Aplikasi protein, lipid, karbohidrat dalam industri dan perubatan

Protein memainkan peranan paling penting dalam proses kehidupan. Mereka adalah hasil ekspresi gen dan alat di mana genom mengawal semua reaksi metabolik dalam sel. Protein mengambil bahagian dalam pembinaan sel dan tisu, melakukan pemangkinan biologi, proses pengawalan dan kontraktil, perlindungan dari pengaruh luaran.

Asid amino, menghubungkan antara satu sama lain melalui ikatan peptida, membentuk polipeptida. Protein adalah polipeptida yang mengandungi lebih daripada 50 sisa asid amino. Secara semula jadi, polipeptida kecil disintesis menggunakan enzim yang sesuai, sementara sebahagian besar protein terbentuk melalui sintesis matriks.

Pelaksanaan sintesis protein dengan kaedah kimia berdasarkan kaedah sintesis fasa pepejal. Hormon insulin diperoleh dengan cara yang sama. Walau bagaimanapun, di sebalik pengembangan synthesizer automatik, kaedah sintesis kimia protein tidak tersebar luas kerana terdapat sebilangan besar batasan teknikal..

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, protein yang berasal dari tumbuhan semakin banyak digunakan untuk memberi makan bukan hanya haiwan, tetapi juga manusia. Pengambilan protein sayuran secara langsung kepada manusia terutamanya bijirin, kekacang, dan pelbagai sayur-sayuran. Pengasingan protein (isolat) yang sangat dimurnikan berlaku dalam beberapa peringkat. Pada peringkat pertama, protein secara selektif diubah menjadi keadaan larut. Kecekapan pemisahan fasa pepejal (kotoran) dan cecair (protein) adalah kunci untuk mendapatkan produk yang sangat disucikan pada masa akan datang. Ekstrak protein mengandungi banyak produk larut yang menyertainya, oleh itu, pada tahap kedua, protein dipisahkan oleh pemendakan atau teknologi membran digunakan, serta kaedah lain (elektrolisis, resin pertukaran ion, penyaring molekul, dll.). Apabila keadaan optimum untuk kelarutan protein ditentukan, pilihan proses teknologi tertentu bergantung pada jenis bahan mentah dan produk sasaran..

Penghasilan produk protein dengan sintesis mikrobiologi mempunyai sejarah yang panjang. Protein mikroba menarik perhatian ahli bioteknologi sebagai produk makanan kerana murah dan cepat mendapatkannya berbanding dengan protein haiwan dan tumbuhan. Pengeluaran protein industri dari sel mikroba dilakukan dengan kaedah penanaman secara mendalam dan berterusan. Kelemahan ketara teknologi ini adalah adanya kekotoran sel mikroba dalam produk akhir, jumlah dan ketoksikan yang mesti diambil kira. Kehadiran kekotoran yang tidak diingini dalam pengeluaran protein mikroba telah menyebabkan fakta bahawa ia digunakan terutamanya sebagai makanan untuk haiwan ternakan. Protein dan produk degradasinya digunakan dalam perubatan sebagai bahan perubatan dan bahan tambahan makanan perubatan.

Protein hidrolisis digunakan secara meluas dalam amalan klinikal. Dengan hidrolisis asid atau enzimatik kasein, hidrolisis protein untuk tujuan perubatan diperoleh. Jadi, amigen ubat digunakan untuk kehilangan darah. Ubat cerebrolysin, yang terdiri daripada campuran asid amino penting, diresepkan untuk gangguan peredaran serebrum, keterbelakangan mental, kehilangan ingatan.

Lipid - sebatian organik dengan berat molekul rendah, yang hampir atau hampir tidak larut dalam air, dapat diekstrak dari sel haiwan, tumbuhan dan mikroorganisma oleh pelarut organik bukan polar seperti kloroform, eter, benzena. Ia termasuk alkohol, asid lemak, asas nitrogen, asid fosforik, karbohidrat, dll..

Garam asid yang lebih tinggi - sabun - telah digunakan secara meluas, kesan pencuciannya adalah mengemulsi lemak dan minyak dan menangguhkan zarah-zarah pepejal terkecil dari kotoran. Sabun juga digunakan untuk menstabilkan emulsi, lateks sintetik, busa, sebagai bahan tambahan, penstrukturan aditif, dll..

Kromatografi gas-cecair (GLC) paling sesuai untuk menganalisis campuran asid lemak. Kaedah ini dicirikan oleh resolusi tinggi dan kepekaan yang cukup tinggi..

Lilin adalah ester asid lemak dan alkohol polihidrat atau dihidrat yang lebih tinggi. Lilin semula jadi - lilin lebah dan spermaceti - banyak digunakan dalam perubatan dan minyak wangi. Spermaceti diserap dengan baik melalui kulit dan telah lama digunakan dalam minyak wangi dan perubatan sebagai asas untuk penyediaan krim dan salap. Lilin lebah digunakan dalam perubatan untuk penyediaan salap, plaster; adalah sebahagian daripada krim dan topeng berkhasiat, memutihkan, membersihkan. Ia juga dapat digunakan dalam pelbagai industri dan kerana sifat seperti ketahanan asid, penebat air dan elektrik, ketahanan terhadap cahaya, panas.

Dengan lipid mikroba dimaksudkan semua komponen sel mikroorganisma larut dalam pelarut bukan polar. Pada masa ini, sumber pengeluaran lemak baru sedang dicari, termasuk untuk keperluan teknikal. Sumber ini boleh menjadi mikroorganisma, lipid yang, setelah diproses, sesuai digunakan di pelbagai industri: perubatan, kimia dan farmaseutikal, cat dan pernis, tayar dan lain-lain, yang akan mengeluarkan sejumlah besar minyak yang berasal dari haiwan dan sayur-sayuran..

Proses teknologi mendapatkan lipid mikroba, berbeza dengan penghasilan zat protein, semestinya merangkumi tahap pengasingan lipid dari jisim sel dengan pengekstrakan dalam pelarut bukan polar (petrol atau eter). Pada masa yang sama, dua produk siap diperoleh secara serentak: lemak mikroba (bio-lemak) dan penyediaan protein tanpa lemak (bioschrot).

Bahan mentah untuk proses ini adalah media yang sama dengan pengeluaran biomas makanan. Dalam proses pengkulturan mikroorganisma pada pelbagai media, tiga kelas lipid diperoleh: lipid sederhana dan kompleks dan turunannya.

Lipid sederhana adalah lemak dan lilin yang neutral. Lemak netral (komponen ganti utama sel) adalah ester gliserol dan asid lemak, yang sebahagian besarnya adalah triacylglycerides (ada, bagaimanapun, juga mono- dan digliserida). Lilin adalah ester asid lemak atau asid monooksi dan alkohol alifatik dengan rantai karbon yang panjang. Struktur dan sifatnya dekat dengan lipid neutral. Jumlah lipid neutral terbesar disintesis oleh ragi dan kulat filamen. Lipid sederhana digunakan sebagai pelincir teknologi dalam proses rawatan sejuk dan panas logam. Pengeluar lipid kompleks terutamanya bakteria.

