박테리아의 효소 활동. 토양의 효소 활성

다양한 박테리아를 기반으로 MCD의 효소 활성을 결정하기 위한 연구는 4단계로 수행되었습니다. 연구를 위해 MKD 샘플은 MKD-V 단일 배양을 기반으로 선택되었습니다. (Bifidobacter bifidum longum), MKD-S( 연쇄상 구균 termophilus), MKD-P (Propionobacterium acidi-propionum), MKD-L (락토바실러스 아시도필러스).

연구의 목적은 MCD를 구성하는 프로바이오틱 미생물의 효소 합성 능력을 확인하는 것이다.

첫 번째 단계에서 GOST 20264.4-89 "효소 제제. MCD의 모든 샘플에서 Ison 방법으로 전분 분해 활성 측정 방법"을 사용하여 총 전분 분해 활성을 측정했습니다. Anson 방법은 효소-아밀로분해 복합체에 의한 전분의 다양한 분자량의 덱스트린으로의 가수분해를 기반으로 합니다.

두 번째 단계에서 GOST 20264.2-88 "효소 제제. 단백질 분해 활성 측정 방법"은 연구 샘플의 총 단백질 분해 활성(PA)에 의해 결정되었습니다. 이 방법은 pH-7.2에서 효소 복합체에 의한 카제인나트륨 단백질의 가수분해를 기반으로 합니다. PA 중성 프로테아제 0-10 u/ml를 결정하기 위해 최소 희석을 테스트했습니다. 산성 프로테아제는 단백질 가수분해가 일어나는 pH-5.5에서 측정되었습니다.

세 번째 단계에서제시된 모든 MKD 샘플에서 TU9291-008-13684916-05에 따라 총 셀룰로오스 분해 활성(CA)을 결정했습니다. 셀룰라아제를 결정하는 방법은 효소 작용 하에서 크로마토그래피 종이 셀룰라아제의 가수분해 결과로 환원당을 결정하는 것을 기반으로 합니다. 이 방법은 셀룰라아제 활성에 대한 주요 테스트로 IUPAC 국제 생명공학 위원회에서 권장합니다. 셀룰라아제 효율 단위는 50°C 및 pH 4.8에서 크로마토그래피 용지에 노출되었을 때 1분당 1mmol의 환원당을 형성하는 효소의 양으로 간주됩니다. 일반적으로 활동도는 밀리리터당 단위로 표시됩니다.

마지막 하나 네 번째 단계리파제 활성(LA)의 결정이었다. Skerman 방법에 따른 리파아제 측정 방법은 올리브 오일을 기질로 사용하여 리파아제의 작용으로 형성된 지방산의 알칼리성 적정을 기반으로 합니다. 리파아제는 6.5ml의 1/15M 포스페이트-시트레이트 완충액, 2:3 비율의 1% 폴리비닐 알코올 용액 중 2.5ml의 올리브 오일 에멀젼 및 1ml의 배양액 여과액으로 구성된 반응 혼합물을 사용하여 결정되었습니다.

다양한 생균제 미생물에 기초한 MCD 연구는 연구된 모든 MCD가 하나 이상의 효소 그룹을 포함하고 있음을 보여주었습니다(표 8). 따라서, MKD-B는 연구된 모든 효소 그룹의 존재를 보여주었다. MKD-R에는 전분 분해, 단백질 분해, 셀룰로 분해의 세 가지 효소 그룹이 포함되어 있습니다. MKD-L에서도 세 그룹의 효소가 발견되었습니다: 단백질 분해, 셀룰로 분해 및 지방 분해; 아밀로 분해 그룹은 약하게 발현됩니다. MKD-S는 두 그룹의 효소를 포함합니다: 단백질 분해 및 셀룰로오스 분해, 전분 분해 및 지방 분해 활성은 약하게 발현됩니다.

표 8

MKD의 효소 활성, 단위/ml

MKD의 효소 활성 연구 결과 얻은 데이터를 분석하면 조사된 모든 MKD가 64.46(MKD-R)에서 72.4 U/ml(MKD-L)까지 높은 수준의 셀룰라아제 활성을 가짐을 알 수 있습니다. ).

MKD-S와 MKD-B는 셀룰라아제 활성이 동일합니다(66.7 단위/ml).

우리가 연구한 모든 MCD에는 pH 5.5에서 단백질 가수분해가 일어나는 산성 프로테아제가 포함되어 있습니다. 가장 높은 프로테아제 활성은 MKD-R에서 7.5 U/ml로 나타났고, 가장 낮은 것은 MKD-L(1.0 U/ml)에서 발견되었습니다. MKD-B는 프로테아제 활성 값이 2.0이고 MKD-S는 2.5단위/ml입니다.

리파아제 활성은 MKD-L - 1.4 및 MKD-B - 12.6 units/ml에서 측정되었습니다. MKD-S 및 MKD-R에서는 리파아제 효소가 검출되지 않았다.

전분 분해 활성은 MKD-B - 11.2 및 MKD-R - 9.4 units/ml에서 발견되었습니다.

무화과. 1^1은 MCD 효소 활동 값의 그래픽 표현입니다.

쌀. 1.

쌀. 2.

쌀. 삼.

쌀. 4.

다양한 세균을 기반으로 MCD의 효소 활성을 연구한 결과는 프로비온트 세균이 효소 활성을 갖는다는 문헌 데이터와 일치한다. 우리의 연구는 다른 연구된 미생물과 비교하여 MKD의 조성에서 비피도박테리아의 주요 효소 특성을 밝혀냈습니다. 일부 데이터에 따르면 다양한 bifidobacteria 균주가 새 장의 정상 식물 대표의 최대 90 %를 구성합니다. Bifidobacteria는 장의 모든 부분에서 발견됩니다.

