Su Bir Enzim midir?
Su Bir Enzim Katalizörü mü?
Bir proteinin yapısı, enzimin nasıl çalıştığını anlamak için harika bir kaynaktır. Bu özellikler arasında Yapı, Dinamik, Katalitik verimlilik ve Seçicilik bulunur. Aşağıdaki bölümlerde bu özellikler daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Suyun enzimlere nasıl bağlandığını da tartışacağız. Bu yönleri anladıktan sonra, bu bilgiyi araştırmanıza uygulayabilirsiniz. Fizyolojileri ve işlevleri de dahil olmak üzere enzimlerin başka birçok yönü vardır.
Su enzimlerinin
moleküler dinamik (MD) simülasyonları, moleküllerinden ikisinin hidrojen bağları oluşturduğunu ve katalitik fonksiyonun oluşmasına izin verdiğini ortaya çıkardı. İki çözücü molekülü bir köprü görevi görürken, bir su kümesi enzimin aktif bölgesinin yapı taşını oluşturur. Anahtar hidrojen bağına sahip olmayan vahşi tip enzimin aksine, varyantların H-bağları oluşturma olasılığı aynıdır. Yabani tip su enzimlerinin moleküler dinamik simülasyonları, aktif bölgenin solvatlı olduğunu ortaya çıkardı.
Hem P+1 hem de katalitik döngülerde su, hem katalitik aspartik asidin karboksil oksijeni hem de aşağı akış tortusunun ana zincir karbonil oksijeni ile etkileşime girer. Su molekülleri, 2.5 pikosaniyelik bir zaman ölçeği ile aktif bölgenin küçük bir bölümünü kaplar. Bu bulgular, suyun bölgeyi stabilize etmede net bir rol oynamadığını, ancak yerel çevrenin hareketine dahil olabileceğini düşündürmektedir.
Su molekülleri, protein ve enzim yapılarında kritik roller oynar. Su molekülleri kritik geçiş durumu ara ürünleridir, katlanmış proteinleri stabilize eder ve yapısal elementler olarak işlev görür. Birçok protein ailesi, yapısal suları korumuştur. Benzer işlevleri yerine getirmenin yanı sıra, bu moleküller neredeyse aynı üç boyutlu konumlarda bulunur. Sonuç olarak, bilim adamları su enzimlerinin yapısını benzeri görülmemiş ayrıntılarla inceleyebilmeye devam ediyor. Sonuçlar, su moleküllerinin katlamayı stabilize etme, katalizi kolaylaştırma ve diğer proteinlerle etkileşime girme dahil olmak üzere birçok rolü olduğunu göstermektedir.
Su aktif bölgeye girdiğinde, substrata bir proton verir veya ondan bir proton alır. Bu, su enziminin daha iyi nükleofiller oluşturmasına yardımcı olarak daha basit bağ oluşumu sağlar. Bir metal iyonu da kataliz sürecine katılabilir. Bir metal iyonu, saldıran kalıntının negatif yükünü stabilize ettiği için iyi bir nükleofildir. Sonuç olarak, su enzimlerinin yapısı, enzimlerin günlük yaşamımızdaki işlevini anlamamıza yardımcı olur.
Çoğu makromolekülün önemli yapısal bileşeni
Biyolojide su, çoğu makromolekülün, özellikle proteinlerin önemli bir yapısal bileşenidir. Su kümeleri, zincir katlamadan konformasyonel stabiliteye kadar çeşitli biyolojik fonksiyonları etkiler. Su ve protein etkileşimleri ayrıca bağlanma özgüllüğünü ve katalizini de belirler. Enzim katalizi, enzimlerin çok yönlülüğünü aydınlatmaya yardımcı olabilecek su köprülerine bağlıdır. İşte proteinler ve enzimlerdeki su köprülerine bazı örnekler.
Karbonik anhidraz, suyun enzim reaksiyonlarındaki rolünü tanımlamada önemli bir rol oynamıştır. Karbonat hidroliyaz olarak da bilinen bu enzim, heybetli bir katalitik güce ve sağlam bir yapıya sahiptir. Genellikle aktif bölge mekanizmalarını araştırmak için bir laboratuvar olarak kullanılır. Karbonik anhidrazın yapısı, araştırmacıların enzim aktivitesini nasıl etkilediğini anlamalarını sağlayan çeşitli şekillerde incelenmiştir.