Lipid kompleks dibahagikan kepada dua kumpulan: fosfolipid dan glikolipid. Fosfolipid (fosfogliserida dan sphingolipid) adalah bahagian dari pelbagai membran sel dan mengambil bahagian dalam pemindahan elektron. Molekulnya polar dan pada pH 7.0 kumpulan fosfat membawa muatan negatif. Fosfolipid pekat digunakan sebagai bahan tambahan anti-karat untuk minyak dan sebagai bahan tambahan dalam pengapungan pelbagai mineral. Glikolipid, tidak seperti fosfolipid, tidak mengandungi molekul asid fosforik, tetapi ia juga merupakan sebatian yang sangat polar kerana adanya kumpulan karbohidrat hidrofilik dalam molekul (residu glukosa, mannosa, galaktosa, dll.).

Derivatif lipid termasuk asid lemak, alkohol, hidrokarbon, vitamin D, E dan K. Asid lemak diwakili oleh asid tepu dan tak jenuh dengan satu ikatan berganda struktur normal dan sebilangan atom karbon yang sama (palmitik, stearik, oleik). Di antara asid lemak diene, linoleik dapat dibezakan. Ikatan berganda dalam asid lemak tak jenuh lipid mikroba sering disusun sedemikian rupa sehingga terbahagi kepada beberapa bahagian, bilangan atom karbon di mana adalah gandaan tiga. Asid monokarboksilat yang disucikan dengan 14-18 atom karbon banyak digunakan dalam pembuatan sabun, tayar, bahan kimia, cat dan pernis dan industri lain..

Alkohol yang terdapat dalam lipid dibahagikan kepada tiga kumpulan: alkohol rantai lurus, alkohol dengan cincin β-ion, termasuk vitamin A dan karotenoid, serta sterol - komponen bahagian lipid yang tidak dapat diandalkan (contohnya, ergosterol, penyinarannya dengan cahaya ultraviolet memungkinkan untuk memperoleh vitamin D2 ).

Untuk kegunaan industri, keupayaan untuk mengumpul lipid secara intensif adalah penting. Keupayaan ini dimiliki oleh beberapa mikroorganisma, terutamanya ragi. Proses pembentukan lipid dalam kebanyakan ragi terdiri daripada dua peringkat yang berbeza:

- yang pertama dicirikan oleh pembentukan protein yang cepat dalam keadaan peningkatan bekalan nitrogen ke kultur dan disertai dengan pengumpulan lipid yang perlahan (terutamanya gliserofosfat dan lemak neutral);

- yang kedua - penghentian pertumbuhan yis dan peningkatan pengumpulan lipid (terutamanya neutral).

Ragi Cryptococcus terricolus adalah pembentuk lipid khas. Mereka dapat mensintesis sejumlah besar lipid (hingga 60% berat kering) dalam keadaan apa pun, bahkan yang paling baik untuk sintesis protein.

Di antara ragi pembentuk lipid lain, ragi C. guilliermondii, yang menggunakan alkana, mempunyai kepentingan industri. Mereka mensintesis terutamanya fosfolipid. Spesies ragi Lipomyces lipoferus dan Rhodotorula gracilis juga mengumpulkan sejumlah besar lipid dan aktif berkembang pada substrat karbohidrat (pada molase, hidrolisis gambut dan kayu). Dalam spesies ragi ini, lipogenesis sangat bergantung pada keadaan penanaman. Pengeluar ini mengumpulkan sejumlah besar (hingga 70%) triacylglycerides.

Kulat mikroskopik belum meluas dalam penghasilan lipid, walaupun komposisi lemak kulat hampir sama dengan sayur-sayuran. Hasil lemak Asp.terreus, misalnya, pada media karbohidrat mencapai 51% daripada berat kering mutlak (ACB). Komposisi lipid cendawan diwakili terutamanya oleh lemak neutral dan fosfolipid.

Lipid yang disintesis oleh bakteria unik dalam komposisi mereka, kerana ia terutama meliputi lipid kompleks, sementara lemak netral membentuk bahagian yang tidak signifikan dari biomas. Dalam kes ini, bakteria menghasilkan pelbagai asid lemak (mengandungi 10 hingga 20 atom karbon), yang penting untuk pengeluaran asid lemak spesifik industri. Alga menjanjikan penanaman sebagai agen pembentuk lipid, kerana mereka tidak memerlukan sumber karbon organik. Komposisi kimia (nisbah protein dan lemak) alga juga sangat berbeza bergantung kepada kandungan nitrogen di persekitaran. Kekurangan - kadar pertumbuhan rendah dan pengumpulan sebatian toksik dalam sel - menghadkan penggunaan industri.

Jadi, peranan utama dalam proses biosintesis lipid dimainkan oleh pelbagai jenis ragi. Mereka menggunakan sumber bahan mentah yang sama dengan pengeluaran protein makanan, dan hasil biojisim, jumlah dan komposisi lipid yang disintesis bergantung pada nilai pemakanan karbon. Untuk memastikan biosintesis lipid terarah dalam medium nutrien, sumber nitrogen yang mudah diasimilasi digunakan.

Pergeseran biosintesis ke arah pembentukan lipid atau protein dipengaruhi oleh nisbah karbon dan nitrogen dalam medium. Jadi, peningkatan kepekatan nitrogen menyebabkan penurunan pembentukan lipid, dan kekurangan nitrogen dengan bekalan karbon menyebabkan penurunan hasil zat protein dan peratusan lemak yang tinggi. Telah terbukti bahawa semakin sukar sumber karbon, semakin rendah nisbah N: C yang optimum. Biasanya, untuk bahan makanan hidrokarbon, nisbah N: C = 1:30, dan untuk bahan makanan karbohidrat, 1:40. Pengumpulan lipid mungkin hanya jika fosforus terdapat dalam medium. Dengan kekurangannya, sumber karbon tidak digunakan sepenuhnya, dengan lebihan, produk bukan lipid terkumpul. Perubahan kandungan fosforus tidak mempengaruhi komposisi pecahan lipid..

Kesan unsur persekitaran lain (elemen mikro dan makro) mempengaruhi kadar pertumbuhan ragi dan kadar penggunaan sumber karbon, yang juga mempengaruhi jumlah lipid terkumpul, tetapi tidak kualitinya..

Komposisi pecahan lipid yang disintesis dipengaruhi oleh keadaan penanaman lain: pengudaraan, pH, dan suhu. Sintesis fosfogliserida, asid lemak dan triacylglycerides bergantung pada intensiti pengudaraan. Dengan pengudaraan yang tidak mencukupi, lipid mengandungi triacylglycerides 4 kali lebih sedikit, 2 kali lebih banyak phosphoglycerides dan 8 kali lebih banyak asid lemak daripada normal. Dengan peningkatan pengudaraan, tahap tak jenuh lipid meningkat dan jumlah relatif semua kumpulan asid tak jenuh meningkat. Peningkatan pH medium menyebabkan peningkatan kandungan fosfogliserida dan asid lemak, sementara jumlah triacylglycerides menurun. Suhu optimum untuk pertumbuhan dan pembentukan lipid untuk sel bertepatan, dan kandungan lipid tidak bergantung pada suhu kultur. Walau bagaimanapun, dengan menyesuaikan suhu, anda boleh membuat nisbah asid lemak tepu dan tak jenuh yang berbeza dalam komposisi membran fosfolipid..