그들에 의해 합성된 효소 그룹은 위장관에서 사료 영양소 전환의 모든 효소 과정에 관여합니다. A. I. Khavkin(2003)에 따르면, 비피도박테리아는 사료의 효소적 소화, 단백질 가수분해 촉진, 탄수화물 발효, 지방 비누화 및 섬유질 용해 과정에 적극적으로 관여합니다. 얻은 데이터는 특정 종에 대한 미생물의 소속과 생활 조건에 따라 생성된 효소 그룹의 수준과 스펙트럼의 특이성을 증언합니다. 특정 유형의 프로바이오틱 사료 첨가제 사용에 대한 다양한 권장 사항을 개발할 때 다른 특성과 함께 이러한 데이터를 고려해야 합니다.

미생물의 효소 활동은 풍부하고 다양합니다. 이를 사용하여 미생물의 종과 유형을 설정할 수 있을 뿐만 아니라 그 변종(소위 biovars)을 결정할 수 있습니다. 주요 효소 특성과 정성적 정의를 고려하십시오.

탄수화물의 분해(당분해 활성), 즉 산 또는 산과 가스의 형성으로 당과 다가 알코올을 분해하는 능력은 하나 또는 다른 탄수화물과 지표를 포함하는 Hiss 매체에서 연구됩니다. 탄수화물 분해 중에 형성된 산의 작용으로 지시약은 매체의 색을 바꿉니다. 따라서 이러한 미디어를 "다양한 시리즈"라고 합니다. 이 탄수화물을 발효시키지 않는 미생물은 배지를 바꾸지 않고 배지에서 자랍니다. 기체의 존재는 한천이 있는 매체에 기포가 형성되거나 액체 매체의 "부유물"에 축적됨으로써 확립됩니다. "플로트" - 밀봉된 끝이 위쪽을 향하는 좁은 유리관으로 멸균 전에 매체가 있는 테스트 튜브에 넣습니다.

또한 Endo, EMS, Ploskirev 배지에서 당분해 활성을 연구합니다. 이 배지에서 유당(유당)을 산으로 발효시키는 미생물은 유색 콜로니를 형성합니다. 산은 배지에 존재하는 지표의 색상을 변경합니다. 유당을 발효시키지 않는 미생물 군집은 무색입니다.

유당 발효 미생물의 성장으로 우유가 응고됩니다.

용해성 전분이 있는 배지에서 아밀라아제를 형성하는 미생물의 성장으로 절단됩니다. 이것은 Lugol 용액 몇 방울을 배양액에 첨가함으로써 알 수 있습니다 - 배지의 색은 변하지 않습니다. 소화되지 않은 전분은 이 용액에서 푸른색을 띤다.

단백질 분해 특성(즉, 단백질, 폴리펩타이드 등을 분해하는 능력)은 젤라틴, 우유, 유장, 펩톤이 포함된 배지에서 연구됩니다. 젤라틴 배지에서 젤라틴 발효 미생물의 성장으로 배지가 액화됩니다. 다른 미생물에 의해 야기되는 액화의 성질은 다릅니다. 카제인(우유 단백질)을 분해하는 미생물은 우유 펩톤화를 유발하여 유청처럼 보입니다. 펩톤이 분해되는 동안 인돌, 황화수소, 암모니아가 방출될 수 있습니다. 그들의 형성은 지표 종이 조각을 사용하여 설정됩니다. 여과지는 특정 용액으로 미리 함침되고 건조되고 5-6cm 길이의 좁은 스트립으로 절단되고 BCH에 배양 물을 뿌린 후 코르크와 시험관 벽 사이에 놓습니다. 온도 조절기에서 배양한 후 결과를 고려합니다. 암모니아는 리트머스 종이를 파란색으로 변하게 합니다. 아세트산 납과 중탄산 나트륨의 20 % 용액에 담근 종이에 황화수소가 방출되면 황산 납이 형성됩니다. 종이가 검게 변합니다. 인돌은 옥살산 용액에 적신 종이를 붉게 만듭니다.

이러한 배지 외에도 미생물이 다양한 영양 기질을 분해하는 능력은 특정 시약이 함침된 종이 디스크(종이 표시기 시스템 "SIB")를 사용하여 결정됩니다. 이 디스크를 연구 배양액과 함께 시험관에 담그고 37 ° C의 항온조에서 3 시간 배양 한 후 디스크의 색상 변화로 탄수화물, 아미노산, 단백질 등의 분해를 판단합니다. .

용혈 특성(적혈구를 파괴하는 능력)은 혈액이 있는 배지에서 연구됩니다. 이 경우 액체 매체는 투명해지고 밀도가 높은 매체에서 콜로니 주변에 투명 영역이 나타납니다. 메트헤모글로빈이 형성되면 배지가 녹색으로 변합니다.

작물의 보존

과학이나 생산에 가치가 있는 고립되고 연구된 문화(계통)는 살아있는 문화 박물관에 보관됩니다. All-Union Museum은 V.I. LA Tarasevich (GISK).

저장 작업은 미생물의 생존력을 유지하고 변이를 방지하는 것입니다. 이를 위해서는 미생물 세포의 교환을 약화시키거나 중단시킬 필요가 있습니다.

문화의 장기 보존을 위한 가장 진보된 방법 중 하나인 동결 건조 - 냉동 상태에서 진공 상태로 건조하면 정지된 애니메이션 상태를 만들 수 있습니다. 건조는 특수 장치에서 수행됩니다. 배양액은 4°C, 바람직하게는 -30-70°C의 온도에서 밀봉된 앰플에 보관됩니다.

건조 작물의 회수.

