Αναστολείς ενζύμων
Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που βοηθούν στην επιτάχυνση των μεταβολικών δραστηριοτήτων ή των χημικών αντιδράσεων στο σώμα. Το ανθρώπινο σώμα υφίσταται καθημερινά πολλές χημικές αντιδράσεις που δεσμεύονται από ένζυμα. Αυτά τα ένζυμα λαμβάνονται από πρωτεΐνες που σχηματίζονται με σύνδεση αμινοξέων σε διαφορετικούς συνδυασμούς με τη μορφή ενώσεων μακράς αλυσίδας.
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν ένζυμα και παράγονται στο σώμα.
Τα ένζυμα ονομάζονται επίσης καταλύτες. Οι καταλύτες είναι εκείνες οι χημικές ουσίες που αυξάνουν τον ρυθμό της αντίδρασης αλλά δεν συμμετέχουν στην αντίδραση. Τα αμινοξέα συνδυάζονται για να σχηματίσουν πρωτεΐνες και οι πρωτεΐνες δρουν ως ένζυμα ή καταλύτες και κατηγοριοποιούνται ως βιομόρια. Τα αμινοξέα μπορεί να είναι κυρίως δύο τύπων – απαραίτητα και μη απαραίτητα. Τα απαραίτητα δεν παράγονται στον οργανισμό και πρέπει να τα λαμβάνουμε στη διατροφή μας ως συμπλήρωμα, αλλά τα μη απαραίτητα αμινοξέα παράγονται στον οργανισμό.
Όταν συνδυάζονται σε διάφορες μορφές, 20 αμινοξέα σχηματίζουν πολλά ένζυμα των οποίων η αλληλουχία είναι ειδική για μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη.
Χαρακτηριστικά των ενζύμων
Τα ένζυμα έχουν χαρακτηριστικά γνωρίσματα όπως
- Τα ένζυμα έχουν καταλυτικό χαρακτήρα
- Μια μικρή ποσότητα ενζύμου που προστίθεται σε μια αντίδραση μπορεί επίσης να επιταχύνει τη διαδικασία
- Επιταχύνουν τη διαδικασία της αντίδρασης και δεν υφίστανται καμία χημική αλλαγή κατά την πλήρη αντίδραση
- Τα ένζυμα επηρεάζονται από τη θερμοκρασία, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να εκφυλιστούν σε υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες και να λειτουργούν αποτελεσματικά μόνο στις βέλτιστες θερμοκρασίες
- Τα ένζυμα είναι επίσης ευαίσθητα στο pH, πράγμα που σημαίνει ότι η πολύ όξινη ή πολύ βασική φύση δεν είναι κατάλληλη για να επιβιώσουν τα ένζυμα και να λειτουργήσουν αποτελεσματικά
- Οι αναστολείς είναι ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει τη δραστηριότητα των ενζύμων
- Τα ένζυμα λειτουργούν ειδικά για μια χημική αντίδραση
- Τα ένζυμα δεν μπορούν να αλλάξουν την ελεύθερη ενέργεια, η οποία δεν αλλάζει εάν η αντίδραση απορροφά ενέργεια ή απελευθερώνει συνολικά.
Τα ένζυμα μπορούν συνήθως να κατηγοριοποιηθούν με δύο τρόπους:θετικούς και αρνητικούς καταλύτες. Οι αντιδράσεις μπορεί μερικές φορές να είναι χρήσιμες ή επιβλαβείς, ή μη χρήσιμες. Έτσι, σύμφωνα με την απαίτηση, χρησιμοποιούμε διάφορους καταλύτες.
- Εάν η αντίδραση είναι χρήσιμη και αργή, τότε χρησιμοποιείται ένας θετικός καταλύτης, αυξάνοντας τον ρυθμό αντίδρασης.
- Εάν η αντίδραση δεν είναι χρήσιμη και είναι αργή ή γρήγορη, τότε χρησιμοποιείται αρνητικός καταλύτης, μειώνοντας τον ρυθμό αντίδρασης ή διακόπτοντας την αντίδραση.