Untuk substrat karbohidrat, teknologi untuk menghasilkan lipid dari hidrolisis gambut dan kayu telah banyak dikembangkan. Kajian menunjukkan bahawa nisbah hidrolisis gambut dan kayu 1: 4 memberikan hasil biomassa tertinggi pada peringkat penanaman (hingga 10 g / l) dengan kandungan lipid maksimum (hingga 51% ASB) dan pekali asimilasi substrat yang tinggi (hingga 0,54). Dari 1 tan gambut yang benar-benar kering setelah hidrolisis dan penapaiannya, anda dapat memperoleh 50-70 kg lemak mikroba dengan kandungan triacylglycerides yang dominan.

Penggunaan karbohidrat secara praktikal

Karbohidrat pelbagai sifat dan turunannya banyak digunakan dalam amalan perubatan dan farmaseutikal. Glukosa, sukrosa, laktosa, pati telah lama digunakan untuk penyediaan pelbagai bentuk dos di farmasi dan keadaan kilang.

Kumpulan derivatif karbohidrat - ubat kardiotonik termasuk glikosida jantung, yang meningkatkan kontraktilitas miokardium. Sebagai contoh, digitoxin adalah perangsang kuat otot jantung.

Glikosida juga merangkumi beberapa antibiotik, seperti eritromisin, streptomisin, puromisin.

Polisakarida dan turunannya menjadi semakin penting dalam perubatan. Banyak dari mereka meningkatkan daya tahan tubuh terhadap jangkitan bakteria dan virus, iaitu, mereka mempunyai kesan imunostimulasi; mencegah kemunculan dan perkembangan tumor, tindakan sinar-X, dll..

Berdasarkan polisakarida dextran bakteria, penyelesaian pengganti plasma telah dikembangkan dan digunakan dalam perubatan - poliglukin, reopolyglucin, rondex, reogluman.

Polisakarida digunakan dalam industri farmaseutikal sebagai asas untuk penyediaan salap, emulsi, gel.

Dari biomassa sejumlah basidiomycetes di Jepun, polisakarida coriolan, lentipan, pahiman, schizophyllan diperoleh, yang digunakan untuk merawat beberapa jenis barah. Pengeluaran bioteknologi exopolysaccharides telah dikembangkan di Rusia: aubazidan dan pollulan, yang merupakan pengeluar kulat Aureobasidium pullulans. Aubazidan digunakan sebagai bahan tambahan untuk pembuatan bentuk dos, dan pollulan telah menemukan aplikasi dalam industri makanan.

Sebagai tambahan kepada polisakarida yang disenaraikan, banyak karbohidrat cendawan lain telah dikaji, yang pada masa depan dapat disarankan untuk diperkenalkan ke dalam pengeluaran..

Kegiatan praktik sepanjang sejarah perkembangan manusia dikaitkan dengan pemprosesan bahan mentah yang mengandungi karbohidrat: penaik, penapaian, pembuatan kertas, kain kapas dan linen, sutera asetat dan viskosa, serbuk tanpa asap, dll..

Dalam praktikum makmal biokimia, karboksimetilselulosa dan DEAE-selulosa digunakan secara meluas, Sephadexes adalah dextran berangkai silang yang tidak larut (glukan), yang telah digunakan dalam teknik memisahkan pelbagai bahan polimer. Agar-agar polisakarida dengan berat molekul tinggi, yang terkandung dalam beberapa rumpai laut, banyak digunakan dalam mikrobiologi untuk penyediaan media nutrien padat, dan dalam industri gula-gula untuk pembuatan jeli, pastil, dan marmalade. Dalam industri makanan dan gula-gula, glikosida semula jadi seperti vanillin, sinigrin, dan pelarganidin digunakan. Sorbitol, produk pengurangan glukosa D, digunakan sebagai agen perasa dalam industri makanan. Pada masa ini, pengeluaran bioteknologi xanthan, polisakarida bakteria untuk penghasil minyak, makanan, industri perubatan, pertanian dan perhutanan semakin meluas..

Kurdalan polisakarida mikroba (dari bahasa Inggeris curda - untuk membeku, padat), digunakan dalam industri roti, makanan, dan perubatan, sangat menarik untuk latihan. Proses bioteknologi yang terkenal untuk pengeluaran siklodekstrin dari kanji, digunakan sebagai pembawa untuk memasukkan banyak bahan perasa yang mudah menguap dan beraroma, serta bahan ubat.

Persediaan protein dalam perubatan.

Struktur utama protein, komposisi asid amino dan vektorinya. Kekhususan spesies struktur utama protein. Perubahan adaptif dalam struktur utama protein. Polimorfisme protein.

Struktur primer adalah urutan residu asid amino dalam rantai polipeptida. Struktur utama protein biasanya dijelaskan menggunakan sebutan satu huruf atau tiga huruf untuk residu asid amino..

Ciri penting struktur utama adalah motif konservatif - kombinasi stabil residu asid amino yang melakukan fungsi tertentu dan terdapat dalam banyak protein. Motif konservatif berterusan semasa evolusi spesies, dan sering kali mungkin untuk meramalkan fungsi protein yang tidak diketahui dari mereka [24]. Tahap homologi (kesamaan) urutan asid amino protein dari pelbagai organisma boleh digunakan untuk menganggarkan jarak evolusi antara taksa tempat organisma ini berada..

Kajian menunjukkan bahawa protein dari pelbagai jenis tumbuhan, serta organ yang berlainan dari tumbuhan yang sama, boleh berbeza secara signifikan dalam kandungan asid amino (Jadual 3 dan 4).

Dalam albumin, dibandingkan dengan prolamin, kepekatan arginin, glisin, lisin, metionin dan triptofan jauh lebih tinggi, tetapi kandungan leusin, prolin, tirosin, fenil-alanin jauh lebih rendah..

Dalam protein tertentu endosperma gandum - purothionine, histidine, methionine dan tryptophan sama sekali tidak ada, tetapi kandungan lisin (15%) dan arginin (18%) meningkat.

Komposisi asid amino protein biji-bijian dan biji minyak hampir dengan globulin, kerana 60-70% protein ini. Komposisi asid amino protein dalam ubi kentang, buah-buahan akar, sayur-sayuran, buah-buahan dan buah beri, jisim tumbuh-tumbuhan cukup dekat dengan albumin dan globulin, kerana protein ini membentuk 65-75% daripada jumlah jisim protein produk tumbuhan ini..

Protein sayuran adalah sumber asid amino penting untuk manusia dan haiwan ternakan, kerana ia adalah komponen utama makanan atau makanan. Di bawah tindakan enzim pencernaan, protein makanan dihidrolisis menjadi asid amino, yang kemudian memasuki aliran darah dan digunakan untuk mensintesis protein tubuh haiwan..