앰플의 끝 부분을 버너의 불꽃으로 강하게 가열하고 찬물에 약간 적신 면봉으로 만지면 유리에 미세 균열이 형성되어 공기가 천천히 앰플에 스며 듭니다. 동시에 균열의 가열 된 가장자리를 통과하면 공기가 살균됩니다.

밀봉된 앰플에 진공이 있다는 사실을 잊지 마세요. 큰 구멍을 통해 공기가 바로 들어가면 앰플 안의 배양균이 뿜어져 나올 수 있다.

공기가 들어가게 한 후 핀셋으로 재빨리 깨뜨려 앰플 윗부분을 제거합니다. 구멍을 가볍게 태우고 살균된 파스퇴르 피펫 또는 주사기를 사용하여 용매(국물 또는 등장액)를 앰풀에 넣습니다. 앰플의 내용물을 혼합하고 배지에 접종합니다. 첫 번째 작물에서 재생 작물의 성장이 느려질 수 있습니다.

특수 장치의 액체 질소(-196 ° C)에서 배양액을 장기간 보관하는 것도 가능합니다.

배양물의 단기보존 방법은 다음과 같습니다. 배양물은 재파종 사이에 4°C에서 보관됩니다. 2) 오일 층 아래의 보존. 배양물을 5-6cm 높이의 한천에서 배양하고 멸균 바셀린 오일(기름층 약 2cm)을 부어 냉장고에 수직으로 보관합니다. 서로 다른 미생물의 저장 수명이 다르기 때문에 주기적으로 시험관에서 배양균을 뿌려 생존력을 확인합니다. 3) -20-70 °C에서 보관; 4) 밀봉된 튜브에 보관. 필요에 따라 저장된 재료를 신선한 배지에 뿌립니다.

8장. FAGI

파지는 박테리아 및 기타 여러 미생물의 바이러스입니다. 특정 조건에서 숙주를 용해(용해)시킵니다. 파지의 작용은 본질적으로 나타나며 실제로 사용됩니다.

그림 42 박테리오파지

파지의 발견과 연구의 역사. 1898 년 N. F. Gamaleya는 탄저균의 여과 액이 미생물의 신선한 배양 물을 용해시키는 능력을 유지하면서 이러한 미생물 박테리아 필터의 신선한 배양 물을 용해시키는 것을 보여주었습니다. 미생물의 용해 현상이 기술되었지만 그 성질은 연구되지 않았습니다. 그렇기 때문에 박테리오파지 발견의 영예는 캐나다 과학자 d' Herelle에게 있습니다.

D "Erell (1917)은 이질 환자에게서 매일 채취하여이 질병의 원인 물질을 새로 심은 배양 물과 함께 시험관에 도입 한 대변 여과액을 연구했습니다. 온도 조절 장치에서 배양 한 후 배양 물이 자랐습니다. 그러나 어느 날 자라지 않고 녹았는데 이것은 환자의 회복 시작과 일치했습니다.

D "Erell은 박테리아의 신선한 배양에 대한 연속적인 계대에 따라 대변 여과액의 용해 능력이 증가한다는 것을 보여주었습니다. 이로부터 과학자는 박테리아 필터를 통과하는 살아있는 에이전트, 즉 바이러스를 용해한다고 결론지었습니다. 현재 그의 관점은 받아 들여지고 있습니다. 대다수의 과학자들에 의해.

열린 바이러스 d "Erell은 박테리아의 박테리오파지 포식자 (그리스 포식에서-삼키는 것)와 현상-박테리오파지라고 불렀습니다.

전자 현미경의 발견으로 파지의 미립자 성질이 확인되고 그 형태가 연구되었습니다.

d'Herelle의 발견은 수많은 전염병을 치료하고 예방하기 위해 파지를 사용했던 의사들의 관심을 끌었습니다. 실험 종양 전문의는 파지에 종사하고 있습니다 , 유전 공학 및 생명 공학 전문가 등 파지 연구는 생물학의 가장 흥미로운 장 중 하나로 계속됩니다.

파지의 속성

파지 형태. 대부분의 파지는 머리와 꼬리로 구성되어 있어 올챙이나 정자와 비교됩니다. 대장균의 T-파지가 가장 많이 연구됨). 그들의 공정은 외피로 덮여 있고 가시와 피브릴이 있는 기저판에서 끝나는 속이 빈 실린더(막대)입니다. 파지의 크기, 머리의 모양과 크기, 과정의 길이와 구조는 파지마다 다릅니다. 예를 들면, 돌기가 긴 파지로서 칼집이 수축하지 않는 것, 돌기가 짧고 돌기가 없는 파지, 사상형

파지의 화학 성분. 모든 바이러스와 마찬가지로 파지는 단일 유형의 핵산(DNA 파지가 더 일반적임)과 단백질로 구성됩니다. 나선형으로 꼬인 핵산 분자는 파지의 머리 부분에 있습니다. 파지(캡시드)의 껍질과 그 과정은 단백질 성질을 띤다. 공정의 자유단에는 일반적으로 리소자임 또는 히알루로니다아제인 용해 효소가 포함되어 있습니다.

민감한 세포와 ​​파지의 상호 작용연속적인 단계를 거칩니다. 전체 주기는 몇 분에서 1-2시간까지 다양한 파지-박테리아 시스템에서 이루어집니다. 대장균의 T-even 파지의 예를 사용하여 이 과정의 순서를 분석해 보겠습니다.

단계 I - 세포의 표면 수용체에 대한 파지 입자의 흡착은 꼬리 과정의 필라멘트의 도움으로 수행됩니다. 수백 개의 파지가 하나의 세포에 흡착될 수 있습니다(하나는 세포 용해에 충분함). 파지 흡착은 특이적입니다.