Οι θετικοί καταλύτες ονομάζονται αλλιώς προαγωγείς και οι αρνητικοί καταλύτες αλλιώς ονομάζονται αναστολείς.
Προαγωγείς και αναστολείς:Οι προαγωγείς είναι οι χημικές ουσίες που συμβάλλουν στην αύξηση της δραστηριότητας των ενζύμων.
Οι αναστολείς είναι χημικές ουσίες που βοηθούν στη μείωση της δραστηριότητας των ενζύμων.
Τα ένζυμα συνήθως εκτελούν το έργο της μείωσης της ενέργειας ενεργοποίησης των αντιδρώντων για να περάσουν το ενεργειακό φράγμα και να μετατραπούν σε προϊόντα. Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η ενέργεια που απαιτείται για την εκτέλεση μιας αντίδρασης. Τα ένζυμα συνδέονται με τα αντιδρώντα σωματίδια και βοηθούν στη διάσπαση των χημικών δεσμών των υπαρχόντων δεσμών σε χημικούς δεσμούς. Τα αντιδρώντα είναι τα αντιδρώντα είδη που ονομάζονται μόρια υποστρώματος και τα ένζυμα είναι οι καταλυτικοί παράγοντες.
Τα αντιδρώντα έχουν ορισμένη ενέργεια με την οποία ξεκινά η αντίδραση, αλλά δεν έχουν όλα τα αντιδρώντα μόρια τέτοια ενέργεια για να διασχίσουν το ενεργειακό φράγμα και να μετατραπούν σε προϊόντα. Σε μια τέτοια περίπτωση, τα παραγόμενα προϊόντα θα ήταν χαμηλά χωρίς καμία εξωτερική βοήθεια. Η αύξηση της θερμοκρασίας της αντίδρασης με την προσθήκη ενός καταλύτη μπορεί να βοηθήσει στην αύξηση της απόδοσης. Εάν η αντίδραση είναι εξώθερμη ή τα αντιδρώντα μετουσιώνονται κατά την έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες, τότε η χρήση καταλύτη μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη των καλύτερων αποτελεσμάτων.
Σύμπλεγμα υποστρώματος-ενζύμου:Τα ένζυμα έχουν ενεργές θέσεις διαφόρων σχημάτων. Το ένζυμο συνδέεται με το υπόστρωμα στις ενεργές θέσεις για να καταλύσει μια αντίδραση ειδική για ένα ή περισσότερα μόρια υποστρώματος. Το μέρος όπου το υπόστρωμα δεσμεύει το ένζυμο είναι η ενεργή θέση.
Ένα σύμπλεγμα ενζύμων υποστρώματος είναι σαν ένα μοντέλο κλειδαριάς και κλειδιού, καθώς ένα συγκεκριμένο κλειδί μπορεί να ανοίξει μόνο αυτή την κλειδαριά με τον ίδιο τρόπο που ένα συγκεκριμένο ένζυμο μπορεί να συνδεθεί μόνο με ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα και να εκτελέσει τη δράση.
Αναστολείς ενζύμων
Οι αναστολείς ενζύμου μειώνουν τον ρυθμό αντίδρασης επηρεάζοντας τη σύνδεση του υποστρώματος με το ένζυμο. Οι αναστολείς μπορεί να είναι οργανικοί ή ανόργανοι, όπως φάρμακα, αντιβιοτικά, τοξίνες, αντιμεταβολίτες κ.λπ.
- Οι αναστολείς μπορεί να είναι συνήθως αναστρέψιμοι, μη αναστρέψιμοι και αλλοστερικοί
- Οι αναστρέψιμοι αναστολείς μπορεί να είναι ανταγωνιστικοί, μη ανταγωνιστικοί και μη ανταγωνιστικοί
- Οι μη αναστρέψιμοι αναστολείς είναι αναστολείς αυτοκτονίας
Οι μη αναστρέψιμοι αναστολείς αδρανοποιούν το ένζυμο με ομοιοπολικούς δεσμούς που συνδέονται με μια συγκεκριμένη ομάδα στο ενεργό σημείο. Αυτός ο δεσμός ενζύμου αναστολέα είναι τόσο ισχυρός που δεν μπορεί να αναστραφεί ακόμη και με την προσθήκη περίσσειας υποστρώματος. Οι πεπτιδάσες θρυψίνη και χυμοθρυψίνη περιέχουν ομάδες σερίνης στη δραστική θέση και αναστέλλονται από το DIFP (φθοροφωσφορικό διισοπροπύλιο).
