HOLOENCIM: ZNAČILNOSTI, FUNKCIJE IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2025

Holoenzyme je encim, ki je sestavljen iz proteina dela imenuje apoenzyme kombinaciji z molekulo neproteinskega imenovano kofaktor. Tudi apoencim in kofaktor nista aktivna, kadar sta ločena; to pomeni, da jih je treba povezati.

Tako so holoencimi kombinirani encimi in posledično so katalitično aktivni. Encimi so vrsta biomolekul, katerih funkcija je v bistvu povečanje hitrosti celičnih reakcij. Nekateri encimi potrebujejo pomoč drugih molekul, imenovanih kofaktorji.

Apoencim + kofaktor = holoencim

Kofaktorji dopolnjujejo apoencime in tvorijo aktivni holoencim, ki izvaja katalizo. Tisti encimi, ki potrebujejo določen kofaktor, so znani kot konjugirani encimi. Imata dve glavni komponenti: kofaktor, ki je lahko kovinski ion (anorganski) ali organska molekula; apoencim, beljakovinski del.

značilnosti

Oblikujejo ga apoencimi in kofaktorji

Apoencimi so beljakovinski del kompleksa, kofaktorji pa so lahko ioni ali organske molekule.

Priznajo različne kofaktorje

Obstaja več vrst kofaktorjev, ki pomagajo tvoriti holoencime. Nekaj ​​primerov so običajni koencimi in vitamini, na primer: vitamin B, FAD, NAD +, vitamin C in koencim A.

Nekateri kofaktorji s kovinskimi ioni, na primer: baker, železo, cink, kalcij in magnezij. Drugi razred kofaktorjev so tako imenovane protetične skupine.

Začasna ali stalna zveza

Kofaktorji se lahko vežejo na apoencime z različno intenzivnostjo. V nekaterih primerih je zveza šibka in začasna, v drugih primerih pa je tako močna, da je trajna.

V primerih, ko je vezava začasna, ko kofaktor odstranimo iz holoencima, se ta spet obrne na apoencim in preneha biti aktiven.

Funkcija

Holoencim je encim, pripravljen izvajati svojo katalitično funkcijo; torej za pospešitev določenih kemičnih reakcij, ki nastajajo na različnih območjih.

Funkcije se lahko razlikujejo glede na specifično delovanje holoencima. Med najpomembnejšimi izstopa DNK polimeraza, katere naloga je zagotoviti pravilno kopiranje DNK.

Primeri običajnih holoencimov

RNA polimeraza

RNA polimeraza je holoencim, ki katalizira reakcijo sinteze RNA. Ta holoencim je nujen za sestavljanje RNA pramenov iz verig DNA predloge, ki med postopkom prepisovanja delujejo kot predloge.

Njegova funkcija je dodajanje ribonukleotidov na 3 koncu rastoče molekule RNA. Pri prokariotih apoencim polimeraze RNA potrebuje kofaktor, imenovan sigma 70.

DNA polimeraza

DNK polimeraza je tudi holoencim, ki katalizira reakcijo polimerizacije DNK. Ta encim opravlja zelo pomembno funkcijo za celice, saj je zadolžen za razmnoževanje genetskih informacij.

DNA polimeraza potrebuje pozitivno nabit ion, navadno magnezij, da lahko opravlja svojo funkcijo.

Obstaja več vrst DNK polimeraze: DNA polimeraza III je holoencim, ki ima dva jedrna encima (Pol III), vsaka sestavljena iz treh podenot (α, ɛ in θ), drsne spone z dvema beta podenotama in kompleksa fiksacija naboja, ki ima več podenot (δ, τ, γ, ψ in χ).

Ogljikova anhidraza

Ogljikova anhidraza, imenovana tudi karbonatna dehidratataza, spada v družino holoencimov, ki katalizirajo hitro pretvorbo ogljikovega dioksida (CO2) in vode (H20) v bikarbonat (H2CO3) in protone (H +).

Za opravljanje svoje funkcije encim potrebuje kofink ion (Zn + 2) kot kofaktor. Reakcija, katalizirana z ogljikovo anhidrazo, je reverzibilna, zato je njeno delovanje pomembno, saj pomaga ohranjati kislinsko-bazično ravnovesje med krvjo in tkivi.

Hemoglobin

Hemoglobin je zelo pomemben holoencim za transport plinov v živalskih tkivih. Ta protein, ki je prisoten v rdečih krvnih celicah, vsebuje železo (Fe + 2), njegova funkcija pa je, da prenaša kisik iz pljuč na druga področja telesa.

Molekularna struktura hemoglobina je tetramer, kar pomeni, da je sestavljen iz 4 polipeptidnih verig ali podenot.

Vsaka podenota tega holoencima vsebuje skupino hema, vsaka skupina hema pa vsebuje atom železa, ki se lahko veže na molekule kisika. Skupina hemoglobina je njegova protetična skupina, potrebna za njegovo katalitično delovanje.

Citokrom oksidaza

Citokrom oksidaza je encim, ki sodeluje v procesih proizvodnje energije, ki se izvajajo v mitohondrijih skoraj vseh živih bitij.

