Charakteristiky holoenzýmu, funkcie a príklady



holoenzima je enzým, ktorý je tvorený proteínovou časťou nazývanou apoenzým kombinovanou s neproteínovou molekulou nazývanou kofaktor. Ani apoenzým, ani kofaktor nie sú aktívne, keď sú oddelené; to znamená, aby mohli fungovať, musia byť spojené.

Holoenzýmy sú teda kombinované enzýmy, a preto sú katalyticky aktívne. Enzýmy sú typom biomolekúl, ktorých funkciou je v podstate zvýšiť rýchlosť bunkových reakcií. Niektoré enzýmy potrebujú pomoc iných molekúl, nazývaných kofaktory.

Kofaktory sú doplnené apoenzýmami a tvoria aktívny holoenzým, ktorý vykonáva katalýzu. Tieto enzýmy, ktoré vyžadujú konkrétny kofaktor, sú známe ako konjugované enzýmy. Tieto majú dve hlavné zložky: kofaktor, ktorým môže byť kovový (anorganický) ión alebo organická molekula; apoenzým, proteínová časť.

index

  • 1 Charakteristiky
    • 1.1 Pozostáva z apoenzýmov a kofaktorov
    • 1.2 Pripúšťajú rôzne kofaktory
    • 1.3 Dočasné alebo trvalé spojenie
  • 2 Funkcia
  • 3 Príklady bežných holoenzýmov
    • 3.1 RNA polymeráza
    • 3.2 DNA polymeráza
    • 3.3 Karboanhydráza
    • 3.4 Hemoglobín
    • 3.5 Cytochróm oxidáza
    • 3.6 Pyruvátkináza
    • 3.7 Pyruvátkarboxyláza
    • 3.8 Acetyl CoA karboxyláza
    • 3.9 Monoaminoxidáza
    • 3.10 Laktát dehydrogenáza
    • 3.11 Kataláza
  • 4 Odkazy

rysy

Vytvorené apoenzýmami a kofaktormi

Apoenzýmy sú proteínovou časťou komplexu a kofaktormi môžu byť ióny alebo organické molekuly.

Pripúšťajú rôzne kofaktory

Existuje niekoľko typov kofaktorov, ktoré pomáhajú formovať holoenzýmy. Niektoré príklady sú koenzýmy a bežné vitamíny, napríklad: vitamín B, FAD, NAD +, vitamín Ct koenzým A.

Niektoré kofaktory s iónmi kovov, napríklad: meď, železo, zinok, vápnik a horčík. Ďalšou triedou kofaktorov sú tzv. Protetické skupiny.

Dočasná alebo trvalá únia

Kofaktory sa môžu pripojiť k apoenzýmom s rôznou intenzitou. V niektorých prípadoch je únia slabá a dočasná, zatiaľ čo v iných prípadoch je únia taká silná, že je trvalá.

V prípadoch, keď je únia dočasná, keď je kofaktor odstránený z holoenzýmu, stáva sa opäť apoenzýmom a prestáva byť aktívny.

funkcie

Holoenzým je enzým pripravený na vykonávanie svojej katalytickej funkcie; to znamená urýchliť určité chemické reakcie, ktoré vznikajú v rôznych oblastiach.

Funkcie sa môžu líšiť podľa špecifického účinku holoenzýmu. Medzi najdôležitejšie patrí DNA polymeráza, ktorej funkciou je zabezpečiť, aby sa kopírovanie DNA vykonávalo správne.

Príklady bežných holoenzýmov

RNA polymeráza

RNA polymeráza je holoenzým, ktorý katalyzuje syntézu RNA. Tento holoenzým je nevyhnutný na vytvorenie reťazcov RNA z vlákien templátovej DNA, ktoré fungujú ako templáty počas procesu transkripcie.

Jeho funkciou je pridanie ribonukleotidov na 3-konci rastúcej molekuly RNA. V prokaryotoch potrebuje apoenzým RNA polymerázy kofaktor nazvaný sigma 70.