II 단계 - 파지의 핵산이 다른 파지의 세포로 침투(주입)하는 것은 다른 방식으로 발생합니다. 대장균 T-파지에서 기저판의 스파이크는 세포벽과 접촉합니다. 로드는 세포벽을 "피어싱"합니다. 이 과정에서 발견되는 효소(대부분 리소자임)는 세포질 막을 파괴합니다. 동시에 프로세스의 외피가 수축하고 파지의 핵산이 막대의 채널을 통해 세포에 "주입"됩니다. 파지의 빈 단백질 껍질("그림자")은 외부에 남아 있습니다.

3기 - 세포 내 파지의 단백질과 핵산의 재생산.

단계 IV - 성숙한 파지 입자의 조립 및 형성.

그림 43 파지의 구조.

1 - 머리; 2 - DNA; 3 - 막대; 4 - 표지; 5 - 기저판; 6 스파이크; 7 - 꼬리 원 섬유.

그림 44 파지 형태.

1 - 헤드, 프로세스 및 수축 칼집이 있는 파지; 2 - 수축성이 없는 헤드 및 프로세스; 3 - 머리와 짧은 과정; 4 - 꼬리가 없는 파지; 5 필라멘트 파지.

단계 V - 세포 용해 및 성숙한 파지 입자 방출. 일반적으로 세포벽이 파열되고 수백 개의 새로운 파지가 환경으로 방출되어 신선한 세포를 감염시킬 수 있습니다. 이러한 용해를 내부로부터의 용해라고 합니다.

내부로부터의 용해와 달리 외부로부터의 용해는 매우 많은 수의 파지가 한 번에 세포에 흡착될 때 발생합니다. 그들은 세포의 내용물이 흘러나오는 세포벽에 수많은 구멍을 만듭니다. 따라서 외부에서 용해되는 동안 파지는 증식하지 않으며 입자 수가 증가하지 않습니다.

미생물에 대한 작용의 성질에 따라 악성 파지와 온대 파지가 구별됩니다.

악성 파지는 새로운 세포를 감염시킬 수 있는 많은 수의 파지 입자를 환경으로 방출하여 감염된 세포를 용해시킵니다. 이 경우 미생물의 배양액이 용해됩니다. 액체 배지가 투명해집니다 - 식분해물의 형성이 발생합니다 - 많은 수의 파지가 있는 배지입니다. 조밀 한 배지에서 자라는 박테리아에서 독성 파지가 발달함에 따라 투명한 연속 용해 영역이 형성되거나 별도의 투명한 형성 (파지 콜로니)이 성장합니다. 이를 음성 콜로니(플라크)라고 합니다. 식민지 - 다른 파지는 크기와 구조가 다릅니다.

온화한 파지는 집단의 모든 세포를 용해하지 않습니다. 그들 중 일부와 함께 파지는 공생 관계에 들어갑니다. 파지의 핵산(그 게놈)은 세포 염색체에 통합되며 이를 프로 파지라고 합니다. 단일 염색체가 형성됩니다. 박테리아 세포는 죽지 않습니다. 세포 게놈의 일부가 된 프로파지는 번식하는 동안 무제한의 후손, 즉 새로운 세포로 전염될 수 있습니다. 미생물 세포가 온화한 파지(prophage)와 공생하는 현상을 용원성(lysogeny)이라 하고, 프로파지가 있는 배양물을 용원성(lysogenic)이라고 한다. 이 이름은 prophage가 자발적으로 세포 염색체를 떠나 세포질로 들어가 악성 파지로 변하는 능력을 반영합니다. 악성 파지가 형성된 배양 세포는 죽고(용해) 나머지는 용원성으로 남습니다.

파지와 박테리아 세포 사이의 주요 상호 작용 단계의 계획.

1 - 점원에 파지 핵산 삽입; 2세, 번식

파지; 3 - 성숙한 파지; 4 - 파지의 분리.

Lysogenic 문화는 원래의 것과 기본 특성이 다르지 않지만 같은 이름의 파지에 대한 재감염에 저항합니다. 용원성 배양물이 관통 방사선(특정 선량 및 X-선, 우주선에 대한 노출), 특정 화학 물질 및 기타 여러 요인에 노출되면 독성 파지 생성 및 그에 의한 배양 세포의 용해가 크게 증가합니다.

온화한 파지는 미생물 생산에 해로울 수 있습니다. 예를 들어, 백신, 항생제 및 기타 생물학적 물질을 생산하는 균주가 용원성인 경우 온대성 파지가 독성이 되어 생산 균주의 용해로 이어질 위험이 있습니다.

온화한 파지는 미생물의 가변성에 강력한 요소입니다. 프로파지는 미생물 배양물의 일부 특성을 변화시킬 수 있는데, 예를 들어 성홍열의 원인균인 디프테리아 간균 등에서 관찰되는 독소를 생산할 수 있게 만들 수 있습니다. 파지는 숙주 세포의 염색체 일부를 포획하여 염색체의 이 부분을 다른 세포로 옮길 수 있으며, 여기서 파지는 다시 프로파지로 변하고 세포는 새로운 특성을 얻게 됩니다.

자연에서 파지의 분포는 어디에나 있습니다. 파지는 물, 토양, 하수, 인간과 동물의 배설물 등 파지에 민감한 미생물이 있는 곳에서 발견됩니다. 거의 모든 알려진 박테리아는 파지를 숙주로 합니다.

물리적 및 화학적 요인에 대한 파지의 저항성은 숙주의 식물성 형태보다 높습니다. 파지는 최대 0.75°C의 가열, 장기간 건조, pH 2.0에서 8.5까지 견딜 수 있습니다. 그들은 항생제, 티몰, 클로로포름 및 수반되는 미생물을 파괴하는 기타 여러 물질에 민감하지 않습니다. 따라서 이러한 물질은 파지의 분리 및 보존에 사용됩니다. 산과 소독제는 파지에 해롭다.