To je kompleksen holoencim, ki zahteva kolaboracijo nekaterih kofaktorjev, železovih in bakrovih ionov, da bi katalizirali reakcijo prenosa elektronov in nastajanje ATP.

Piruvat kinaza

Piruvatkinaza je še en pomemben holoencim za vse celice, saj sodeluje v eni od univerzalnih presnovnih poti: glikolizi.

Njegova funkcija je katalizirati prenos fosfatne skupine iz molekule, imenovane fosfoenolpiruvat, v drugo molekulo, imenovano adenozin-difosfat, in tako tvoriti ATP in piruvat.

Za tvorbo funkcionalnega holoencima apoencim potrebuje katione (K`) in magnezij (Mg + 2) kot kofaktorje.

Piruvat karboksilaza

Drug pomemben primer je piruvat karboksilaza, holoencim, ki katalizira prenos karboksilne skupine v molekulo piruvata. Tako se piruvat pretvori v oksaloacetat, pomemben vmesni metabolizem.

Da bi bil funkcionalno aktiven, apoencim piruvat karboksilaza potrebuje kofaktor, imenovan biotin.

Acetil CoA karboksilaza

Acetil-CoA karboksilaza je holoencim, katerega kofaktor, kot pove že njegovo ime, je koencim A.

Ko sta apoencim in koencim A povezana, je holoencim katalitično aktiven, da opravlja svojo funkcijo: prenaša karboksilno skupino v acetil-CoA in jo pretvori v malonil koencim A (malonil-CoA).

Acetil-CoA opravlja pomembne funkcije tako v živalskih celicah kot v rastlinskih celicah.

Monoamin oksidaza

To je pomemben holoencim v človekovem živčnem sistemu, njegova funkcija je spodbujanje razgradnje nekaterih nevrotransmiterjev.

Da bi monoamin oksidaza bila katalitično aktivna, se mora kovalentno vezati na svoj kofaktor flavin adenin dinukleotid (FAD).

Laktat dehidrogenaza

Laktatna dehidrogenaza je pomemben holoencim za vsa živa bitja, zlasti v tkivih, ki porabijo veliko energije, kot so srce, možgani, jetra, skeletne mišice, pljuča.

Ta encim potrebuje prisotnost njegovega kofaktorja, nikotinamid adenin dinukleotida (NAD), da bi kataliziral reakcijo pretvorbe piruvata v laktat.

Katalaza

Katalaza je pomemben holoencim pri preprečevanju celične strupenosti. Njegova funkcija je razgraditi vodikov peroksid, produkt celične presnove, na kisik in vodo.

Apoencim katalaze zahteva aktiviranje dveh kofaktorjev: manganovega iona in protetske skupine HEMO, podobno kot hemoglobin.

Reference

1. Agrawal, A., Gandhe, M., Gupta, D., & Reddy, M. (2016). Predhodna študija serumske laktatne dehidrogenaze (LDH) -Prognostični biomarker pri dojenju karcinoma. Časopis za klinične in diagnostične raziskave, 6–8.
2. Athappilly, FK, & Hendrickson, WA (1995). Struktura biotinilne domene acetil-koencima A karboksilaze, določena s fazo MAD. Struktura, 3 (12), 1407–1419.
3. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemija (8. izd.). WH Freeman in družba.
4. Butt, AA, Michaels, S., in Kissinger, P. (2002). Povezava ravni laktatne dehidrogenaze v serumu z izbranimi oportunističnimi okužbami in napredovanjem HIV. Mednarodni časopis za nalezljive bolezni, 6 (3), 178–181.
5. Fegler, J. (1944). Delovanje ogljikove anhidraze v krvi. Narava, 137–38.
6. Gaweska, H., & Fitzpatrick, PF (2011). Strukture in mehanizem družine monoaminooksidaz. Biomolekularni pojmi, 2 (5), 365–377.
7. Gupta, V., & Bamezai, RNK (2010). Humana piruvat kinaza M2: večnamenski protein. Protein Science, 19 (11), 2031–2044.
8. Jitrapakdee, S., St Maurice, M., Rayment, I., Cleland, WW, Wallace, JC, & Attwood, PV (2008). Struktura, mehanizem in regulacija piruvat karboksilaze. Biochemical Journal, 413 (3), 369–387.
9. Muirhead, H. (1990). Izoencimi piruvat kinaze. Transakcije Biokemične družbe, 18, 193–196.
10. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologija (7. izd.) Cengage Learning.
11. Supuran, CT (2016). Struktura in delovanje ogljikovih anhidratov. Biochemical Journal, 473 (14), 2023–2032.
12. Tipton, KF, Boyce, S., O'Sullivan, J., Davey, GP, in Healy, J. (2004). Monoaminske oksidaze: gotovosti in negotovosti. Trenutna medicinska kemija, 11 (15), 1965–1982.
13. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: življenje na molekularni ravni (5. izd.). Wiley.
14. Xu, HN, Kadlececk, S., Profka, H., Glickson, JD, Rizi, R., & Li, LZ (2014). Je višji laktat kazalnik metastatskega tveganja tumorja, pilotska študija MRS z uporabo hiperpolariziranega 13C-piruvata. Akademska radiologija, 21 (2), 223–231.