Enzim reaksiyonunu
etkileyen ana faktörler Enzim reaksiyon hızını etkileyen ana faktörlerden biri su kaybıdır. Düşük su içeriği, Km ve Vmax değerlerini düşürerek ve termal titreşimlere karşı direnci artırarak konformasyon hareketliliğini sınırlar. Bu, enzimler ve substrat arasındaki etkileşimi azaltır. Suyun ayrıca proteinlerdeki hidrofobik çekirdek kuvvetleri bozduğu da bilinmektedir. Bu, proteinlerin hidrasyon kabuğunun bu çözücülerde tehlikede olduğu anlamına gelir. Bunun reaksiyon hızı üzerinde derin bir etkisi vardır.
Kimyasal reaksiyonlardaki en büyük zorluklardan biri, moleküler etkileşimleri bozmadan reaksiyon karışımındaki substrat miktarının nasıl en üst düzeye çıkarılacağıdır. Neyse ki, reaksiyon karışımındaki organik çözücüler, hidrofobik substratların çözünürlüğünü artırarak verim ve özgüllüğün artmasına neden olur. Bu yeteneklere rağmen, reaksiyonun etkinliğinin düşmesini önleyerek enzim ve çözücü arasındaki etkileşimi optimize etmek bir zorluk olmaya devam ediyor.
açan buluş Su ayrıştırma teknolojisindeki
bir buluş, en umut verici temiz enerji olan hidrojenin üretim engellerini çözebilir. Bu araştırma, bilim adamlarının yakıt hücreleri gibi yeni hidrojen üreten teknolojiler geliştirmelerine yardımcı olabilir. Daha fazlasını öğrenmek için araştırmacıların makalesini okuyun. Aşağıda kağıttan bir alıntı var. Hidrojen, çeşitli yöntemlerle sudan üretilebilen doğal olarak oluşan bir elementtir.
Su söz konusu olduğunda, hacimli prolin yan zinciri, substratın üretken olmayan bağlanma şekillerini önlemek için aktif bölge boşluğundaki su yapısını değiştirir. Benzer şekilde, korunan serin kalıntısı, katalitik baz E165’i, proton soyutlanmasına yardımcı olan karbonil substratın polarizasyonu için en uygun şekilde konumlandırır. Böylece, bu kalıntının rolü her zamankinden daha açık. Bu bulgular, suyun katalitik etkinliğinin hacimli prolin yan zincirine bağlı olduğunu öne süren bir modelle tutarlıdır.
Teorik kimyagerler, su ve katalizör arasındaki yük transferinin karmaşık süreçlerini inceleyerek, su bazlı yakıt hücrelerinin verimliliğini artırmanın yollarını keşfettiler. Bu işlem çok az enerji girişi gerektirir, ancak uygun bir çözücü ile geliştirilebilir. Ancak, bilim adamları bu yaklaşımı tekrarlamadı ve hala yakıt hücrelerinde suyun verimliliğinin nasıl en üst düzeye çıkarılacağını belirlemeye çalışıyorlar. Su ayrışma reaksiyonunun arkasındaki kimyasal süreci anlamak için daha karmaşık bir örneğe ihtiyaç vardır.
Çalışma ayrıca LSC/K-MoSe2’nin bir asil metal çiftine göre üstün elektroliz verimliliğine sahip olduğunu da buldu. LSC/K-MoSe2’nin aşırı potansiyel ve gelişmiş elektroliz verimliliği için daha düşük hücre voltajı sergilediğini buldular. Ayrıca, yüksek performanslı iki işlevli katalizörleri, değerli metal bazlı elektrokatalizörlerin yerini almak için kullanılabilir. Suyun elektroliz verimliliğinin bu yük aktarım mekanizmasına bağlı olduğunu anlamak önemlidir.
Su eklemenin
kimyasal işlemi Karbon-karbon çift bağları içeren bir substrata su eklemenin kimyasal işlemi, seçici bir enzimin klasik bir örneğidir. Bununla birlikte, bu enzim polar ve elektronca zengin çift bağlara olan afinitesinden dolayı düşük seçicilik gösterir. Ayrıca asit katalizi, polimerizasyon ve yeniden düzenlemeler dahil olmak üzere çeşitli istenmeyen yan reaksiyonları gerektirir. Burada, su enzimlerinin bazı özel özelliklerini inceleyeceğiz.