파지의 실제 응용

파지의 사용은 미생물 세포를 파괴하거나 그들과 공생하는 그들의 엄격한 특이성과 능력에 근거합니다.

파지의 도움으로 감염을 예방하고 치료하는 파지 예방 및 파지 요법은 파지가 환자의 몸에서 병원균을 만났을 때 파지를 파괴한다는 사실에 근거합니다. 현재 파지는 포도상 구균 및 연쇄상 구균 감염의 치료 및 예방에 널리 사용되며, 심지어 항생제가 잘 맞지 않는 감염, 콜레라, 페스트 및 대장균 및 프로테우스에 의한 감염과 같은 기타 여러 감염에도 사용됩니다.

파지 진단에는 다음이 포함됩니다. a) 알려진(진단용) 파지를 사용하여 분리된 배양물의 식별. 배양은 그것을 용해시킨 파지에 해당합니다. 예를 들어, 콜레라 파지가 용해를 유발했다면 이것은 비브리오 콜레라의 배양입니다. 전형적인 파지의 엄격한 특이성은 종(fagovars) 내에서 변이체를 분류하는 것을 가능하게 합니다. 파지 타이핑은 감염원을 규명하고 다른 많은 문제를 해결할 수 있기 때문에 역학에서 매우 중요합니다. b) 미생물의 시험 배양에 의한 미지의 파지 식별. 파지가 이질 원인균의 배양액을 분해하면 이것은 이질 파지입니다. c) RNTF 파지 역가 증가 반응을 사용하는 가속 진단 방법은 병원체의 순수 배양물의 분리를 필요로 하지 않는다. 시험 물질 (환자 또는 환경 개체로부터)과 역가가 엄격하게 설정된 지표 파지가 국물에 추가됩니다.

온화한 파지는 생물학의 주요 문제를 해결하는 데 널리 사용됩니다. 그들의 도움으로 유전 암호가 연구되었고 유전 공학에서 큰 성공을 거두었으며 미생물의 다양성 요인 및 기타 연구에서 종양 성장 연구에 사용되었습니다. 용원성 배양은 "건강한" 배양과 달리 방사선에 민감하기 때문에 우주선으로부터 우주선을 보호하는 신뢰성을 결정하는 역할을 합니다.

파지 준비

파지 제제의 생산에는 일반적으로 반응기에서 성장하는 잘 연구된 미생물 및 파지 균주가 사용되어 다량의 식분해물을 얻을 수 있습니다.

파지는 액체 형태(앰플 및 바이알), 정제 및 좌약으로 생산됩니다. 경구 투여용 파지 정제는 위 염산의 작용으로부터 파지를 보호하는 내산성 코팅으로 코팅되어 있습니다.

모든 파지 제제는 이를 생산하는 생산 시설에서 수행되는 외래 식물상 부재, 무해성 및 활성(역가)에 대한 강제 통제 대상입니다. 선택적 통제는 V.I. 라. 타라세비치. 방출된 파지에는 그것을 생산하는 기관, 파지의 이름, 시리즈, 제어 번호 및 만료 날짜를 나타내는 라벨이 제공됩니다. 각 패키지에는 파지 사용 및 보관에 대한 지침이 제공됩니다.

효소는 자연이 다양한 화학 공정에서 촉매 역할을 부여한 특별한 유형의 단백질입니다.

이 용어는 끊임없이 들리지만 모든 사람이 효소 또는 효소가 무엇인지, 이 물질이 어떤 기능을 수행하는지, 효소가 효소와 어떻게 다른지, 그리고 전혀 다른지 여부를 이해하는 것은 아닙니다. 우리는 지금 이 모든 것을 알아낼 것입니다.

이러한 물질이 없으면 인간도 동물도 음식을 소화할 수 없습니다. 그리고 처음으로 인류는 5,000여 년 전에 우리 조상이 동물의 배에서 나온 "접시"에 우유를 저장하는 법을 배웠을 때 일상 생활에서 효소를 사용했습니다. 이러한 조건에서 레닛의 영향으로 우유가 치즈로 변했습니다. 이것은 효소가 생물학적 과정을 가속화하는 촉매 역할을 하는 방법의 한 예일 뿐입니다. 오늘날 효소는 산업에서 없어서는 안될 필수 요소이며 설탕, 마가린, 요구르트, 맥주, 가죽, 직물, 알코올 및 콘크리트 생산에 중요합니다. 이러한 유익한 물질은 세제 및 세제에도 존재하며 저온에서 얼룩을 제거하는 데 도움이 됩니다.

발견 역사

그리스어 번역에서 효소는 "사워도우"를 의미합니다. 그리고 인류는 이 물질의 발견을 16세기에 살았던 네덜란드인 Jan Baptist Van Helmont에게 빚지고 있습니다. 한때 그는 알코올 발효에 매우 관심을 갖게 되었고 연구 중에 이 과정을 가속화하는 미지의 물질을 발견했습니다. 네덜란드인은 그것을 발효를 의미하는 fermentum이라고 불렀습니다. 그 후 거의 3세기 후에 프랑스인 루이 파스퇴르는 역시 발효 과정을 관찰하면서 효소가 살아 있는 세포의 물질일 뿐이라는 결론에 도달했습니다. 그리고 얼마 후, 독일의 에두아르트 부흐너는 효모에서 효소를 추출하여 이 물질이 살아있는 유기체가 아님을 확인했습니다. 그는 또한 그에게 "zimaza"라는 이름을 부여했습니다. 몇 년 후 또 다른 독일인 Willy Kuehne은 모든 단백질 촉매를 효소와 효소의 두 그룹으로 나눌 것을 제안했습니다. 또한 그는 살아있는 유기체 외부로 확장되는 두 번째 용어를 "사워 도우"라고 부를 것을 제안했습니다. 그리고 1897년에야 모든 과학적 논쟁이 종식되었습니다. 두 용어(효소와 효소)를 절대 동의어로 사용하기로 결정했습니다.

