i peptidoglykan, vilket i slutändan leder till lys av bakterieceller.Utsikter för användning av lysoamidas i medicin
Redan i det första skedet av att studera egenskaperna hos lysoamidasläkemedlet blev det klart att det framgångsrikt kan användas inte bara inom biologi, till exempel för att erhålla bakteriella protoplaster som saknar cellväggar (fig. 4), utan också inom medicin. Det visade sig att läkemedlet lysoamidas är ett effektivt sätt att bekämpa flera antibiotikaresistenta patogena mikroorganismer.För närvarande är ett av de viktigaste problemen inom medicin den mycket snabba uppkomsten av resistens (immunitet) mot antibiotika som används i medicinsk praxis i kliniska former av patogena bakterier. Till exempel, på de flesta förlossningssjukhus både i Ryssland och i andra länder, av de skäl som anges ovan, blir det allt svårare att bekämpa purulenta infektioner orsakade av framför allt bakterier som stafylokocker och streptokocker. Samtidigt har det visat sig att läkemedlet lysoamidas mycket effektivt lyserar flera antibiotikaresistenta stammar av stafylokocker och andra grampositiva patogena bakterier.
Lysoamidas dödar effektivt kliniska stammar, som inte påverkas av nästan alla antibiotika som används på ryska kliniker i någon koncentration. Ytterligare medicinska, biologiska och kliniska prövningar av detta läkemedel ledde läkare till slutsatsen att lysoamidas är ett utmärkt sätt att bekämpa purulenta infektioner. Det kan användas i stor utsträckning inom purulent kirurgi, tandvård, gynekologi vid behandling av svårläkta trofiska sår, etc. För närvarande är läkemedlet godkänt för användning i medicinsk praxis och dess produktion har etablerats vid Vyshnevolotsk-fabriken av enzympreparat för medicinska ändamål.
Under medicinsk, biologisk och klinisk testning av läkemedlet visade det sig att det inte bara har en lytisk effekt på patogena bakterier, utan också renar sår väl från nekrotisk (död) vävnad och stimulerar också sårläkning, med en kraftfull immunstimulerande effekt.
Det visade sig att effektiv rengöring av sår från nekrotiska massor (främst bestående av denaturerade proteiner) är associerad med närvaron i lysoamidaspreparatet av inte bara bakteriolytiska enzymer utan även proteaser (proteinnedbrytande enzymer). Och den immunstimulerande aktiviteten hos lysoamidas beror på närvaron av en polysackarid i läkemedlet. Närvaron av en polysackarid är av grundläggande betydelse för möjligheten att använda lysoamidas inom medicinen, eftersom de bakteriolytiska enzymerna som finns i lysoamidas är elektrostatiskt bundna till polysackariden, vilket leder till att de stabiliseras avsevärt. Efter separation från polysackariden förlorar de bakteriolytiska enzymerna lysoamidas, liksom deras andra tidigare kända analoger, sin enzymatiska aktivitet efter några dagar. Som en del av lysoamidas behåller dessa enzymer sin aktivitet i kyla praktiskt taget oförändrad under flera år, vilket är ett obligatoriskt krav för medicinska preparat.
LYSOZYM
Lysozym (muramidas) är ett antibakteriellt medel, ett enzym av hydrolasklassen som förstör bakteriecellsväggar genom att hydrolysera muramylglukosamin i cellväggen hos grampositiva bakterier. Lysozym finns framförallt på platser där djurkroppen kommer i kontakt med miljön - i slemhinnan i mag-tarmkanalen, tårvätska, bröstmjölk, saliv, nasofarynxslem etc. Lysozym finns i stora mängder i saliv, vilket förklarar dess antibakteriella egenskaper. I human bröstmjölk är koncentrationen av lysozym mycket hög (cirka 400 mg/l). Detta är mycket mer än i komjölk. Samtidigt minskar inte koncentrationen av lysozym i bröstmjölk med tiden, sex månader efter barnets födelse börjar den öka.Upptäcktes 1922 av Alexander Fleming i slem från näshålan och hittades sedan i många vävnader och vätskor i människokroppen (brosk, mjälte, leukocyter, tårar), i växter (kål, kålrot, rädisa, pepparrot), i vissa bakterier och fager och i största mängd i äggvita. Lysozym från olika källor skiljer sig i struktur, men är lika i verkan. Äggvitelysozym är det första enzymet för vilket en tredimensionell struktur etablerades genom röntgendiffraktionsanalys och ett samband mellan strukturen och verkningsmekanismen avslöjades (1965); Dessa studier är ett betydande bidrag till förståelsen av mekanismerna för enzymatisk katalys i allmänhet.
