Πώς τα ένζυμα γίνονται μετουσιωμένα;

Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που καταλύουν βιοχημικές αντιδράσεις. Η δομή τους είναι κρίσιμη για τη λειτουργία τους και μπορούν να μετιστούν, πράγμα που σημαίνει ότι η δομή τους διαταράσσεται, οδηγώντας σε απώλεια δραστηριότητας. Δείτε πώς τα ένζυμα μπορούν να μετιστούν:

1. Θερμοκρασία:

* Υψηλές θερμοκρασίες: Η θερμότητα αυξάνει τη μοριακή κίνηση μέσα στο ένζυμο. Αυτή η αυξημένη κίνηση μπορεί να σπάσει τους αδύναμους δεσμούς (δεσμούς υδρογόνου, ιοντικούς δεσμούς και δυνάμεις van der Waals) που συγκρατούν μαζί την τρισδιάστατη δομή του ενζύμου. Το ένζυμο ξεδιπλώνεται και χάνει το ενεργό του σχήμα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το μαγείρεμα των τροφίμων καταστρέφει τα επιβλαβή βακτήρια, καθώς τα ένζυμα τους είναι μετουσιωμένα.

* Χαμηλές θερμοκρασίες: Ενώ οι χαμηλές θερμοκρασίες γενικά δεν μετουσώνουν τα ένζυμα, μπορούν να επιβραδύνουν τη δραστηριότητά τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια έχουν λιγότερη κινητική ενέργεια, καθιστώντας τις συγκρούσεις και τις αντιδράσεις λιγότερο πιθανές.

2. ph:

* Extreme ph: Κάθε ένζυμο έχει ένα βέλτιστο εύρος ρΗ όπου λειτουργεί καλύτερα. Εκτός από αυτό το εύρος, το ρΗ μπορεί να διαταράξει τους ιοντικούς δεσμούς και τους δεσμούς υδρογόνου που διατηρούν τη δομή του ενζύμου. Αυτό μεταβάλλει το σχήμα του ενζύμου και μειώνει τη δραστηριότητά του. Για παράδειγμα, η πεψίνη στο στομάχι λειτουργεί καλύτερα σε ένα πολύ όξινο ρΗ (περίπου 2), ενώ τα ένζυμα στην λειτουργία του λεπτού εντέρου είναι βέλτιστα σε ένα πιο ουδέτερο ρΗ.

3. Χημικοί παράγοντες:

* βαριά μέταλλα: Τα μέταλλα όπως ο υδράργυρος, ο μόλυβδος και το ασήμι μπορούν να δεσμεύονται στην ενεργό θέση ενός ενζύμου ή άλλων τμημάτων της δομής του, παρεμβαίνουν στη δραστηριότητά του.

* άλατα: Οι υψηλές συγκεντρώσεις αλάτων μπορούν να διαταράξουν τις ιοντικές αλληλεπιδράσεις μέσα στο ένζυμο, οδηγώντας σε μετουσίωση.

* Οργανικοί διαλύτες: Οι διαλύτες όπως το αλκοόλ και η ακετόνη μπορούν να διαταράξουν τις υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις που σταθεροποιούν τη δομή του ενζύμου.

* απορρυπαντικά: Τα απορρυπαντικά μπορούν να διαταράξουν τις υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις μέσα σε ένα ένζυμο και να διαταράξουν τη δομή του.

4. Μηχανική διέγερση:

* Ανακίνηση ή ανάδευση: Η έντονη ανάδευση ή η ανάδευση μπορεί επίσης να διαταράξει τη δομή του ενζύμου, οδηγώντας σε μετουσίωση.

Συνέπειες μετουσίωσης:

* Απώλεια καταλυτικής δραστηριότητας: Τα μετουσιωμένα ένζυμα χάνουν την ικανότητά τους να καταλύουν τις αντιδράσεις. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο ενεργός τους χώρος, η συγκεκριμένη περιοχή όπου συνδέεται το υπόστρωμα, μεταβάλλεται.

* Αλλαγές στις φυσικές ιδιότητες: Τα μετουσιωμένα ένζυμα συχνά γίνονται λιγότερο διαλυτά και μπορεί να κατακρημνιστούν εκτός διαλύματος.

Αναστροφή:

* Ορισμένη μετουσίωση μπορεί να αντιστραφεί εάν αφαιρεθούν οι συνθήκες που την προκάλεσαν. Ωστόσο, εάν το ένζυμο εκτίθεται σε ακραίες συνθήκες για μεγάλο χρονικό διάστημα, η μετουσίωση γίνεται μη αναστρέψιμη.

Παραδείγματα:

* Μαγειρεύοντας ένα αυγό: Η θερμότητα μετογράφει τις πρωτεΐνες στο λευκό αυγό, προκαλώντας τους να στερεοποιηθούν.

* Προσθήκη χυμού λεμονιού στο γάλα: Το οξύ σε χυμό λεμονιού μετογράφει τις πρωτεΐνες στο γάλα, προκαλώντας το να σκαρφαλώνει.

Η κατανόηση του πώς τα ένζυμα είναι μετουσιωμένα είναι σημαντική σε πεδία όπως:

* Επιστήμη τροφίμων: Η μετουσίωση χρησιμοποιείται για να αλλάξει την υφή και τις ιδιότητες των τροφίμων.

* βιοχημεία: Η μετουσίωση χρησιμοποιείται για τη μελέτη της δομής και της λειτουργίας των ενζύμων.

* φάρμακο: Η μετουσίωση είναι ένας παράγοντας στις διαδικασίες ασθενειών και στην ανάπτυξη φαρμάκων.