Οι αναστρέψιμοι αναστολείς συνδέονται με την ενεργό θέση με μη ομοιοπολικούς δεσμούς που μπορούν να αναστραφούν εύκολα, συμπεριλαμβανομένων ανταγωνιστικών και μη ανταγωνιστικών.
Ανταγωνιστικοί αναστολείς:Οι ανταγωνιστικοί αναστολείς μοιάζουν με τα σωματίδια του υποστρώματος και ανταγωνίζονται με το υπόστρωμα για να συνδεθούν στην ενεργό θέση ενός ενζύμου. Ο αναστολέας δεν δρα στο ένζυμο αλλά εμποδίζει την προσέγγιση του υποστρώματος στο ένζυμο.
Μη ανταγωνιστικοί αναστολείς
Οι μη ανταγωνιστικοί αναστολείς συνδέονται στις αλλοστερικές θέσεις ενός ενζύμου. Οι αλλοστερικές θέσεις είναι θέσεις διαφορετικές από τις ενεργές θέσεις ενός ενζύμου. Όλα τα αλλοστερικά ένζυμα δεν δρουν ως μη ανταγωνιστικοί αναστολείς.
Μπορεί να δρουν τόσο ανταγωνιστικοί όσο και μη ανταγωνιστικοί αναστολείς.
Ανταγωνιστική αναστολή:Στην ανταγωνιστική αναστολή, ένα μόριο εμπλέκει διαφορετικό από το κανονικό μόριο υποστρώματος δεσμεύεται στην ενεργό θέση ενός ενζύμου. Η δομή και η φύση του αναστολέα είναι παρόμοια με το υπόστρωμα, επιτρέποντας στον αναστολέα να δεσμεύει εύκολα τη δραστική θέση. Έτσι, μπλοκάρει την ενεργή θέση και αποτρέπει τη δέσμευση του υποστρώματος.
Μη ανταγωνιστική αναστολή:Στην περίπτωση μη ανταγωνιστικής αναστολής, ένα μόριο περιλαμβάνει ένα υπόστρωμα που συνδέεται σε μια θέση διαφορετική από την ενεργό θέση ενός ενζύμου. Έτσι, λόγω της δέσμευσης των αναστολέων στην αλλοστερική θέση, προκύπτουν διαμορφωτικές αλλαγές στην ενεργό θέση, με αποτέλεσμα να μην επιτρέπεται η δέσμευση του υποστρώματος. Εφόσον ο αναστολέας δεν ανταγωνίζεται άμεσα για τη δραστική θέση, αυτό λέγεται ότι είναι μη ανταγωνιστική αναστολή.
Συμπέρασμα
Ένας αναστολέας ενζύμου μπορεί να δράσει με διάφορους τρόπους. Ο αναστολέας μπορεί να δεσμεύσει και να εμποδίσει ένα υπόστρωμα να φτάσει στην ενεργή θέση του ενζύμου. Μπορεί επίσης να σταματήσει το ένζυμο από το να καταλύει την αντίδρασή του.
Η δράση μπορεί να είναι και αναστρέψιμη και μη αναστρέψιμη. Οι αναστολείς διαδραματίζουν τεράστιο ρόλο στην έρευνα για τα φάρμακα και τις ασθένειες. Χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για τη δημιουργία νέων φαρμάκων ή τη βελτίωση των υπαρχόντων, οδηγώντας σε νέες ελπίδες για τη θεραπεία ασθενειών όπως ο HIV, ο καρκίνος και οι νευρολογικές διαταραχές.