Lysozym är ett protein med en molekylvikt på cirka 14 000; en enda polypeptidkedja består av 129 aminosyrarester och är vikt till en kompakt kula (30 × 30 × 45 Å). Den tredimensionella konformationen av polypeptidkedjan upprätthålls av 4 disulfid (-S - S -) bindningar. (Det finns 3 av dem i lysozymet i bröstmjölk, 2 i gåsäggvita, och det finns inga i lysozymet i fag T4; ju fler disulfidgrupper, desto stabilare lysozym, men desto mindre aktivt.) Lysozymkulan består av två delar åtskilda av ett gap; i en del innehåller de flesta aminosyror (leucin, isoleucin, tryptofan, etc.) hydrofoba grupper, i andra är aminosyror (lysin, arginin, asparaginsyra, etc.) med polära grupper dominerande. Miljöns polaritet påverkar joniseringen av två karboxylgrupper (- COOH) som ligger på ytan av molekylens gap på olika sidor (se figur). Lysozym verkar på en av huvudkomponenterna i bakterieväggen - en komplex polysackarid som består av två typer av aminosocker. Polysackariden sorberas på lysozymmolekylen i gapet vid gränsen mellan dess hydrofoba och hydrofila delar på ett sådant sätt att 6 ringar av aminosocker binder till enzymet och en av de glykosidbindningar som förbinder dem (mellan 4 och 5 ringar) är mellan karboxylerna. På grund av interaktionerna mellan karboxylerna av lysozym och atomerna som bildar den glykosidiska bindningen, såväl som förvrängningen av bindningsvinklarna hos substratet, sker aktivering och klyvning av bindningen. Detta leder till förstörelse av bakteriecellsmembranet.
Ris. Strukturen av lysozym. (N. A. Kravchenko)
Mekanism för lysering
Enzymet angriper peptidoglykaner (särskilt murein), som är en del av bakteriens cellväggar (särskilt grampositiva). Lysozym hydrolyserar (1,4)-glykosidbindningen mellan N-acetylmuraminsyra och N-acetylglukosamin. I detta fall binder peptidoglykan till enzymets aktiva centrum (i form av en ficka) som ligger mellan dess två strukturella domäner. Substratmolekylen vid det aktiva stället antar en konformation nära den för övergångstillståndet. Enligt Phillips-mekanismen binder lysozym till hexasackariden och omvandlar sedan den fjärde resten i kedjan till en vridstolskonformation. I detta stressade tillstånd bryts glykosidbindningen lätt.Glutaminsyra (Glu35) och asparaginsyra (Asp52) rester är avgörande för enzymfunktionen. Glu35 fungerar som en protondonator när substratets glykosidbindning bryts, vilket förstör bindningen, och Asp52 fungerar som en nukleofil vid bildandet av en mellanprodukt - ett glykosylenzym. Glykosylenzymet reagerar sedan med en vattenmolekyl, vilket gör att enzymet återgår till sitt ursprungliga tillstånd och bildar en hydrolysprodukt.
Ansökan
Läkemedlet lysozym används vid behandling av ögon, nasofarynx, tandkött, brännskador, i obstetrik, etc. Det är registrerat i livsmedelsindustrin som en livsmedelstillsats E1105.
Slutsats.
De data som presenteras indikerar den viktiga roll som bakteriolytiska enzymer spelar i livet för bakterier och bakteriesamhällen som ligger i samma ekologiska nisch.Med exemplet med läkemedlet lysoamidas och lysozym demonstreras möjligheterna att använda bakteriolytiska enzymer som ett effektivt terapeutiskt medel för kampen mot patogena bakterier, inklusive de som är resistenta mot antibiotika.