Keperluan badan haiwan untuk asid amino penting ditentukan oleh komposisi asid amino rata-rata protein yang disintesis dan, di samping itu, kadar penggunaan setiap asid amino diambil kira, yang bergantung pada komposisi kimia makanan, serta ciri sistem pencernaan dan metabolisme tubuh spesies haiwan ini. Petunjuk ini biasanya dinyatakan dalam g per 100 g protein makanan dan menyatakan bahagian asid amino yang diperlukan dalam protein makanan. Kekhususan spesies protein yang tinggi boleh disebabkan oleh perbezaan struktur kimia protein tisu, atau, kemungkinan besar, oleh perubahan konfigurasi rantai polipeptida terminal pada permukaan globule (hlm. 48). Ada kemungkinan bahawa, selain spesies dan kekhususan tisu protein, terdapat beberapa perbezaan dalam struktur fizikokimia dan ciri protein dalam suatu spesies, tetapi perbezaan ini tidak dapat dikesan oleh reaksi biologi yang ada. Struktur utama protein adalah urutan khusus asam amino dalam rantai polipeptida, serta komposisi kuantitatif dan kualitatif mereka. Urutan asid amino dalam protein individu ditetapkan secara genetik dan menentukan kekhususan protein dan spesies protein. Kekhususan spesies. Protein yang terkandung dalam tisu dan organ manusia, haiwan, tumbuhan, dan lain-lain, berbeza dalam struktur satu sama lain; mereka mempunyai kekhususan yang tinggi. Protein asing, ketika dimasukkan ke dalam darah haiwan lain, mempunyai kesan toksik yang sangat kuat pada organisma ini. Oleh itu, prasyarat untuk asimilasi protein makanan tertentu adalah hidrolisis awal mereka di saluran gastrointestinal menjadi asid amino tanpa kekhususan. Setiap sel dapat mensintesis protein khasnya sendiri dari asid amino. Contoh polimorfisme protein adalah hemoglobin, yang mempunyai banyak bentuk. Hemoglobin A adalah hemoglobin normal pada orang dewasa. Protein ini adalah tetramer yang terdiri daripada dua pasang rantai polipeptida - monomer: dua monomer rantai α dan dua monomer rantai β, atau dua monomer α dan dua monomer δ. Hemoglobin F - janin, jenis janin hemoglobin manusia. Hemoglobin F adalah protein heterotetramer dua rantai α dan dua rantai γ globin. Hemoglobin F mempunyai pertalian yang tinggi terhadap oksigen (ia mengandungi serin dan bukannya lisin) dan membolehkan jumlah darah janin yang agak kecil untuk melakukan fungsi bekalan oksigen dengan lebih berkesan. Walau bagaimanapun, hemoglobin F kurang tahan terhadap penurunan dan kurang stabil. Semasa trimester terakhir kehamilan dan selepas kelahiran, hemoglobin F secara beransur-ansur digantikan oleh hemoglobin A (HbA) "dewasa", pengangkut oksigen yang kurang aktif, tetapi lebih tahan terhadap kemusnahan dan lebih stabil. Penyakit molekul adalah gangguan keturunan pada struktur utama roti. Sebagai contoh, penggantian asid amino glutamat keenam dalam β-subunit hemoglobin dengan valine membawa kepada pembentukan hemoglobin S dan fakta bahawa molekul hemoglobin secara keseluruhan tidak dapat menjalankan fungsi utamanya - pengangkutan oksigen; dalam kes seperti itu, seseorang menghidap penyakit - anemia sel sabit.

3. Perubahan keturunan dalam struktur utama protein. Proteinopati keturunan: anemia sel sabit, fibrinogenopati, patologi dehidrogenase glukosa-6-fosfat.

Penyakit molekul adalah gangguan keturunan pada struktur utama roti. Sebagai contoh, penggantian asid amino glutamat keenam dalam β-subunit hemoglobin dengan valine membawa kepada pembentukan hemoglobin S dan fakta bahawa molekul hemoglobin secara keseluruhan tidak dapat menjalankan fungsi utamanya - pengangkutan oksigen; dalam kes seperti itu, seseorang menghidap penyakit - anemia sel sabit. Kekurangan glukosa-6-fosfat dehidrogenase (G6PD) adalah penyakit enzim yang berkaitan dengan X, yang lebih sering ditunjukkan pada kulit hitam, hemolisis boleh berlaku selepas penyakit akut atau pengambilan oksidan (termasuk salisilat dan sulfonamida). Diagnosis berdasarkan penentuan G6PD, walaupun kajian sering kali negatif semasa hemolisis akut. Rawatan simptomatik.

Satu-satunya kecacatan yang ketara dalam jalur monofosfat heksosa adalah disebabkan oleh kekurangan glukosa-6-fosfat dehidrogenase (G6PD). Terdapat lebih dari 100 jenis mutasi enzim. Secara klinikal, jenis yang paling biasa adalah varian bergantung kepada ubat. Penyakit ini dikaitkan dengan kromosom X dan sepenuhnya ditunjukkan pada lelaki dan wanita homozigot, dan juga dinyatakan pada tahap yang berbeza pada wanita heterozigot. Anomali ini berlaku pada kulit hitam, kira-kira 10% lelaki, kurang daripada 10% wanita, dan dengan kekerapan yang lebih rendah di lembangan Mediterranean..

Kekurangan G6PD mengurangkan jumlah tenaga yang diperlukan untuk mengekalkan struktur membran sel sel darah merah, yang menyebabkan jangka hayat yang lebih pendek.

Konformasi protein dan pergantungannya pada struktur primer. Hubungan antara kestabilan dan ketidakupayaan konformasi protein sebagai asas aktiviti fungsinya. Fenomena molekul kinesis yang ditunjukkan oleh fungsi hemoglobin, karboksipeptidase A dan protein lain sebagai prasyarat untuk fungsi protein. Kepentingan adaptif perubahan konformasi protein.

Struktur utama dipanggil urutan asid amino rantai polipeptida (lokasi residu asid amino di dalamnya). Struktur utama khusus untuk setiap protein (Gambar 2.4) dan ditentukan oleh maklumat genetik, iaitu dikodkan dalam DNA. Semua sifat dan fungsi protein bergantung pada struktur utama. Jadi, tindakan khusus enzim memerlukan urutan asid amino yang sangat spesifik.

Konformasi adalah bentuk tiga dimensi khusus rantai polipeptida. Rantai biasanya dipintal, dilipat, atau dibengkokkan. Penyesuaian ditentukan oleh struktur utama; ini adalah keadaan termodinamik yang paling stabil dari rantai polipeptida. Konformasi merangkumi struktur sekunder, tersier dan kuarter. Rantai polipeptida linear protein individu, kerana interaksi kumpulan fungsi asid amino, memperoleh struktur tiga dimensi spasial tertentu, yang disebut "konformasi". Semua molekul protein individu (iaitu, mempunyai struktur primer yang sama) membentuk konformasi yang sama dalam larutan. Akibatnya, semua maklumat yang diperlukan untuk pembentukan struktur ruang terletak di struktur utama protein. Dalam protein, terdapat 2 jenis utama konformasi rantai polipeptida: struktur sekunder dan tersier. 1. Struktur protein sekunder. Struktur sekunder protein adalah struktur spasial yang terbentuk sebagai hasil interaksi antara kumpulan berfungsi yang membentuk tulang belakang peptida. Dalam kes ini, rantai peptida dapat memperoleh struktur biasa dari dua jenis: α-heliks dan β-struktur.

