ХОЛОЕНЗИМ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈЕ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Холоензимски је ензим који се састоји од дела протеина назива апоензиме комбинацији са молекулом нон-протеин кофактор. Ни апоензим ни кофактор нису активни када су одвојено; то јест, да би функционисале, морају бити повезане.

Дакле, холоенцими су комбиновани ензими и, према томе, они су каталитички активни. Ензими су врста биомолекула чија је функција у основи повећање брзине ћелијских реакција. Неким ензимима је потребна помоћ других молекула, који се називају кофактори.

Апоензим + кофактор = холоенцим

Кофактори надопуњују апоенциме и формирају активни холоензим који врши катализу. Они ензими којима је потребан одређени кофактор познати су као коњугирани ензими. Имају две главне компоненте: кофактор, који може бити ион метала (неоргански) или органски молекул; апоензим, протеински део.

карактеристике

Формирано од апоензима и кофактора

Апоенцими су протеински део комплекса, а кофактори могу бити јони или органски молекули.

Признају разне кофакторе

Постоји неколико врста кофактора који помажу у формирању холоензима. Неки примери су уобичајени коенцими и витамини, на пример: витамин Б, ФАД, НАД +, витамин Ц и коензим А.

Неки кофактори са металним јонима, на пример: бакар, гвожђе, цинк, калцијум и магнезијум, између осталих. Друга класа кофактора су такозване протетске групе.

Привремени или стални савез

Кофактори се могу везати за апоенциме различитог интензитета. У неким је случајевима синдикат слаб и привремен, док је у другим случајевима синдикат толико јак да је трајан.

У случајевима када је везивање привремено, када се кофактор уклони из холоензима, он се враћа у апоензим и престаје да буде активан.

Функција

Холоензим је ензим спреман да изврши своју каталитичку функцију; односно да убрза одређене хемијске реакције које настају у различитим областима.

Функције могу варирати овисно о специфичном дјеловању холоензима. Међу најзначајнијим се издваја ДНК полимераза чија је функција да осигура правилно копирање ДНК.

Примери уобичајених холоензима

РНА полимераза

РНА полимераза је холоензим који катализује реакцију синтезе РНА. Овај холоензим је неопходан за изградњу низова РНА из ланца ДНК шаблона који функционишу као предлошке током процеса транскрипције.

Његова функција је додавање рибонуклеотида на 3 крају растућег молекула РНА. У прокариотима апоензим РНА полимеразе треба кофактор зван сигма 70.

ДНК полимераза

ДНК полимераза је такође холоензим који катализује реакцију полимеризације ДНК. Овај ензим обавља веома важну функцију за ћелије, јер је задужен за умножавање генетских информација.

ДНК полимерази је потребан позитивно наелектрисан ион, обично магнезијум, да би обављао своју функцију.

Постоји неколико врста ДНК полимеразе: ДНК полимераза ИИИ је холоензим који има два језгра ензима (Пол ИИИ), сваки састављен од три подјединице (α, ɛ и θ), клизне стезаљке са две бета подјединице и комплекса од фиксација набоја која има више подјединица (δ, τ, γ, ψ и χ).

Угљене анхидразе

Карбонска анхидраза, која се још назива и карбонатна дехидрататаза, припада породици холоензима који катализују брзу конверзију угљен-диоксида (ЦО2) и воде (Х20) у бикарбонат (Х2ЦО3) и протоне (Х +).

За обављање своје функције, ензиму је потребан цинк ион (Зн + 2) као кофактор. Реакција катализирана угљен-анхидразом је реверзибилна, због чега се сматра да је њена активност важна јер помаже у одржавању ацидобазне равнотеже између крви и ткива.

Хемоглобин

Хемоглобин је веома важан холоензим за транспорт гасова у животињским ткивима. Овај протеин присутан у црвеним крвним ћелијама садржи гвожђе (Фе + 2), а његова функција је да преноси кисеоник из плућа у друга подручја тела.

Молекуларна структура хемоглобина је тетрамер, што значи да се састоји од 4 полипептидна ланца или подјединице.

Свака подјединица овог холоензима садржи хеме групу, а свака хем група садржи атом гвожђа који се може везати за молекуле кисеоника. Хем група хемоглобина је његова протетска група, неопходна за његову каталитичку функцију.

Цитохром оксидаза

Цитохром оксидаза је ензим који учествује у процесима производње енергије који се изводе у митохондријама готово свих живих бића.

То је сложен холоензим за који је потребна колаборација одређених кофактора, јона гвожђа и бакра како би се катализирала реакција преноса електрона и производња АТП-а.

Пирувате киназа

Пируват киназа је још један важан холоензим за све ћелије, јер учествује у једном од универзалних метаболичких путева: гликолизи.

Његова функција је катализирање преноса фосфатне групе из молекула названог фосфоенолпируват у други молекул зван аденозин-дифосфат, чиме се формира АТП и пируват.