DNA polymeráza

DNA polymeráza je tiež holoenzým, ktorý katalyzuje polymerizačnú reakciu DNA. Tento enzým hrá veľmi dôležitú úlohu pre bunky, pretože je zodpovedný za replikáciu genetickej informácie.

DNA polymeráza potrebuje na plnenie svojej funkcie pozitívne nabitý ión, zvyčajne horčík.

Existuje niekoľko typov DNA polymerázy: DNA polymeráza III je holoenzým, ktorý má dva centrálne enzýmy (Pol III), z ktorých každý sa skladá z troch podjednotiek (α, ɛ a θ), posuvnej svorky, ktorá má dve beta podjednotky a komplex fixácia náboja, ktorá má viac podjednotiek (δ, τ, γ, ψ a χ).

Karboanhydráza

Karboanhydráza, tiež nazývaná karbonát dehydratáza, patrí do skupiny holoenzýmov, ktoré katalyzujú rýchlu konverziu oxidu uhličitého (CO2) a vody (H2O) na hydrogenuhličitan (H2CO3) a protóny (H +).

Enzým vyžaduje na to, aby mohol vykonávať svoju funkciu, ako z kofaktora ión zinku (Zn + 2). Reakcia katalyzovaná karboanhydrázou je reverzibilná, preto je jej aktivita považovaná za dôležitú vzhľadom na to, že pomáha udržiavať rovnováhu medzi kyselinou a bázou krvi a tkanív..

hemoglobín

Hemoglobín je veľmi dôležitým holoenzýmom na transport plynov v živočíšnych tkanivách. Tento proteín prítomný v červených krvinkách obsahuje železo (Fe + 2) a jeho funkciou je transport kyslíka z pľúc do iných oblastí tela..

Molekulová štruktúra hemoglobínu je tetramér, čo znamená, že sa skladá zo 4 polypeptidových reťazcov alebo podjednotiek.

Každá podjednotka tohto holoenzýmu obsahuje skupinu hemu a každá skupina hemu obsahuje atóm železa, ktorý sa môže viazať na molekuly kyslíka. Hemovou skupinou hemoglobínu je jeho protetická skupina, ktorá je nevyhnutná pre jeho katalytickú funkciu.

Cytochróm oxidáza

Cytochróm oxidáza je enzým, ktorý sa zúčastňuje procesov získavania energie, ktoré sa vykonávajú v mitochondriách takmer všetkých živých bytostí..

Je to komplexný holoenzým, ktorý vyžaduje spoluprácu určitých kofaktorov, iónov železa a medi, aby bol schopný katalyzovať reakciu prenosu elektrónov a produkcie ATP.

Pyruvátkináza

Pyruvát kináza je ďalším dôležitým holoenzýmom pre všetky bunky, pretože sa zúčastňuje jednej z univerzálnych metabolických ciest: glykolýzy.

Jeho úlohou je katalyzovať prenos fosfátovej skupiny z molekuly nazývanej fosfoenolpyruvát na inú molekulu nazývanú adenozíndifosfát, za vzniku ATP a pyruvátu..

Apoenzým vyžaduje ako kofaktory draslík (K ') a magnézium (Mg + 2) katióny na vytvorenie funkčného holoenzýmu.

Pyruvátkarboxyláza

Ďalším dôležitým príkladom je pyruvátkarboxyláza, holoenzým, ktorý katalyzuje prenos karboxylovej skupiny na molekulu pyruvátu. Pyruvát sa teda premieňa na oxaloacetát, dôležitý medziprodukt v metabolizme.

Na to, aby bol pyruvát karboxyláza funkčne aktívna, vyžaduje kofaktor nazývaný biotín.

Acetyl-CoA karboxyláza

Acetyl-CoA karboxyláza je holoenzým, ktorého kofaktor, ako už názov napovedá, je koenzým A.

Keď sú apoenzým a koenzým A spojené, holoenzým je katalyticky aktívny na vykonávanie svojej funkcie: prenos karboxylovej skupiny na acetyl-CoA, aby sa premenil na malonylový koenzým A (malonyl-CoA).