α-Helix. Dalam struktur jenis ini, tulang belakang peptida dipintal dalam bentuk lingkaran kerana pembentukan ikatan hidrogen antara atom oksigen kumpulan karbonil dan atom nitrogen kumpulan amino yang membentuk kumpulan peptida melalui 4 residu asid amino. Ikatan hidrogen berorientasikan sepanjang paksi lingkaran (Rajah 1-5). Terdapat 3.6 residu asid amino setiap putaran α-heliks. Hampir semua atom oksigen dan hidrogen kumpulan peptida terlibat dalam pembentukan ikatan hidrogen. Akibatnya, α-heliks "ditarik bersama" oleh banyak ikatan hidrogen. Walaupun ikatan ini diklasifikasikan sebagai lemah, bilangannya memastikan kestabilan maksimum heliks α-maksimum. Oleh kerana semua kumpulan hidrofilik tulang belakang peptida biasanya terlibat dalam pembentukan ikatan hidrogen, hidrofilik (iaitu, keupayaan untuk membentuk ikatan hidrogen dengan air) dari α-heliks berkurang, dan hidrofobikasinya meningkat..

Struktur α-heliks adalah konformasi tulang belakang peptida yang paling stabil, sepadan dengan minimum tenaga bebas. Hasil daripada pembentukan α-heliks, rantai polipeptida dipendekkan, tetapi jika keadaan dibuat untuk memutuskan ikatan hidrogen, rantai polipeptida akan kembali memanjang.

Radikal asid amino terletak di bahagian luar α-heliks dan diarahkan dari tulang belakang peptida ke sisi. Mereka tidak ikut serta

pembentukan ikatan hidrogen yang merupakan ciri struktur sekunder, tetapi sebilangannya dapat mengganggu pembentukan α-heliks. Ini termasuk:

• kawasan di mana beberapa radikal bermuatan sama terletak secara berurutan, di antara daya tolakan elektrostatik timbul;

• kawasan dengan radikal besar jarak dekat yang secara mekanik mengganggu pembentukan heliks α, misalnya metionin, triptofan.

Struktur cincin prolin mempunyai sudut tetap, yang nilainya dekat dengan sudut putaran α-heliks, walaupun ketiadaan hidrogen pada atom nitrogen dan kemustahilan ikatan hidrogen. Oleh itu, proline biasanya terletak di kawasan protein di mana terdapat gelung atau selekoh. Sebilangan besar prolin terdapat dalam kolagen (setiap asid amino ke-4) dalam bentuk lingkaran yang sudah berada pada tahap struktur utamanya. Sifat utama protein prion adalah keupayaan untuk mengagregat dan muncul secara de novo, kehadiran banyak varian konformasi patologi, dan pewarisan penyesuaian patologi. Polimer prion juga dicirikan oleh ketahanan terhadap agen denaturasi dan beberapa protease (contohnya, chymotrypsin). Harta yang terakhir juga ditunjukkan oleh agregat amiloid, tetapi tidak diwarisi dan tidak berjangkit. Varian konformasi bagi mereka belum dapat dikenal pasti. Kajian mengenai prion sebahagian besarnya dikaitkan dengan patologi yang ditimbulkannya pada manusia dan haiwan. Penemuan protein seperti prion pada eukariota rendah telah meningkatkan pemahaman tentang prion. Menjadi jelas bahawa ini bukan hanya baru, tetapi juga fenomena yang cukup umum yang terjadi pada pelbagai organisma. Kajian prion ragi memberikan maklumat tambahan mengenai fenomena secara keseluruhan, serta bukti kesamaan asas prion dengan fibril samyloid. Pada masa ini, fenomena prion-amiloid sedang dikaji secara intensif di banyak makmal, dan senarai penyakit di antara yang diketahui sebelumnya, yang mana sifat amiloid telah disahkan, semakin meningkat. Dalam ragi dan kulat, kewujudan protein dengan sifat prion terutamanya mempunyai kepentingan adaptif. Sebagai tambahan, semakin banyak protein prion dan amiloid mamalia diketahui terlibat dalam pelbagai proses biologi. Dan, kemungkinan besar, protein seperti itu lebih meluas daripada yang kelihatan sekarang..

5. Klasifikasi protein, fungsi biologi mereka. Struktur spasial protein: struktur sekunder, tersier, daya, definisi mereka (ikatan peptida, hidrogen, elektrostatik, interaksi hidrofobik-hidrofilik, ikatan disulfida). Konsep kinesis molekul, kepentingannya dalam fungsi protein.

Semua protein dibahagikan kepada tiga kumpulan: sederhana, kompleks, derivatif. Sederhana atau protein merangkumi yang, apabila hidrolisis lengkap, hanya memberi asid amino. Mengikut kelarutan dalam larutan individu, ia dibahagikan kepada kumpulan berikut: albumin, globulin, prolamin, histon, scleroproteins dan glutelin.

Albumin adalah protein larut dalam air yang membeku ketika dipanaskan. Terkandung dalam susu, telur, serum darah, enzim dan biji tumbuhan. Semua albumin adalah protein globular dengan berat molekul tidak lebih dari 75,000. Albumin kaya dengan asid amino yang mengandungi sulfur dan dikarboksilat.

Globulin adalah protein yang tidak larut dalam air, tetapi larut dalam larutan garam cair, asid, alkali. Pembekuan ketika dipanaskan, terdapat dalam tisu haiwan (myosin), darah, susu, telur, kekacang dan tanaman minyak.

Prolamin adalah protein biji-bijian dari pelbagai tanaman bijirin, larut dalam alkohol 60-80 persen, tidak larut dalam air. Larut dalam larutan asid dan alkali yang berbeza. Apabila direbus, mereka tidak menggoreng. Prolamin dari biji gandum dan rai disebut gliadin, dari biji jagung - zein.

Histon adalah protein asas yang mengandungi sejumlah besar lisin dan agrenin. Mereka larut dalam larutan berasid dan neutral, diendapkan oleh ammonia, adalah sebahagian daripada inti sel.

Scleroprotein adalah protein yang berbeza dengan ketara dari protein lain dalam sifatnya. Mereka larut hanya setelah rawatan berpanjangan dengan asid pekat dan alkali pekat, dan dengan pemisahan molekul. Pada organisma haiwan, mereka melakukan fungsi pendukung dan integumen; mereka tidak dijumpai di tumbuhan. Perwakilan: keratin - protein rambut, bulu, epidermis kulit. Elastin adalah protein di dinding saluran darah dan tendon. Kologenn adalah bahan protein, kulit, tulang, tulang rawan, tisu penghubung. Glutelin adalah protein tumbuhan. Ia larut hanya dalam alkali larut cair. Terkandung terutamanya dalam keluarga bijirin, khususnya ia adalah bahagian gluten.

Protein atau protein yang kompleks merangkumi komponen protein sederhana dengan komponen bukan protein (karbohidrat, asid fosforik, asid nukleik, dll.).