За творбу функционалног холоензима апоензим захтијева катионе калијума (К`) и магнезијума (Мг + 2).

Пируват карбоксилаза

Други важан пример је пируват карбоксилаза, холоензим који катализује пренос карбоксилне групе у молекул пирувата. Тако се пируват претвара у оксалоацетат, важан интермедијер у метаболизму.

Да би био функционално активан, апоензиму пируват карбоксилази потребан је кофактор зван биотин.

Ацетил ЦоА карбоксилаза

Ацетил-ЦоА карбоксилаза је холоензим чији је кофактор, као што му име каже, коензим А.

Када су апоензим и коензим А спојени, холоензим је каталитички активан да изврши своју функцију: пребаци карбоксилну групу у ацетил-ЦоА да би је претворио у малонил коенцим А (малонил-ЦоА).

Ацетил-ЦоА обавља важне функције и у животињским ћелијама и у биљним ћелијама.

Моноамин оксидаза

Ово је важан холоензим у људском нервном систему, његова функција је да промовише разградњу одређених неуротрансмитера.

Да би моноамин оксидаза била каталитички активна, она се мора ковалентно везати за свој кофактор, флавин аденин динуклеотид (ФАД).

Лактат дехидрогеназе

Лактат дехидрогеназа је важан холоензим за сва жива бића, посебно у ткивима која троше пуно енергије, као што су срце, мозак, јетра, скелетни мишићи, плућа, између осталог.

Овај ензим захтева присуство његовог кофактора, никотинамид аденин динуклеотида (НАД), како би се катализирала реакција конверзије пирувата у лактат.

Каталаза

Каталаза је важан холоензим у превенцији ћелијске токсичности. Његова функција је разградити хидроген пероксид, производ ћелијског метаболизма, на кисеоник и воду.

Апоензим каталазе захтева активирање два кофактора: јона мангана и протетску групу ХЕМО, сличну хемоглобину.

Референце

1. Агравал, А., Гандхе, М., Гупта, Д. и Редди, М. (2016). Прелиминарна студија серумске лактатне дехидрогеназе (ЛДХ) -Прогностички биомаркер у карциному дојке. Часопис за клиничка и дијагностичка истраживања, 6–8.
2. Атхаппилли, ФК, Хендрицксон, ВА (1995). Структура биотинилног домена ацетил-коензима А карбоксилазе одређена фазом МАД. Структура, 3 (12), 1407–1419.
3. Берг, Ј., Тимоцзко, Ј., Гатто, Г. и Страиер, Л. (2015). Биохемија (8. изд.). ВХ Фрееман анд Цомпани.
4. Бутт, АА, Мицхаелс, С. и Киссингер, П. (2002). Повезаност нивоа серумске лактатне дехидрогеназе са одабраним опортунистичким инфекцијама и напредовањем ХИВ-а. Међународни часопис за заразне болести, 6 (3), 178–181.
5. Феглер, Ј. (1944). Функција угљенхидрата у крви. Природа, 137–38.
6. Гавеска, Х., Фитзпатрицк, ПФ (2011). Структуре и механизми породице моноамин оксидаза. Биомолекуларни појмови, 2 (5), 365–377.
7. Гупта, В. и Бамезаи, РНК (2010). Хумана пируват киназа М2: Вишенаменски протеин. Научна протеина, 19 (11), 2031–2044.
8. Јитрапакдее, С., Ст Маурице, М., Раимент, И., Цлеланд, ВВ, Валлаце, ЈЦ, & Аттвоод, ПВ (2008). Структура, механизам и регулација пируват карбоксилазе. Биоцхемицал Јоурнал, 413 (3), 369-387.
9. Муирхеад, Х. (1990). Изоензими пируват киназе. Трансакције биохемијског друштва, 18, 193-196.
10. Соломон, Е., Берг, Л. и Мартин, Д. (2004). Биологија (7. изд.) Ценгаге Леарнинг.
11. Супуран, ЦТ (2016). Структура и функција угљених анхидрата. Биоцхемицал Јоурнал, 473 (14), 2023–2032.
12. Типтон, КФ, Боице, С., О'Сулливан, Ј., Давеи, ГП, и Хеали, Ј. (2004). Моноаминске оксидазе: сигурности и несигурности. Актуелна лекарска хемија, 11 (15), 1965–1982.
13. Воет, Д., Воет, Ј. и Пратт, Ц. (2016). Основе биохемије: живот на молекуларном нивоу (5. изд.). Вилеи.
14. Ксу, ХН, Кадлецецк, С., Профка, Х., Глицксон, ЈД, Ризи, Р., & Ли, ЛЗ (2014). Да ли је виши лактат индикатор метастатског ризика тумора - Пилот МРС студија помоћу хиперполаризованог13Ц-пирувата. Академска радиологија, 21 (2), 223–231.