Trots det stora intresset som visas för problemet med enzymatisk lysering av mikroorganismer finns det ingen industriell produktion av lytiska enzympreparat i Ryssland. Därför är studiet av villkoren för biosyntesen av lytiska enzymer och utvecklingen av teknik för att erhålla ett lytiskt enzympreparat för användning i olika sektorer av den nationella ekonomin och medicinen relevant och lovande.
Litteratur.
1. Kulaev I.S., Severin A.I., Abramochkin G.V. Bakteriolytiska enzymer av mikrobiellt ursprung inom biologi och medicin // Vestn. USSR Academy of Medical Sciences. 1984. Nr 8. S. 64-69.2. Savelyev E.P., Petrov G.I. Molekylär grund för strukturen av bakteriecellväggen // Framsteg inom biologisk kemi. 1978. T. 19. S. 106.
3. Zakharova I.Ya., Pavlova I.N. Lytiska enzymer av mikroorganismer. Kiev: Nauk. Dumka, 1985.
4. Skryabin G.K., Kulaev I.S. Lysoamidas - en utmaning för mikrober // Vetenskap i USSR. 1990. Nr 2. S. 52-53.
5. Kulaev I.S. Bakteriolytiska enzymer av mikrobiellt ursprung inom biologi och medicin. // SOZH, 1997, nr 3, sid. 23–31.
6. Phillips D., Tredimensionell struktur av enzymmolekylen, i samlingen: Molecules and Cells, trans. från engelska, V. 3, M., 1968;
7. Wikipedia: fri uppslagsverk [Elektronisk resurs]. – URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Lysozyme (tillträdesdatum: 2010-05-15)
8. Akademiker: elektroniska uppslagsverk [Elektronisk resurs]. – URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/103560/lysozyme (tillträdesdatum: 2010-05-15)
Enzymer av mikrobiell syntes som bryter ner proteiner och kolhydrater
Amylorizin Sh1X och P10X. Torkad kulturmassa av svampen Aspergillus avamori. Innehåller pektinesteras, dextrinas, glukoamylas, surt proteas, cellulas, hemicellulas. Tillsätt till foder med en hastighet av 0,015 % torrvikt.
Pectavamorin PX, PZH, P10X (Avamorin P). Torkad kulturmassa av svampen Aspergillus avamori. Innehåller pektinesteras, polymetylgalakteronas, surt proteas, cellulas, hemicellulas. Tillsätt till foder med en hastighet av 0,015 % torrvikt.
Protosubtilin GZH. Bakteriellt proteas. Tillsatt till nötkreatursfoder för bättre absorption av proteiner, kolhydrater och fetter med en hastighet av 0,01 % torrvikt.
Surt proteas G10X. Ett proteolytiskt enzympreparat erhållet genom djupodling av svampen Aspergillus fostidus OV-208 genom att filtrera odlingsvätskan, fälla ut filtratet med aceton och vakuumtorka. I
1 g innehåller 100 enheter. Läggs till kalvar foder i en takt av
0,2 g/foder enheter
Vid behandling av djur med infektionssjukdomar används enzympreparat som lyserar komponenter i väggen hos mikroorganismer, som huvudsakligen består av heteroisomo-peptidoglykan, varav 95 % finns i väggen av grampositiva mikroorganismer (stafylokocker och streptokocker), och endast 10 % i väggen av gramnegativa bakterier. Lysering av väggen av mikroorganismer utförs av tre typer av enzymer: amylas, glykosidaser, proteaser. Proteaser, samtidigt med lysering av proteinkomponenter i väggen, aktiverar intracellulära bakteriella enzymer som orsakar intracellulär lys, vilket förstärker den antimikrobiella effekten.
I gynekologisk praxis används lysozym för att behandla patienter med follikulär vestibulit, endometrit och trichomoniasis. För infektiösa patologier där stafylokocker är den etiologiska faktorn, används enzympreparatet lysostatin, och för mykotiska lesioner i födelsekanalen (candidiasis, aspergillos, etc.), föreskrivs kopran och bolbit, erhållna från lägre svampar. Proteolytiska enzymer från djur (trypsin, kymotrypsin, pepsin, etc.) och växtursprung verkar under en kort tid vid behandlingen av purulenta-nekrotiska processer. Eftersom livsdugliga celler innehåller många anti-enzymföreningar utsätts de inte för lys.