Proteid dibahagikan kepada beberapa kumpulan.

Fosfoprotein - mengandungi sisa asid fosforik yang diikat oleh ikatan ester dengan asid amino xerin dan threonine. Contohnya: cosein - protein susu, vitellin - protein yang merupakan sebahagian daripada kuning telur ayam. Kumpulan fosfoprotein merangkumi banyak enzim, yang fungsinya adalah pemangkin pemindahan kumpulan fosfat. Mereka adalah bahagian sel dan tisu, pertukaran fosfroid berkaitan dengan kerja pam ion, serta proses oksidatif dalam mitokondria sel hidup..

Nukleoprotein adalah protein di mana bahagian protein dihubungkan dengan asid nukleik. Mereka adalah sebahagian daripada inti sel tumbuhan dan haiwan.

Kromoprotein adalah bahan di mana bahagian protein dikaitkan dengan pewarna. Contohnya: hemoglobin darah, klorofil.

Glukoprotein adalah protein di mana bahagian protein digabungkan dengan karbohidrat.

Lipoprotein adalah protein yang berkaitan dengan lipid. Mereka larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut organik, yang terkandung dalam protoplasma sel, serum darah, kuning telur.

Fungsi biologi protein sangat pelbagai. Mereka melakukan pelbagai fungsi: pemangkin (enzim), peraturan (hormon), struktur (kolagen, fibralin), motor (myosin), pengangkutan (hemoglobin), pelindung (imunoglobulin, interferron), cadangan (kasein, albumin, gliadin, zein).

Di antara protein, terdapat antibiotik dan bahan yang mempunyai kesan toksik..

Protein memainkan peranan penting dalam kehidupan sel, membentuk asas bahan dari aktiviti kimianya. Semua aktiviti badan dikaitkan dengan zat protein. Mereka adalah bahagian penyusun terpenting dalam makanan manusia dan haiwan, pembekal asid amino yang mereka perlukan.

Ketiadaan protein dalam makanan selama beberapa hari menyebabkan gangguan metabolik yang serius, dan pemakanan bebas protein yang berpanjangan pasti akan mati. Setiap protein individu, yang mempunyai struktur dan konformasi primer yang unik, juga mempunyai fungsi unik yang membezakannya dari bqcx protein lain. Satu set protein individu melakukan banyak fungsi yang pelbagai dan kompleks di dalam sel..

Syarat yang diperlukan untuk fungsi protein adalah penyambungan zat lain ke dalamnya, yang disebut "ligan". Ligan boleh menjadi bahan berat molekul rendah dan makromolekul. Interaksi protein dengan ligan sangat spesifik, yang ditentukan oleh struktur kawasan protein yang disebut tapak pengikat protein-ligan atau laman aktif. Pusat aktif protein adalah bahagian tertentu dari molekul protein, sebagai peraturan, terletak di dalamnya ("poket"), yang dibentuk oleh radikal asid amino yang dikumpulkan di tempat spasial tertentu semasa pembentukan struktur tersier dan mampu melengkapkan pengikatan dengan ligan. Dalam urutan linear rantai polipeptida, radikal yang membentuk tapak aktif dapat terletak pada jarak yang cukup jauh antara satu sama lain. Kekhususan tinggi protein mengikat ligan diberikan oleh pelengkap struktur pusat aktif protein dengan struktur ligan. Pelengkap difahami sebagai korespondensi spatial dan kimia molekul berinteraksi. Ligan mesti boleh masuk dan bertepatan secara spasial dengan penyesuaian laman aktif. Kebetulan ini mungkin tidak lengkap, tetapi kerana kesesuaian protein, pusat aktif mampu melakukan sedikit perubahan dan "disesuaikan" dengan ligan. Di samping itu, ikatan mesti timbul antara kumpulan fungsian ligan dan radikal asid amino yang membentuk tapak aktif, yang menahan ligan di tapak aktif. Ikatan antara ligan dan pusat aktif protein boleh menjadi tidak kovalen (ionik, hidrogen, hidrofobik) atau kovalen.

Persediaan protein dalam perubatan.

Pada peringkat ini, dengan mengambil kira hipoproteinemia berterusan, FFP - 10 mlkg atau sediaan protein (albumin, protein) diberikan, komposisi elektrolit diperbetulkan menggunakan larutan elektrolit seimbang (kalium-magnesium aspartat). Untuk tujuan pemakanan parenteral, larutan karbohidrat dan asid amino diberikan. Normalisasi peredaran mikro dan pembekuan dijamin dengan pengenalan agen antiplatelet (trental, aspizol) dan heparin mengikut petunjuk yang ketat dan di bawah kawalan masa pembekuan. Untuk membetulkan isipadu globular, eritromass digunakan selama tidak lebih dari 3 hari. penyimpanan atau eritrosit yang dibasuh. Pencegahan komplikasi purulen-septik, yang dilakukan oleh antibiotik spektrum luas (cephalosporins), adalah wajib. Untuk mengatur proses metabolik, persiapan ATP (NEOTON hingga 6 g sehari), Riboxin (30-50 ml sehari), Actovegin 800 mg sehari diberikan. terhadap latar belakang digitalisasi sederhana.

Rangsangan imuniti dilakukan dengan pengenalan imuno-modulator (T-activin, thymalin, tsekaris, immunoglobulin), menggunakan pelbagai kaedah fotomodifikasi darah (ultraviolet, penyinaran darah laser). Kita mesti ingat mengenai kesan hipoko - penyebaran yang terakhir! Untuk mencegah sindrom kegagalan pelbagai organ dan melegakan gangguan hemokoagulasi, plasmapheresis diskrit ditunjukkan pada wanita selepas bersalin yang mengalami kehilangan darah secara besar-besaran, tidak lebih dari 12 jam setelah pembedahan hemostasis. Pada masa yang sama, sekurang-kurangnya 70 VCP dikeluarkan dengan penggantian yang mencukupi dengan plasma beku segar penderma. Tahap III dari tempoh postresuscitation dicirikan oleh perkembangan SPON (untuk keterangan lebih lanjut mengenai patofisiologi klinikal dan terapi keadaan ini, lihat bab yang sesuai).

Enzim sebagai biokatalis. Sifat dan struktur enzim, pusat aktif dan fungsinya. Sifat aktiviti dan kekhususan enzim yang tinggi. Perbezaan enzim daripada pemangkin bukan protein.

Sifat enzim sebagai biokatalis:

1) Kekhususan (selektiviti) tindakan. Terdapat jenisnya:

a) kekhususan mutlak - enzim memangkin penukaran hanya satu substrat (satu enzim - satu substrat). Contoh - urease, arginase, sukrase, laktase, dll..

b) stereoskopik - enzim memangkinkan penukaran stereoisomer tertentu (lactate dehydrogenase hanya menukar L-laktat)

c) relatif - enzim memangkinkan transformasi sekumpulan bahan dengan satu jenis ikatan kimia (satu enzim - satu ikatan). Contoh peptidase, esterase, glycosidase.