구조: 수천 개의 아미노산 사슬

모든 효소는 단백질이지만 모든 단백질이 효소는 아닙니다. 다른 단백질과 마찬가지로 효소도 . 그리고 흥미롭게도 각 효소의 생성에는 100개에서 100만 개의 아미노산이 진주처럼 줄에 꿰어져 있습니다. 그러나이 실은 고르지 않습니다. 일반적으로 수백 번 구부러집니다. 따라서 각 효소에 고유한 3차원 구조가 생성됩니다. 한편, 효소 분자는 상대적으로 큰 구조이며, 그 구조의 작은 부분, 소위 활성 중심만이 생화학 반응에 관여합니다.

각 아미노산은 특정 유형의 화학 결합에 연결되어 있으며 각 효소에는 고유한 아미노산 서열이 있습니다. 약 20종의 아미노 물질이 대부분을 만드는 데 사용됩니다. 아미노산 서열의 사소한 변화도 효소의 모양과 느낌을 극적으로 변화시킬 수 있습니다.

생화학적 특성

효소의 참여로 자연계에서 수많은 반응이 발생하지만 모두 6가지 범주로 분류할 수 있습니다. 따라서 이 여섯 가지 반응은 각각 특정 유형의 효소의 영향을 받아 진행됩니다.

효소와 관련된 반응:

1. 산화 및 환원.

이러한 반응에 관여하는 효소를 산화환원효소라고 합니다. 예를 들어, 알코올 탈수소효소가 1차 알코올을 알데히드로 전환하는 방법을 기억하십시오.

1. 그룹 이동 반응.

이러한 반응을 담당하는 효소를 전이 효소라고 합니다. 그들은 한 분자에서 다른 분자로 작용기를 이동시키는 능력이 있습니다. 예를 들어, 이것은 알라닌 아미노전이효소가 알라닌과 아스파르테이트 사이에서 알파-아미노 그룹을 이동할 때 발생합니다. 전이효소는 또한 ATP와 다른 화합물 사이에서 인산기를 이동시키고 포도당 잔기에서 이당류를 생성합니다.

1. 가수 분해.

반응에 관여하는 가수 분해 효소는 물 요소를 추가하여 단일 결합을 끊을 수 있습니다.

1. 이중 결합을 만들거나 제거합니다.

이러한 유형의 반응은 리아제의 참여와 함께 비가수분해 방식으로 발생합니다.

1. 작용기의 이성체화.

많은 화학 반응에서 작용기의 위치는 분자 내에서 바뀌지만 분자 자체는 반응이 시작되기 전과 동일한 수와 유형의 원자로 구성됩니다. 즉, 반응의 기질과 생성물은 이성체입니다. 이러한 유형의 변형은 이소머라제 효소의 영향으로 가능합니다.

1. 요소 물의 제거와 함께 단일 결합의 형성.

가수 분해 효소는 분자에 물 요소를 추가하여 결합을 끊습니다. 리아제는 역반응을 수행하여 작용기에서 수성 부분을 제거합니다. 따라서 간단한 연결이 생성됩니다.

신체에서 작용하는 방식

효소는 세포에서 일어나는 거의 모든 화학 반응의 속도를 높입니다. 그들은 인간에게 매우 중요하며 소화를 촉진하고 신진 대사 속도를 높입니다.

이러한 물질 중 일부는 너무 큰 분자를 신체가 소화할 수 있는 더 작은 "덩어리"로 분해하는 데 도움이 됩니다. 반대로 다른 것들은 작은 분자에 결합합니다. 그러나 과학적으로 말하면 효소는 매우 선택적입니다. 즉, 이러한 각 물질은 특정 반응만 가속화할 수 있습니다. 효소가 작용하는 분자를 기질이라고 합니다. 차례로 기질은 활성 부위라고 하는 효소의 일부와 결합을 형성합니다.

효소와 기질의 상호 작용의 특성을 설명하는 두 가지 원리가 있습니다. 소위 "열쇠 잠금(key-lock)" 모델에서 효소의 활성 부위는 기질에서 엄격하게 정의된 구성의 자리를 차지합니다. 또 다른 모델에 따르면, 반응에 참여하는 활성 사이트와 기질은 모두 연결하기 위해 모양을 바꿉니다.

상호 작용의 원리가 무엇이든 결과는 항상 동일합니다. 효소의 영향을 받는 반응은 몇 배 더 빠르게 진행됩니다. 이러한 상호 작용의 결과로 새로운 분자가 "태어나고" 효소에서 분리됩니다. 그리고 촉매 물질은 계속해서 그 역할을 수행하지만 다른 입자의 참여로 이루어집니다.

과잉 및 저 활동성

효소가 잘못된 강도로 기능을 수행할 때가 있습니다. 과도한 활동은 과도한 반응 생성물 형성 및 기질 결핍을 유발합니다. 그 결과 건강이 좋지 않고 심각한 질병이 발생합니다. 효소 과다 활동의 원인은 유전적 장애이거나 과도한 비타민이거나 반응에 사용될 수 있습니다.