Ilık suda epoksi alkollerin seçici endo siklizasyonu, birkaç temel özelliği içerir:
- Su enziminin şablonu, endo-siklizasyonu desteklerken Exo siklizasyonunu önler.
- Yüksek seçicilik, yalnızca çözücü ile hidrojen bağı etkileşimlerine sahip substratlar için gözlenir.
- Çözücü, geçiş durumundaki yükü stabilize etmede önemli bir rolü yeniden oluşturur.
Aslında, bir proton mekiği görevi görür.
NACE’nin yapısı, NACE proteinindeki S’ kalıntılarının, su aracılı etkileşimi teşvik etmek için TG6 ile etkileşime girdiğini gösterir. Birinci alt alan ve Glu431’deki S’ kalıntıları birbirleriyle etkileşerek bir SEDSE yapısı oluşturur. Ayrıca, birinci alt alanın Asp354 kalıntısı, alt alan 2’nin Glu262 kalıntısı ile koordine edilir
. Bir enzimin etkinliği tam olarak anlaşılmamıştır, ancak aktif bölgedeki katalitik grupların ve substratların tam olarak konumlandırılmasını içeriyor gibi görünmektedir. Başka bir deyişle, enzimin etkinliği, reaksiyon için uygun olan ortamına bağlıdır. Substratın enzim yüzeyindeki oryantasyonu optimal olabilir. Bunların hepsi makul teorilerdir, ancak kanıtlanmamıştır. Bununla birlikte, bir enzimin yüksek seçiciliği için en yaygın açıklama, belirli bir bileşik için oldukça seçici olmasıdır.
Enoil-CoA hidrataz, seçici bir enzim olmasının yanı sıra, yağ asitlerinin parçalanmasında da kritik bir rol oynar. Farklı yağ asitleri için farklı enoil-CoA hidrataz aktiviteleri ile yağ asitlerine su ilavesini katalize eder. İki enzim, belirli bir yağ asidi için syn-addition ve anti-tercih yönündeki enantiyoseçicilikleri ile ayırt edilir.
Protein
olmayan bir bileşen Protein olmayan bir bileşen, bir kofaktör olarak bilinir. Bir enzimin aktif bölgesine sıkıca bağlanan bir metal iyonu veya organik bir molekül olabilir. Kofaktörler genellikle enzimin substratının vericisi veya alıcısı olarak hareket eder. Yaygın örnekler arasında nikotinamid, adenin dinükleotit ve fosfat bulunur. Enzimin düzgün çalışması için hem kofaktörler hem de substratlar gereklidir.
Bir su enziminin kofaktörleri, reaksiyonda kullanılan enzimin türüne bağlı olarak değişir. Her enzimin kendine özgü bir reaksiyon mekanizması vardır. Çinko, proteinin aktif bölgesine yapışan bir kofaktördür. Bu çinko iyonunun düşük elektron yoğunluğu vardır, bu da onu kofaktör bağlanması için iyi bir aday yapar. Çinko iyonu, su moleküllerinin hidroksit iyonuna aktarılmasına yardımcı olarak enzimin katalitik aktivitesini destekler.
Su enzimlerinin
kofaktörleri Su enzimlerinin kofaktörleri, canlıların sularında bulunan vitaminlerin bir alt grubudur. Genellikle enzimlerin aktivitesini artıran küçük organik moleküllerdir. Kofaktörlere ayrıca koenzimler de denir. Başlangıçta saflaştırma sırasında çıkarıldılar, ancak şimdi katalizin zorunlu bileşenleri haline geldiler. Sağlıklı yaşam için bir diyet gereksinimidir ve suda çözünen enzimlerin aktivitesini artırabilirler.
Bu enzim için dört farklı kofaktör vardır. Bunlardan ikisi protein molekülleri, adenosilkobalamin ve S-adenosil metionindir. Diğer bir kofaktör olan adenozin, amino asitler içeren amino asitlerden türetilir. TPP, ara anabolik ve katabolik metabolizma için gerekli olan bir kofaktördür. TPP’ye bağımlı enzimler ayrıca Krebs döngüsünde ve pentoz-fosfat yolunda da rol oynar.