8 Παράγοντες που επηρεάζουν την ενζυματική δραστηριότητα



Το παράγοντες που επηρεάζουν την ενζυματική δραστηριότητα είναι εκείνοι οι παράγοντες ή οι συνθήκες που μπορούν να τροποποιήσουν τη λειτουργία των ενζύμων. Τα ένζυμα είναι μια κατηγορία πρωτεϊνών των οποίων η λειτουργία είναι να επιταχύνουν τις βιοχημικές αντιδράσεις. Αυτά τα βιομόρια είναι απαραίτητα για όλες τις μορφές ζωής, τα φυτά, τους μύκητες, τα βακτηρίδια, τα εντόσθια και τα ζώα.

Τα ένζυμα είναι απαραίτητα σε διάφορες σημαντικές αντιδράσεις για τους οργανισμούς, όπως η εξάλειψη τοξικών ενώσεων, η διάσπαση των τροφίμων και η παραγωγή ενέργειας.

Έτσι, τα ένζυμα είναι μοριακά μηχανήματα που διευκολύνουν τα καθήκοντα των κυττάρων και σε πολλές περιπτώσεις η λειτουργία τους επηρεάζεται ή ευνοείται υπό ορισμένες συνθήκες.

Κατάλογος παραγόντων που επηρεάζουν την ενζυματική δραστηριότητα

Συγκέντρωση ενζύμων

Καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση των ενζύμων, η ταχύτητα της αντίδρασης αυξάνεται αναλογικά. Ωστόσο, αυτό ισχύει μόνο μέχρι μια ορισμένη συγκέντρωση, επειδή σε μια συγκεκριμένη στιγμή η ταχύτητα γίνεται σταθερή.

Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των δραστηριοτήτων των ενζύμων ορού (ορός αίματος) για τη διάγνωση ασθενειών.

Συγκέντρωση υποστρώματος

Η αύξηση της συγκέντρωσης του υποστρώματος αυξάνει την ταχύτητα της αντίδρασης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι περισσότερα μόρια υποστρώματος θα συγκρουστούν με τα μόρια του ενζύμου, έτσι ώστε το προϊόν να σχηματίζεται πιο γρήγορα.

Ωστόσο, όταν υπερβαίνει μια ορισμένη συγκέντρωση υποστρώματος δεν θα υπάρξει καμία επίδραση στην ταχύτητα της αντίδρασης, αφού τα ένζυμα θα είναι κορεσμένα και θα λειτουργούν με τη μέγιστη ταχύτητα.

ρΗ

Οι μεταβολές στη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου (ρΗ) επηρεάζουν σημαντικά τη δραστηριότητα των ενζύμων. Επειδή αυτά τα ιόντα έχουν φορτίο, δημιουργούν ελκυστικές και απωθητικές δυνάμεις μεταξύ του υδρογόνου και των ιοντικών δεσμών των ενζύμων. Αυτή η παρεμβολή παράγει αλλαγές στη μορφή των ενζύμων, επηρεάζοντας έτσι τη δραστηριότητά τους.

Κάθε ένζυμο έχει ένα βέλτιστο ρΗ στο οποίο ο ρυθμός αντίδρασης είναι μέγιστος. Έτσι, το βέλτιστο ρΗ για ένα ένζυμο εξαρτάται από το πού λειτουργεί κανονικά.

Για παράδειγμα, τα εντερικά ένζυμα έχουν ένα βέλτιστο ρΗ περίπου 7,5 (ελαφρώς βασικό). Αντίθετα, τα ένζυμα στο στομάχι έχουν ένα βέλτιστο ρΗ περίπου 2 (πολύ όξινο).

Αλατότητα

Η συγκέντρωση αλάτων επηρεάζει επίσης το ιοντικό δυναμικό και κατά συνέπεια μπορεί να παρεμβάλλεται σε ορισμένους δεσμούς των ενζύμων, οι οποίοι μπορούν να είναι μέρος της δραστικής θέσης αυτών. Σε αυτές τις περιπτώσεις, όπως και με το ρΗ, η ενζυματική δραστηριότητα θα επηρεαστεί.

Θερμοκρασία

Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η ενζυματική δραστηριότητα αυξάνεται και, συνεπώς, η ταχύτητα της αντίδρασης. Ωστόσο, πολύ υψηλές θερμοκρασίες μετουσιώνουν τα ένζυμα, αυτό σημαίνει ότι η πλεονάζουσα ενέργεια σπάει τους δεσμούς που διατηρούν τη δομή τους προκαλώντας τους να μην λειτουργούν άριστα.

Έτσι, η ταχύτητα της αντίδρασης μειώνεται ταχέως καθώς η θερμική ενέργεια αποδιατάσσει τα ένζυμα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί γραφικά σε μια καμπύλη σχήματος καμπάνας, όπου ο ρυθμός αντίδρασης σχετίζεται με τη θερμοκρασία.

Η θερμοκρασία στην οποία λαμβάνει χώρα ο μέγιστος ρυθμός αντίδρασης ονομάζεται η βέλτιστη θερμοκρασία του ενζύμου, η οποία παρατηρείται στο υψηλότερο σημείο της καμπύλης.