예를 들어, 효소가 신체에서 독소를 제거하지 못하거나 ATP 결핍이 발생하는 경우 효소 저활동성은 사망을 유발할 수도 있습니다. 이 상태의 원인은 돌연변이 유전자이거나 반대로 비타민 결핍 및 기타 영양소 결핍일 수도 있습니다. 또한 체온이 낮아지면 마찬가지로 효소의 기능이 느려집니다.

촉매 및 기타

오늘날 효소의 이점에 대해 자주들을 수 있습니다. 그러나 우리 신체의 성능이 의존하는 이러한 물질은 무엇입니까?

효소는 생명주기가 출생과 사망의 경계에 의해 결정되지 않는 생물학적 분자입니다. 그것들은 용해될 때까지 몸에서 작용합니다. 일반적으로 이것은 다른 효소의 영향으로 발생합니다.

생화학적 반응 과정에서 이들은 최종 제품의 일부가 되지 않습니다. 반응이 완료되면 효소는 기질을 떠납니다. 그 후 물질은 다시 작동할 준비가 되지만 다른 분자에서 작동합니다. 그래서 그것은 몸이 필요로 하는 한 계속됩니다.

효소의 고유성은 각각이 할당된 하나의 기능만 수행한다는 것입니다. 생물학적 반응은 효소가 적절한 기질을 찾을 때만 발생합니다. 이 상호 작용은 키 및 자물쇠 작동 원리와 비교할 수 있습니다. 올바르게 선택된 요소만 함께 작동할 수 있습니다. 또 다른 특징은 낮은 온도와 적당한 pH에서 작동할 수 있으며 촉매로서 다른 화학 물질보다 더 안정적입니다.

촉매로서의 효소는 대사 과정 및 기타 반응의 속도를 높입니다.

일반적으로 이러한 프로세스는 특정 단계로 구성되며 각 단계에는 특정 효소의 작업이 필요합니다. 이것이 없으면 변환 또는 가속 주기를 완료할 수 없습니다.

효소의 모든 기능 중 가장 잘 알려진 기능은 아마도 촉매의 역할일 것입니다. 이것은 효소가 제품을 더 빨리 형성하는 데 필요한 에너지 비용을 줄이는 방식으로 화학 시약을 결합한다는 것을 의미합니다. 이러한 물질이 없으면 화학 반응이 수백 배 더 느리게 진행됩니다. 그러나 효소의 능력은 여기서 끝나지 않습니다. 모든 살아있는 유기체는 계속 살아가는 데 필요한 에너지를 가지고 있습니다. 아데노신 삼인산(ATP)은 세포에 에너지를 공급하는 일종의 충전된 배터리입니다. 그러나 ATP의 기능은 효소 없이는 불가능합니다. 그리고 ATP를 생산하는 주요 효소는 synthase입니다. 에너지로 변환되는 각 포도당 분자에 대해 합성효소는 약 32-34개의 ATP 분자를 생성합니다.

또한 효소 (리파아제, 아밀라아제, 프로테아제)는 의학에서 활발히 사용됩니다. 특히 소화 불량 치료에 사용되는 Festal, Mezim, Panzinorm, Pancreatin과 같은 효소 제제의 구성 요소로 사용됩니다. 그러나 일부 효소는 순환계에 영향을 미치고 (혈전 용해) 화농성 상처의 치유를 가속화합니다. 항암 요법에서도 효소의 도움을 받습니다.

효소의 활성을 결정하는 요인

효소는 반응 속도를 여러 번 높일 수 있기 때문에 그 활성은 소위 턴오버 수에 의해 결정됩니다. 이 용어는 효소 1분자가 1분 동안 변환할 수 있는 기질 분자(반응성 물질)의 수를 말합니다. 그러나 반응 속도를 결정하는 여러 요인이 있습니다.

1. 기질 농도.

기질 농도를 높이면 반응이 가속화됩니다. 활성 물질의 분자가 많을수록 더 많은 활성 중심이 관여하기 때문에 반응이 더 빨리 진행됩니다. 그러나 가속은 모든 효소 분자가 관여할 때까지만 가능합니다. 그 후에는 기질의 농도를 높여도 반응이 가속되지 않습니다.

1. 온도.

일반적으로 온도가 상승하면 반응이 가속화됩니다. 이 규칙은 대부분의 효소 반응에 적용되지만 온도가 섭씨 40도 이상으로 올라가지 않는 한만 적용됩니다. 이 표시 후에는 반대로 반응 속도가 급격히 감소하기 시작합니다. 온도가 임계점 아래로 떨어지면 효소 반응 속도가 다시 증가합니다. 온도가 계속 상승하면 공유 결합이 끊어지고 효소의 촉매 활성이 영원히 상실됩니다.

1. 신맛.

효소 반응 속도는 pH 값의 영향도 받습니다. 각 효소는 반응이 가장 적절하게 진행되는 최적의 산도 수준을 가지고 있습니다. pH 수준을 변경하면 효소의 활동에 영향을 미치므로 반응 속도에 영향을 미칩니다. 변화가 너무 크면 기질이 활성 핵에 결합하는 능력을 잃고 효소가 더 이상 반응을 촉매할 수 없습니다. 필요한 pH 수준이 회복되면 효소 활성도 회복됩니다.

인체에 존재하는 효소는 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

• 신진대사;
• 소화.

독성 물질을 중화하고 에너지와 단백질 생산에도 기여하는 신진 대사 "작업". 물론 그들은 신체의 생화학적 과정을 가속화합니다.

소화 기관이 담당하는 것은 이름에서 분명합니다. 그러나 여기에서도 선택성의 원리가 작동합니다. 특정 유형의 효소는 한 유형의 음식에만 영향을 미칩니다. 따라서 소화를 개선하기 위해 약간의 트릭을 사용할 수 있습니다. 몸이 음식에서 무언가를 잘 소화하지 못하면 소화하기 어려운 음식을 분해할 수 있는 효소가 포함된 제품으로 식단을 보충해야 합니다.