Acetyl-CoA plní dôležité funkcie v živočíšnych bunkách aj v rastlinných bunkách.

Monoaminoxidáza

Je to dôležitý holoenzým v ľudskom nervovom systéme, jeho úlohou je podporovať degradáciu určitých neurotransmiterov.

Aby bola monoaminooxidáza katalyticky aktívna, musí byť kovalentne viazaná na kofaktor, flavín adenín dinukleotid (FAD)..

Laktát dehydrogenáza

Laktátdehydrogenáza je dôležitým holoenzýmom pre všetky živé bytosti, najmä v tkanivách, ktoré spotrebúvajú veľa energie, ako je napríklad srdce, mozog, pečeň, kostrový sval, pľúca, medzi inými..

Tento enzým vyžaduje prítomnosť svojho kofaktora, nikotínamid adenín dinukleotidu (NAD), aby sa katalyzovala konverzná reakcia pyruvátu na laktát..

kataláza

Kataláza je dôležitým holoenzýmom pri prevencii bunkovej toxicity. Jeho funkciou je rozklad peroxidu vodíka, produktu bunkového metabolizmu, v kyslíku a vode.

Katalázový apoenzým vyžaduje aktiváciu dvoch kofaktorov: mangánový ión a protetickú skupinu HEMO, podobnú hemoglobínu.

referencie

  1. Agrawal, A., Gandhe, M., Gupta, D., & Reddy, M. (2016). Predbežná štúdia sérových biomarkerov sérovej laktátdehydrogenázy (LDH) u karcinómu prsníka. Journal of Clinical and Diagnostic Research, 6-8.
  2. Athappilly, F. K., & Hendrickson, W. A. ​​(1995). Štruktúra biotinylovej domény acetylkoenzýmu A Karboxyláza určená fázovaním MAD. štruktúra, 3(12), 1407-1419.
  3. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biochémie (8. vydanie). W. H. Freeman a Company.
  4. Butt, A.A., Michaels, S., & Kissinger, P. (2002). Asociácia hladiny laktát dehydrogenázy v sére pri vybraných oportúnnych infekciách a progresii HIV. Medzinárodný vestník infekčných chorôb, 6(3), 178-181.
  5. Fegler, J. (1944). Funkcia karboanhydrázy v krvi. príroda, 137-38.
  6. Gaweska, H., & Fitzpatrick, P. F. (2011). Štruktúry a mechanizmus rodiny monoaminooxidázy. Biomolekulárne koncepty, 2(5), 365-377.
  7. Gupta, V., & Bamezai, R. N. K. (2010). Ľudská pyruvátkináza M2: Multifunkčný proteín. Proteínová veda, 19(11), 2031-2044.
  8. Jitrapakdee, S., St Maurice, M., Rayment, I., Cleland, W. W., Wallace, J. C., & Attwood, P. V. (2008). Štruktúra, mechanizmus a regulácia pyruvátkarboxylázy. Biochemical Journal, 413(3), 369-387.
  9. Muirhead, H. (1990). Izoenzýmy pyruvátkinázy. Transakcie s biochemickou spoločnosťou, 18, 193-196.
  10. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biológie (7. vydanie) Cengage Learning.
  11. Supuran, C. T. (2016). Štruktúra a funkcia karboanhydráz. Biochemical Journal, 473(14), 2023-2032.
  12. Tipton, K. F., Boyce, S., O'Sullivan, J., Davey, G. P., & Healy, J. (2004). Monoaminoxidázy: istoty a neistoty. Súčasná medicínska chémia, 11(15), 1965-1982.
  13. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochémie: Život na Molekulárna úroveň (5. vydanie). Wiley.
  14. Xu, H. N., Kadlececk, S., Profka, H., Glickson, J. D., Rizi, R., & Li, L. Z. (2014). Je vyšší laktát indikátorom metastatického rizika nádoru - pilotná štúdia MRS s použitím hyperpolarizovaného13C-pyruvátu. Akademická rádiológia, 21(2), 223-231.