Αυτή η τιμή είναι διαφορετική για τα διάφορα ένζυμα. Ωστόσο, τα περισσότερα ένζυμα στο ανθρώπινο σώμα έχουν τη βέλτιστη θερμοκρασία περίπου 37,0 ° C.

Συνοπτικά, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, αρχικά ο ρυθμός αντίδρασης θα αυξηθεί λόγω της αύξησης της κινητικής ενέργειας. Ωστόσο, η επίδραση της θραύσης της ένωσης θα αυξηθεί και η ταχύτητα αντίδρασης θα αρχίσει να μειώνεται.

Συγκέντρωση προϊόντων

Η συσσώρευση των προϊόντων της αντίδρασης μειώνει γενικά την ταχύτητα του ενζύμου. Σε μερικά ένζυμα, τα προϊόντα συνδυάζονται με την ενεργό τους θέση σχηματίζοντας ένα χαλαρό σύμπλεγμα και επομένως αναστέλλοντας τη δραστικότητα του ενζύμου.

Σε ζωντανά συστήματα, αυτός ο τύπος αναστολής συνήθως αποτρέπεται με ταχεία απομάκρυνση των προϊόντων που σχηματίζονται.

Ενζυματικοί ενεργοποιητές

Ορισμένα από τα ένζυμα απαιτούν την παρουσία άλλων στοιχείων για να λειτουργούν καλύτερα, αυτά μπορεί να είναι ανόργανα μεταλλικά κατιόντα όπως το Mg2+, Μη2+, Zn2+, Ca2+, Co2+, Cu2+, Na+, Κ+, κ.λπ..

Σπανίως, απαιτούνται επίσης ανιόντα για την ενζυματική δραστηριότητα, για παράδειγμα: το χλωριούχο ανιόν (CI-) για την αμυλάση. Αυτά τα μικρά ιόντα καλούνται συμπαράγοντες ενζύμων.

Υπάρχει επίσης μια άλλη ομάδα στοιχείων που ευνοούν τη δραστηριότητα των ενζύμων, που ονομάζονται συνένζυμα. Τα συνένζυμα είναι οργανικά μόρια που περιέχουν άνθρακα, όπως οι βιταμίνες που βρίσκονται στα τρόφιμα.

Ένα παράδειγμα θα ήταν η βιταμίνη Β12, η ​​οποία είναι το συνένζυμο της συνθετάσης μεθειονίνης, ένα ένζυμο απαραίτητο για τον μεταβολισμό των πρωτεϊνών στο σώμα.

Αναστολείς ενζύμων

Οι αναστολείς ενζύμων είναι ουσίες που επηρεάζουν αρνητικά τη λειτουργία των ενζύμων και, κατά συνέπεια, επιβραδύνουν ή, σε ορισμένες περιπτώσεις, σταματούν την κατάλυση.

Υπάρχουν τρεις συνήθεις τύποι αναστολής ενζύμων: ανταγωνιστική, μη ανταγωνιστική και αναστολή του υποστρώματος:

Ανταγωνιστικοί αναστολείς

Ένας ανταγωνιστικός αναστολέας είναι μια χημική ένωση παρόμοια με ένα υπόστρωμα που μπορεί να αντιδράσει με την ενεργό θέση του ενζύμου. Όταν η ενεργός θέση ενός ενζύμου έχει συνδεθεί με έναν ανταγωνιστικό αναστολέα, το υπόστρωμα δεν μπορεί να συνδεθεί με το ένζυμο.

Μη ανταγωνιστικοί αναστολείς

Ένας μη ανταγωνιστικός αναστολέας είναι επίσης μια χημική ένωση που δεσμεύεται σε μια άλλη θέση στην ενεργό θέση ενός ενζύμου, που ονομάζεται αλλοστερική θέση. Ως αποτέλεσμα, το ένζυμο αλλάζει σχήμα και δεν μπορεί πλέον να συνδεθεί εύκολα στο υπόστρωμα του, έτσι ώστε το ένζυμο να μην μπορεί να λειτουργήσει σωστά.

Αναφορές

  1. Alters, S. (2000). Βιολογία: Η κατανόηση της ζωής (3η έκδοση). Jones και Bartlett Learning.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Βιοχημεία (8η έκδοση). W. Η. Freeman and Company.
  3. Russell, Ρ.; Wolfe, S.; Hertz, Ρ.; Starr, C. & McMillan, Β. (2007). Βιολογία: Η δυναμική επιστήμη (1η έκδοση). Thomson Brooks / Cole.
  4. Seager, S.; Slabaugh, Μ & Hansen, Μ. (2016). Χημεία για Σήμερα: Γενική, Βιολογική και Βιοχημεία (9η έκδ.). Εκπαιδευτική εκπαίδευση.
  5. Stoker, Η. (2013). Βιολογική και Βιολογική Χημεία (6η έκδ.). Brooks / Cole Μαθαίνοντας την Εκπαίδευση.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Βασικές αρχές της βιοχημείας: Ζωή στο Μοριακό επίπεδο (5η έκδοση). Wiley.