2) Ketergantungan kadar tindak balas enzimatik pada suhu. Reaksi enzimatik, seperti semua tindak balas kimia, dipercepat apabila suhu meningkat (24 kali untuk setiap 10 ° C). Walau bagaimanapun, kadar tindak balas enzimatik mempunyai suhu optimum sendiri, lebihan yang menyebabkan penurunan aktiviti enzim disebabkan oleh denaturasi termal molekulnya. Bagi kebanyakan reaksi enzimatik, suhu optimum ialah 3840 ° C, dan pada suhu 5060 ° C dan lebih tinggi, kadar reaksi enzimatik sangat berkurang kerana pemusnahan molekul enzim (kecuali myokinase tidak dinonaktifkan walaupun pada suhu 100 ° C). Ketergantungan aktiviti enzim pada suhu disebut termolabiliti. Enzim dipelihara dengan lebih baik pada suhu rendah - aktivitinya berkurang, tetapi denaturasi tidak berlaku. Properti ini digunakan dalam perubatan untuk pengeluaran persiapan enzim. Dalam beberapa operasi, perlu mengurangkan kadar metabolisme. Kemudian penyejukan organ digunakan (contohnya, dalam pemindahan buah pinggang, jantung dan organ lain).

3) Ketergantungan aktiviti enzimatik pada pH medium. Setiap enzim mempunyai pH sendiri - nilai pH optimum di mana aktivitinya maksimum. Enzim, seperti protein lain, mempunyai kumpulan ionogenik dalam strukturnya (contohnya, kumpulan karboksil atau kumpulan amino dalam rantai sisi), dan pemisahannya dan nisbah antara kumpulan positif dan bermuatan negatif bergantung pada kepekatan ion hidrogen. Hubungan antara kumpulan ini juga menentukan struktur spasial molekul enzim (penyesuaiannya), dan, akibatnya, aktivitinya. Sebilangan besar enzim paling aktif pada pH 68. Pengecualian pepsin (pHopt = 1.52), arginase (pHopt = 1011).

4) Enzim mempercepat tindak balas langsung dan terbalik (contohnya, dehidrogenase laktat)

5) Kegiatan enzim boleh berubah di bawah pengaruh pelbagai bahan, yang dapat meningkatkan (pengaktif) atau menurunkan (perencat) kadar tindak balas pemangkin.

6) Enzim, berbeza dengan pemangkin bukan biologi, menunjukkan aktiviti yang lebih tinggi dan menunjukkan kemampuannya untuk mempercepat tindak balas dalam kepekatan yang sangat kecil (contohnya, satu molekul karbanhidrase mampu memecahkan 36 juta molekul H2CO3).

7) Enzim, seperti pemangkin bukan biologi, hanya mengkatalisis reaksi yang mematuhi undang-undang termodinamik II dan mungkin secara bertenaga. Enzim tidak termasuk dalam produk akhir reaksi, tidak mempengaruhi pemalar keseimbangan tindak balas, tetapi hanya meningkatkan kadar pencapaiannya.

Kekhususan enzim terhadap tindak balas kimia tertentu dikaitkan dengan sifat kumpulan fungsional dan jenis ikatan kimia bahan tindak balas (substrat), konfigurasi spatialnya dan komponen protein khas enzim [14-17, 19, 20]. [C.12]

Secara semula jadi, terdapat enzim (glukosidase) yang menghidrolisis sama ada hanya α-glukosida atau hanya β-glukosida. Kekhususan enzim ini digunakan untuk menetapkan konfigurasi beberapa gula, seperti yang akan ditunjukkan kemudian (lihat Oligosakarida). [H.151]

Setiap enzim hanya bertindak pada satu bahan tertentu atau sekumpulan bahan dengan struktur yang serupa. Ia melakukan reaksi dari jenis tertentu, membelah ikatan struktur tertentu. Ini, mungkin, sifat paling khas dari enzim disebut kekhususannya. Kekhususan tindakan enzim adalah fenomena biologi yang paling penting. Tanpanya, metabolisme terarah di alam dan, akibatnya, kehidupan itu sendiri tidak mungkin. Pemangkin biologi bukan sahaja mengatur kadar tindak balas kimia dalam sel, tetapi juga menentukan bahan mana yang harus mengalami transformasi. Tindakan enzim yang saling berkaitan, sebagaimana adanya, mengatur proses kehidupan, memilih, melibatkan bahan tertentu dalam reaksi dan, sebagai tambahan, menentukan dari pelbagai jalan yang mungkin diperlukan, mungkin satu-satunya jalan yang harus dilalui proses tersebut. Kekhususan enzim dapat dinyatakan dengan cara yang berbeza. [H.57]

Biasanya, kekhususan enzim (iaitu keupayaannya bertindak pada bahan tertentu, dan bukan yang lain) ditentukan oleh sifat bahagian protein kumpulan aktif dari antara yang dapat dipisahkan dari protein secara amnya, mereka sendiri kurang aktif dan kurang pilih kasih memilih substrat. [hlm.94]

Maklumat mengenai komposisi pusat aktif dan kumpulannya lebih lengkap berkaitan dengan enzim di mana kumpulan ini bersifat bukan protein. Dalam kes-kes apabila protein itu sendiri membentuk tapak aktif di permukaan molekul, kajian menjadi sukar kerana topografi permukaan ini kompleks, dan data mengenai komposisi tapak aktif kurang dipercayai. Enzim, sebagai peraturan, mempercepat reaksi dengan jenis yang sama, iaitu, ia adalah pemangkin yang menunjukkan sifat selektivitas atau kekhususan. Hubungan antara enzim dan substratnya dibandingkan dengan nisbah kunci ke kunci. Sebenarnya, kekhususan enzim berbeza-beza. Oleh itu, enzim urease memangkinkan reaksi tunggal penguraian urea dan tidak bertindak pada substrat lain. Enzim ini mempunyai kekhususan mutlak. Tetapi, sebagai contoh, enzim yang memangkin hidrolisis ester lebih kurang spesifik dalam pemilihan substrat dan ikatan eter bertindak berbeza.

Ketergantungan kadar tindak balas enzimatik pada pH, suhu, kepekatan enzim dan substrat. Kofaktor enzim. Vitamin larut air (kumpulan B, PP, asid lipoik, asid pantotenik, dan lain-lain) sebagai pendahuluan koenzim.

Ketergantungan kadar tindak balas enzimatik (V) pada kepekatan enzim [E] (Gambar 7.3). Pada kepekatan substrat yang tinggi (berkali-kali lebih tinggi daripada kepekatan enzim) dan dengan keteguhan faktor-faktor lain, kadar tindak balas enzimatik sebanding dengan kepekatan enzim. Oleh itu, dengan mengetahui kadar tindak balas yang dikatalisis oleh enzim, kita dapat membuat kesimpulan mengenai jumlahnya dalam bahan ujian.