Immobiliserade enzymer är mer effektiva. Profenzym immobiliseras på vattenlösliga cellulosagranuler och det komplexa proteolytiska läkemedlet imosin immobiliseras på en vattenlöslig polymer.
Lysosubtilin G10X (Lysosubtilinum G10X). Ljusgult fint pulver, mycket lösligt i vatten. Dess lytiska aktivitet mäts i enheter (1 miljon enheter i 1 g). Pulvret tillverkas i glasrör om 10 g och i påsar om 500, 1000 och 2000 g.
Används vid behandling av endometrit hos kor. För detta
2 miljoner enheter löses i 100 ml destillerat vatten och injiceras i
livmoder För att förhindra diarré hos kalvar tillsätts läkemedlet
råmjölk (mjölk) 20 g/l 2 gånger om dagen i 8-10 dagar. För medicinska ändamål, tillsätt 25 g till mjölk 2 gånger om dagen tills återhämtning.
Lysozym GZH (Lysocimum). Ljusgrått luktfritt pulver, lösligt i vatten. En enzympreparat erhållet genom att torka odlingsvätskan från lysozymproducenter. Innehåller proteolytiska enzymer.
De producerar pulver förpackat i 15 kg påsar. Gick in. I gram-positiva och gram-negativa mikroorganismer lyserar den väggen byggd av polyaminosackarider. Förbättrar nedbrytningen och resorptionen av näringsämnen. Stärker den fagocytiska aktiviteten hos neutrofiler och stimulerar proliferativa processer.
Används för att göda slaktkycklingar, lägga till foder med en hastighet av 0,3 % torrvikt.
Kalvar ordineras i komplex terapi för bronkopneumoni, diarré, osteodystrofi i en dos av 0,15-0,2 g/kg djurvikt i 5-20 dagar. Vid behandling av kalvar med dystrofi tillsätts läkemedlet till mjölk i en dos av 2-4 g/l 3 gånger om dagen.
Pepsinorm. Enzym-bakteriell beredning.
De produceras i två former: pepsinorm-1, en grågul vätska med en specifik lukt, och pepsinorm-2, en krämfärgad pulverformig massa, delvis löslig i vatten för att bilda homogena suspensioner.
Normaliserar matsmältningen och eliminerar dysbios på grund av närvaron av bakteriolytiska och proteolytiska enzymer.
Används för behandling och förebyggande av akuta gastrointestinala sjukdomar hos nyfödda kalvar. För medicinska ändamål 50- " 100 ml vätska eller 0,5-1 g torr pepsinorm blandas med 0,5 liter råmjölk (mjölk) och värms upp. Samtidigt kan specifika terapeutiska medel förskrivas.
Enzymer är en speciell typ av proteiner som av naturen spelar rollen som katalysatorer för olika kemiska processer.
Denna term hörs ständigt, men inte alla förstår vad ett enzym eller enzym är, vilka funktioner detta ämne utför, och även hur enzymer skiljer sig från enzymer och om de skiljer sig överhuvudtaget. Vi kommer att ta reda på allt detta nu.
Utan dessa ämnen skulle varken människor eller djur kunna smälta mat. Och för första gången tog mänskligheten till att använda enzymer i vardagen för mer än 5 tusen år sedan, när våra förfäder lärde sig att lagra mjölk i "kärl" från djurens magar. Under sådana förhållanden, under påverkan av löpe, förvandlades det till ost. Och detta är bara ett exempel på hur ett enzym fungerar som en katalysator som påskyndar biologiska processer. Idag är enzymer oumbärliga i industrin, de är viktiga för tillverkning av läder, textilier, alkohol och även betong. Tvättmedel och tvättmedel innehåller också dessa användbara ämnen - de hjälper till att ta bort fläckar vid låga temperaturer.
Upptäcktshistoria
Enzym betyder surdeg på grekiska. Och mänskligheten är skyldig upptäckten av detta ämne till holländaren Jan Baptist Van Helmont, som levde på 1500-talet. Vid ett tillfälle blev han mycket intresserad av alkoholjäsning och under sin forskning hittade han ett okänt ämne som påskyndar denna process. Holländaren kallade det fermentum, vilket betyder "jäsning". Sedan, nästan tre århundraden senare, kom fransmannen Louis Pasteur, som också observerade jäsningsprocesser, till slutsatsen att enzymer inte är något annat än substanser i en levande cell. Och efter en tid extraherade tysken Eduard Buchner ett enzym från jäst och fastställde att detta ämne inte var en levande organism. Han gav det också sitt namn - "zimaza". Några år senare föreslog en annan tysk, Willi Kühne, att alla proteinkatalysatorer skulle delas in i två grupper: enzymer och enzymer. Dessutom föreslog han att kalla den andra termen "surdeg", vars handlingar sträcker sig bortom levande organismer. Och bara 1897 satte stopp för alla vetenskapliga tvister: det beslutades att använda båda termerna (enzym och enzym) som absoluta synonymer.
Struktur: kedja av tusentals aminosyror
Alla enzymer är proteiner, men inte alla proteiner är enzymer. Liksom andra proteiner består enzymer av. Och det som är intressant är att skapandet av varje enzym tar från hundra till en miljon aminosyror, uppträdda som pärlor på en tråd. Men den här tråden är aldrig rak – den brukar vara böjd hundratals gånger. Detta skapar en tredimensionell struktur unik för varje enzym. Samtidigt är enzymmolekylen en relativt stor formation, och endast en liten del av dess struktur, det så kallade aktiva centret, är involverat i biokemiska reaktioner.
Varje aminosyra är kopplad till en annan genom en specifik typ av kemisk bindning, och varje enzym har sin egen unika sekvens av aminosyror. För att skapa de flesta av dem används ett 20-tal typer. Även mindre förändringar i aminosyrasekvensen kan dramatiskt förändra ett enzyms utseende och "talanger".
Biokemiska egenskaper
Även om ett stort antal reaktioner förekommer i naturen med deltagande av enzymer, kan de alla delas in i 6 kategorier. Följaktligen sker var och en av dessa sex reaktioner under påverkan av en specifik typ av enzym.
Reaktioner som involverar enzymer:
- Oxidation och reduktion.
Enzymerna som är involverade i dessa reaktioner kallas oxidoreduktaser. Som ett exempel kan vi minnas hur alkoholdehydrogenaser omvandlar primära alkoholer till aldehyd.
- Gruppöverföringsreaktion.
Enzymerna som gör att dessa reaktioner kan inträffa kallas transferaser. De har förmågan att flytta funktionella grupper från en molekyl till en annan. Detta inträffar till exempel när alaninaminotransferaser överför alfaaminogrupper mellan alanin och aspartat. Transferaser flyttar också fosfatgrupper mellan ATP och andra föreningar och skapar rester från dem.
- Hydrolys.
Hydrolaserna som är involverade i reaktionen kan bryta enkelbindningar genom att tillsätta vattenelement.
- Skapande eller avlägsnande av en dubbelbindning.
Denna typ av reaktion sker icke-hydrolytiskt med deltagande av lyas.
- Isomerisering av funktionella grupper.
I många kemiska reaktioner förändras en funktionell grupps position inom molekylen, men själva molekylen består av samma antal och typer av atomer som den var innan reaktionen började. Med andra ord är substratet och reaktionsprodukten isomerer. Denna typ av transformation är möjlig under påverkan av isomerasenzymer.
- Bildning av en enkelbindning med eliminering av grundämnet vatten.
Hydrolaser bryter bindningen genom att lägga till vattenelement till molekylen. Lyaser utför den omvända reaktionen och tar bort den vattenhaltiga delen från de funktionella grupperna. På så sätt skapas en enkel koppling.
Hur de fungerar i kroppen
Enzymer påskyndar nästan alla kemiska reaktioner som sker i celler. De är livsviktiga för människor, underlättar matsmältningen och påskyndar ämnesomsättningen.