Gambar 7.3. Ketergantungan kadar tindak balas enzimatik pada kepekatan enzim

Ketergantungan kadar tindak balas pada kepekatan substrat [S]. Graf kebergantungan mempunyai bentuk hiperbola (Rajah 7.4). Pada kepekatan enzim yang berterusan, kadar tindak balas pemangkin meningkat dengan peningkatan kepekatan substrat hingga nilai maksimum Vmax, setelah itu tetap stabil. Ini harus dijelaskan oleh fakta bahawa pada kepekatan substrat yang tinggi, semua pusat aktif molekul enzim terikat pada molekul substrat. Sebilangan besar substrat boleh bergabung dengan enzim hanya setelah produk reaksi terbentuk dan pusat aktif dilepaskan..

Rajah 7.4. Ketergantungan kadar tindak balas enzimatik pada kepekatan substrat.

Ketergantungan kadar tindak balas pada kepekatan substrat dapat dinyatakan dengan persamaan Michaelis - Menten:

di mana V adalah kadar tindak balas pada kepekatan substrat [S], Vmax adalah kadar maksimum dan KM adalah pemalar Michaelis.

Pemalar Michaelis sama dengan kepekatan substrat di mana kadar tindak balas adalah separuh maksimum. Penentuan KM dan Vmax sangat penting praktikal, kerana ini memungkinkan seseorang untuk menerangkan secara kuantitatif kebanyakan reaksi enzimatik, termasuk reaksi yang melibatkan dua atau lebih substrat. Bahan kimia yang berbeza yang mengubah aktiviti enzim mempunyai kesan yang berbeza pada Vmax dan KM.

Ketergantungan kadar tindak balas pada t - suhu di mana tindak balas berjalan (Gambar 7.5), mempunyai watak yang kompleks. Nilai suhu di mana kadar tindak balas maksimum adalah suhu optimum untuk enzim. Suhu optimum bagi kebanyakan enzim dalam tubuh manusia adalah sekitar 40 ° C. Bagi kebanyakan enzim, suhu optimum sama dengan atau lebih tinggi daripada suhu yang sama di mana sel berada.

Rajah 7.5. Pergantungan suhu pada kadar tindak balas enzimatik.

Pada suhu yang lebih rendah (0 ° - 40 ° C), kadar tindak balas meningkat dengan peningkatan suhu. Apabila suhu meningkat sebanyak 10 ° C, kadar tindak balas enzimatik dua kali ganda (pekali suhu Q10 adalah 2). Peningkatan kadar tindak balas dijelaskan oleh peningkatan tenaga kinetik molekul. Dengan kenaikan suhu yang lebih jauh, ikatan yang menyokong struktur sekunder dan tersier dari enzim dipecahkan, iaitu denaturasi terma. Ini disertai dengan kehilangan aktiviti pemangkin secara beransur-ansur..

Ketergantungan kadar tindak balas pada pH medium (Rajah 7.6). Pada suhu tetap, enzim berfungsi paling berkesan dalam julat pH yang sempit. Nilai pH di mana kadar tindak balas maksimum adalah pH optimum untuk enzim. Sebilangan besar enzim dalam tubuh manusia mempunyai pH optimum dalam julat pH 6-8, tetapi ada enzim yang aktif pada nilai pH di luar julat ini (misalnya, pepsin, yang paling aktif pada pH 1.5-2.5).

Perubahan pH baik ke sisi berasid dan alkali dari optimum membawa kepada perubahan tahap pengionan kumpulan asid amino dan asas asid amino yang membentuk enzim (contohnya, kumpulan COOH aspartat dan glutamat, kumpulan NH2 lisin, dll.). Ini menyebabkan perubahan konformasi enzim, akibatnya struktur spasial pusat aktif berubah dan pertaliannya dengan substrat menurun. Di samping itu, pada nilai pH yang melampau, enzim itu didenaturasi dan tidak aktif..

Rajah 7.6. Ketergantungan kadar tindak balas enzimatik pada pH medium.

Harus diingat bahawa ciri pH enzim yang optimum tidak selalu bertepatan dengan pH persekitaran intraselularnya yang terdekat. Ini menunjukkan bahawa persekitaran di mana enzim berada, sampai tahap tertentu, mengatur aktivitinya..

Ketergantungan kadar tindak balas terhadap kehadiran aktivator dan perencat. Pengaktif meningkatkan kadar tindak balas enzimatik. Inhibitor menurunkan kadar tindak balas enzimatik.

Ion bukan organik boleh bertindak sebagai pengaktif enzim. Dipercayai bahawa ion-ion ini menyebabkan enzim atau molekul substrat mengadaptasi konformasi yang memudahkan pembentukan kompleks enzim-substrat. Ini meningkatkan kemungkinan interaksi antara enzim dan substrat, dan oleh itu kadar tindak balas yang dikatalisis oleh enzim. Sebagai contoh, aktiviti amilase air liur meningkat dengan adanya ion klorida.

Bahagian protein enzim kompleks disebut apoenzim, bahagian bukan protein disebut kofaktor. Kofaktor boleh mempunyai sifat kimia yang berbeza dan kekuatan kekuatan ikatannya dengan apoenzim. Ion dari pelbagai logam, serta ion bukan organik lain, boleh bertindak sebagai kofaktor..

Bahan organik tanpa asid amino yang digunakan sebagai kofaktor disebut koenzim. Koenzim bersama dengan apoenzim membentuk holoenzim.

. Vitamin B yang larut dalam air, yang juga mempunyai nama kimia tiamin sepele, tersebar luas dan disintesis oleh banyak tumbuhan dan mikroorganisma (tetapi bukan haiwan). Yang terkaya di dalamnya adalah ragi, tepung gandum, bijirin, kekacang, hati, daging babi tanpa lemak.

Dari segi struktur kimia, tiamin adalah sistem dua heterosikular (pyrimidine dan thiazole) dengan sekumpulan kecil kumpulan berfungsi: kumpulan amino dalam cincin pyrimidine dan kumpulan alkohol dalam fragmen thiazole. Atom nitrogen cincin thiazole berada dalam keadaan ammonium, dan sebatian itu sendiri dalam bentuk garam, kumpulan alkohol diesterifikasi dengan asid fosforik. Dalam organisma hidup, tiamin terdapat dalam bentuk bebas, atau dalam bentuk mono-, di- dan trifosfat dengan kadar difosfat tertinggi.

Vitamin B adalah sebatian yang berada di bawah konsep vitamin yang tidak menjalankan fungsi sendiri, tetapi dalam bentuk koenzim (TPP) sejumlah enzim metabolisme karbohidrat penting mengambil bahagian dalam satu siri proses biokimia yang berkaitan dengan reaksi dekarboksilasi oksidatif asid piruvat (piruvat dehydrogenase) ), Asid 2-oxoglutaric, decarboxylation of 2-oxoisovalerianic dan asid keto bercabang lain (a-oxoglutarate dehydrogenase) dan pemindahan serpihan dua karbon dengan kumpulan karbonil (trans-ketolase).

Beberapa derivatif sintetik vitamin diketahui mempunyai aktivitinya, tetapi tidak seperti asalnya, ini adalah sebatian larut lemak, dan oleh struktur kimianya, mereka boleh dianggap sebagai provitamin B, kerana mudah untuk melihat cara penukarannya secara langsung menjadi tiamin (Skema 10.2.2).

Tarikh Ditambah: 2015-01-29; pandangan: 67 | Pelanggaran hak cipta