Vissa av dessa ämnen hjälper till att bryta ner alltför stora molekyler till mindre "bitar" som kroppen kan smälta. Andra binder tvärtom små molekyler. Men enzymer, vetenskapligt sett, är mycket selektiva. Detta betyder att vart och ett av dessa ämnen bara kan accelerera en viss reaktion. Molekylerna som enzymer "arbetar" med kallas substrat. Substraten skapar i sin tur en bindning med en del av enzymet som kallas det aktiva stället.
Det finns två principer som förklarar specificiteten för interaktionen mellan enzymer och substrat. I den så kallade "nyckellås"-modellen upptar enzymets aktiva centrum en strikt definierad position i substratet. Enligt en annan modell ändrar båda deltagarna i reaktionen, den aktiva platsen och substratet, sina former för att kombineras.
Oavsett interaktionsprincipen är resultatet alltid detsamma - reaktionen under påverkan av enzymet fortskrider många gånger snabbare. Som ett resultat av denna interaktion "föds nya molekyler", som sedan separeras från enzymet. Och katalysatorämnet fortsätter att utföra sitt arbete, men med deltagande av andra partiklar.
Hyper- och hypoaktivitet
Det finns tillfällen då enzymer utför sina funktioner med fel intensitet. Överdriven aktivitet orsakar överdriven bildning av reaktionsprodukter och substratbrist. Resultatet är försämrad hälsa och allvarlig sjukdom. Orsaken till enzymhyperaktivitet kan vara antingen en genetisk störning eller ett överskott av vitaminer eller vitaminer som används i reaktionen.
Enzymunderaktivitet kan till och med orsaka dödsfall när till exempel enzymer inte tar bort gifter från kroppen eller ATP-brist uppstår. Orsaken till detta tillstånd kan också vara muterade gener eller omvänt hypovitaminos och brist på andra näringsämnen. Dessutom saktar lägre kroppstemperatur på liknande sätt ner enzymernas funktion.
Katalysator och mer
Idag kan man ofta höra om fördelarna med enzymer. Men vilka är dessa ämnen som vår kropps prestanda beror på?
Enzymer är biologiska molekyler vars livscykel inte definieras av födelse och död. De arbetar helt enkelt i kroppen tills de löses upp. Som regel sker detta under påverkan av andra enzymer.
Under den biokemiska reaktionen blir de inte en del av slutprodukten. När reaktionen är klar lämnar enzymet substratet. Efter detta är ämnet redo att börja arbeta igen, men på en annan molekyl. Och detta fortsätter så länge kroppen behöver.
Det unika med enzymer är att var och en av dem endast utför en tilldelad funktion. En biologisk reaktion inträffar först när enzymet hittar rätt substrat för det. Denna interaktion kan jämföras med principen för funktion av en nyckel och ett lås - endast korrekt valda element kan "samverka". En annan egenskap: de kan arbeta vid låga temperaturer och måttligt pH, och som katalysatorer är de mer stabila än någon annan kemikalie.
Enzymer fungerar som katalysatorer för att påskynda metaboliska processer och andra reaktioner.
Vanligtvis består dessa processer av specifika steg, som vart och ett kräver arbetet med ett specifikt enzym. Utan detta kommer konverterings- eller accelerationscykeln inte att kunna slutföras.
Den kanske mest kända av alla funktioner hos enzymer är en katalysator. Det innebär att enzymer kombinerar kemiska reagenser på ett sätt som minskar energin som krävs för att forma en produkt snabbare. Utan dessa ämnen skulle kemiska reaktioner gå hundratals gånger långsammare. Men enzymernas förmågor slutar inte där. Alla levande organismer innehåller den energi de behöver för att fortsätta leva. Adenosintrifosfat, eller ATP, är ett slags laddat batteri som förser celler med energi. Men ATP:s funktion är omöjlig utan enzymer. Och huvudenzymet som producerar ATP är syntas. För varje molekyl av glukos som omvandlas till energi, producerar syntaset cirka 32-34 molekyler ATP.
Dessutom används enzymer (lipas, amylas, proteas) aktivt i medicin. I synnerhet fungerar de som en komponent i enzymatiska preparat som Festal, Mezim, Panzinorm, Pancreatin, som används för att behandla matsmältningsbesvär. Men vissa enzymer kan också påverka cirkulationssystemet (lösa upp blodproppar) och påskynda läkningen av purulenta sår. Och även i anti-cancerterapi tar de också hjälp av enzymer.
Faktorer som bestämmer enzymaktivitet
Eftersom enzymet kan accelerera reaktioner många gånger, bestäms dess aktivitet av det så kallade omsättningstalet. Denna term hänvisar till antalet molekyler av substrat (reagerande substans) som 1 molekyl enzym kan omvandla på 1 minut. Det finns dock ett antal faktorer som bestämmer reaktionshastigheten:
- Substratkoncentration.
En ökning av substratkoncentrationen leder till en acceleration av reaktionen. Ju fler molekyler av den aktiva substansen, desto snabbare sker reaktionen, eftersom fler aktiva centra är inblandade. Acceleration är dock endast möjlig tills alla enzymmolekyler används. Efter detta kommer inte ens ökning av substratkoncentrationen att påskynda reaktionen.
- Temperatur.
Vanligtvis påskyndar en ökning av temperaturen reaktionerna. Denna regel fungerar för de flesta enzymatiska reaktioner, så länge som temperaturen inte stiger över 40 grader Celsius. Efter detta märke börjar reaktionshastigheten, tvärtom, minska kraftigt. Om temperaturen sjunker under en kritisk nivå kommer hastigheten av enzymatiska reaktioner att öka igen. Om temperaturen fortsätter att stiga bryts de kovalenta bindningarna ner och enzymets katalytiska aktivitet går förlorad för alltid.
- Aciditet.
Hastigheten för enzymatiska reaktioner påverkas också av pH. Varje enzym har sin egen optimala surhetsnivå vid vilken reaktionen sker mest adekvat. Ändring av pH-nivån påverkar enzymets aktivitet och därför reaktionshastigheten. Om förändringarna är för stora förlorar substratet sin förmåga att binda till den aktiva kärnan och enzymet kan inte längre katalysera reaktionen. Med återställandet av den erforderliga pH-nivån återställs också enzymaktiviteten.
Enzymer som finns i människokroppen kan delas in i två grupper:
- metabolisk;
- matsmältningssystemet.
Metaboliskt "arbete" för att neutralisera giftiga ämnen, och även bidra till produktionen av energi och proteiner. Och, naturligtvis, accelererar de biokemiska processer i kroppen.
Vad matsmältningsorganen ansvarar för framgår av namnet. Men även här spelar principen om selektivitet in: en viss typ av enzym påverkar bara en typ av mat. Därför, för att förbättra matsmältningen, kan du ta till ett litet trick. Om kroppen inte smälter något från maten bra, då är det nödvändigt att komplettera kosten med en produkt som innehåller ett enzym som kan bryta ner svårsmält mat.
Matenzymer är katalysatorer som bryter ner mat till ett tillstånd där kroppen kan absorbera användbara ämnen från dem. Matsmältningsenzymer finns i flera typer. I människokroppen finns olika typer av enzymer i olika delar av matsmältningskanalen.
Munhålan
I detta skede utsätts maten för alfa-amylas. Det bryter ner kolhydrater, stärkelse och glukos som finns i potatis, frukt, grönsaker och andra livsmedel.
Mage
Här bryter pepsin ner proteiner till peptider och gelatinas bryter ner gelatin och kollagen som finns i kött.
Bukspottkörteln
I det här skedet "arbetar" de:
- trypsin – ansvarig för nedbrytningen av proteiner;
- alfa-kymotrypsin - hjälper till att smälta proteiner;
- elastaser - bryter ner vissa typer av proteiner;
- Nukleaser – hjälper till att bryta ner nukleinsyror;
- Steapsin – främjar absorptionen av fet mat;
- amylas - ansvarig för absorptionen av stärkelse;
- lipas – bryter ner fetter (lipider) som finns i mejeriprodukter, nötter, oljor och kött.
Tunntarm
De "trollar fram" matpartiklar:
- peptidaser - bryter ner peptidföreningar till nivån av aminosyror;
- sukras – hjälper till att smälta komplexa sockerarter och stärkelser;
- maltas – bryter ner disackarider till monosackarider (maltsocker);
- laktas – bryter ner laktos (glukos som finns i mejeriprodukter);
- lipas – främjar absorptionen av triglycerider och fettsyror;
- Erepsin – påverkar proteiner;
- isomaltas – "fungerar" med maltos och isomaltos.
Kolon
Här utförs enzymernas funktioner av:
- E. coli – ansvarig för matsmältningen;
- laktobaciller - påverkar laktos och vissa andra kolhydrater.
Utöver enzymerna som nämns ovan finns det också:
- diastas – smälter växtstärkelse;
- invertas – bryter ner sackaros (bordssocker);
- glukoamylas – omvandlas till glukos;
- alfa-galaktosidas – främjar matsmältningen av bönor, frön, sojaprodukter, rot- och bladgrönsaker;
- bromelain - ett enzym som erhålls från, främjar nedbrytningen av olika typer av proteiner, är effektivt på olika nivåer av miljömässig surhet och har antiinflammatoriska egenskaper;
- Papain är ett enzym isolerat från rå papaya som främjar nedbrytningen av små och stora proteiner och är effektivt i ett brett spektrum av substrat och surheter.
- cellulas – bryter ner cellulosa, växtfibrer (finns inte i människokroppen);
- endoproteas – bryter ner peptidbindningar;
- oxgallextrakt – ett enzym av animaliskt ursprung, stimulerar tarmens motilitet;
- pankreatin är ett enzym av animaliskt ursprung som påskyndar nedbrytningen av proteiner;
- pankrelipas är ett animaliskt enzym som främjar absorptionen
Fermenterad mat är en nästan idealisk källa till nyttiga bakterier som är nödvändiga för korrekt matsmältning. Och medan farmaceutiska probiotika bara "fungerar" i den övre delen av matsmältningssystemet och ofta inte når tarmarna, märks effekten av enzymatiska produkter i hela mag-tarmkanalen.
Till exempel innehåller aprikoser en blandning av nyttiga enzymer, inklusive invertas, som ansvarar för nedbrytningen av glukos och främjar den snabba frisättningen av energi.
En naturlig källa till lipas (främjar snabbare nedbrytning av lipider) kan vara. I kroppen produceras detta ämne av bukspottkörteln. Men för att göra livet lättare för detta organ kan du unna dig till exempel en sallad med avokado - gott och nyttigt.
Förutom att vara den kanske mest kända källan förser den även kroppen med amylas och maltas. Amylas finns också i bröd och spannmål. Maltase hjälper till att bryta ner maltos, det så kallade maltsockret som finns i överflöd i öl och majssirap.
En annan exotisk frukt, ananas innehåller en hel uppsättning enzymer, inklusive bromelain. Och det har, enligt vissa studier, också anti-cancer och antiinflammatoriska egenskaper.
Extremofiler och industri
Extremofiler är ämnen som kan upprätthålla vitala funktioner under extrema förhållanden.
Levande organismer, liksom de enzymer som gör att de kan fungera, har hittats i gejsrar där temperaturen är nära kokpunkten, och djupt inne i isen, samt under förhållanden med extrem salthalt (Death Valley i USA). Dessutom har forskare hittat enzymer för vilka pH-nivån, som det visar sig, inte heller är ett grundläggande krav för effektiv drift. Forskare studerar extremofila enzymer med särskilt intresse som ämnen som kan användas i stor utsträckning inom industrin. Även om enzymer idag redan har funnit sin användning inom industrin som biologiskt och miljövänliga ämnen. Enzymer används inom livsmedelsindustrin, kosmetologi och tillverkning av hushållskemikalier.
Izvozchikova Nina Vladislavovna
Specialitet: infektionsläkare, gastroenterolog, lungläkare.
Hela upplevelsen: 35 år.
Utbildning:1975-1982, 1MMI, san-gig, högsta kvalifikation, infektionsläkare.
Vetenskapsexamen: doktor av högsta kategori, kandidat för medicinska vetenskaper.
- I kontakt med 0
- Google+ 0
- OK 0
- Facebook 0