식품 효소는 신체가 유용한 물질을 흡수할 수 있는 상태로 식품을 분해하는 촉매입니다. 소화 효소는 여러 종류가 있습니다. 인체에는 소화관의 다른 부분에서 다양한 유형의 효소가 발견됩니다.

구강

이 단계에서 알파-아밀라아제는 음식에 작용합니다. 감자, 과일, 야채 및 기타 식품에서 발견되는 탄수화물, 전분 및 포도당을 분해합니다.

위

여기에서 펩신은 단백질을 펩타이드로 분해하고, 젤라티나아제는 육류에서 발견되는 젤라틴과 콜라겐을 분해합니다.

콩팥

이 단계에서 "작업":

• 트립신 - 단백질 분해를 담당합니다.
• 알파 키모 트립신 - 단백질 흡수를 돕습니다.
• 엘라스타제 - 특정 유형의 단백질을 분해합니다.
• 뉴클레아제 - 핵산 분해를 돕습니다.
• 스테프신 - 지방이 많은 음식의 흡수를 촉진합니다.
• 아밀라아제 - 전분 흡수를 담당합니다.
• 리파아제 - 유제품, 견과류, 오일 및 육류에서 발견되는 지방(지질)을 분해합니다.

소장

음식 입자에 대해 "연출":

• 펩티다아제 - 펩타이드 화합물을 아미노산 수준으로 분해합니다.
• 수크라제 - 복잡한 당분과 전분을 흡수하는 데 도움이 됩니다.
• maltase - 이당류를 단당류(맥아당) 상태로 분해합니다.
• 락타아제 - 유당(유제품에서 발견되는 포도당)을 분해합니다.
• 리파아제 - 트리글리세리드, 지방산의 흡수를 촉진합니다.
• erepsin - 단백질에 영향을 미칩니다.
• isomaltase - 말토오스 및 이소말토오스와 "작동"합니다.

콜론

여기에서 효소의 기능이 수행됩니다.

• 대장균 - 유당 소화를 담당합니다.
• lactobacilli - 유당 및 기타 탄수화물에 영향을 미칩니다.

이러한 효소 외에도 다음이 있습니다.

• diastase - 식물성 전분 소화;
• 인버타제 - 자당(테이블 설탕)을 분해합니다.
• 글루코 아밀라아제 - 전분을 포도당으로 전환시킵니다.
• 알파-갈락토시다아제 - 콩, 씨앗, 콩 제품, 뿌리 채소 및 잎이 많은 채소의 소화를 촉진합니다.
• 브로멜라인 - 다양한 유형의 단백질 분해를 촉진하고 다양한 산도 수준에서 효과적이며 항염 작용을 하는 효소에서 파생된 효소입니다.
• 생 파파야에서 분리한 효소인 파파인은 크고 작은 단백질의 분해를 촉진하고 광범위한 기질과 산도에 대해 효과적입니다.
• 셀룰라아제 - 셀룰로오스, 식물 섬유를 분해합니다(인체에서는 발견되지 않음).
• 엔도프로테아제 - 펩타이드 결합을 절단합니다.
• 황소 담즙 추출물 - 동물 기원의 효소로 장 운동성을 자극합니다.
기타 미네랄;
• xylanase - 곡물에서 포도당을 분해합니다.

제품의 촉매

효소는 신체가 식품 성분을 영양소로 사용할 수 있는 형태로 분해하는 데 도움을 주기 때문에 건강에 매우 중요합니다. 내장과 췌장은 다양한 효소를 생산합니다. 그러나 이 외에도 소화를 촉진하는 많은 유익한 물질이 일부 제품에서도 발견됩니다.

발효 식품은 적절한 소화에 필요한 유익한 박테리아의 거의 완벽한 공급원입니다. 그리고 약국 생균제는 상부 소화 시스템에서만 "작동"하고 종종 장에 도달하지 않지만 효소 제품의 효과는 위장관 전체에서 느껴집니다.

예를 들어, 살구에는 포도당 분해를 담당하고 빠른 에너지 방출을 촉진하는 인버타제를 포함한 유익한 효소 혼합물이 포함되어 있습니다.

아보카도는 리파아제의 천연 공급원 역할을 할 수 있습니다(지질의 빠른 소화 촉진). 체내에서 이 물질은 췌장에서 생성됩니다. 그러나이 몸의 삶을 더 쉽게 만들기 위해 예를 들어 맛있고 건강한 아보카도 샐러드로 자신을 대할 수 있습니다.

바나나는 칼륨의 가장 잘 알려진 공급원일 뿐만 아니라 아밀라아제와 말타아제를 몸에 공급합니다. 아밀라아제는 빵, 감자, 시리얼에서도 발견됩니다. 말타아제는 맥주와 옥수수 시럽에 풍부한 소위 맥아당인 맥아당의 분해를 돕습니다.

또 다른 이국적인 과일인 파인애플에는 브로멜라인을 비롯한 다양한 효소가 들어 있습니다. 그리고 일부 연구에 따르면 항암 및 항염 작용도 합니다.

극한주의자와 산업

극한 미생물은 극한 상황에서도 생존할 수 있는 물질입니다.

살아있는 유기체와 이들의 기능을 가능하게 하는 효소는 온도가 끓는점에 가까운 간헐천, 깊은 얼음, 극한의 염도 조건(미국의 데스 밸리)에서 발견되었습니다. 또한 과학자들은 pH 수준이 효과적인 작업의 기본 요구 사항이 아닌 것으로 밝혀진 효소를 발견했습니다. 연구원들은 산업계에서 널리 사용될 수 있는 물질로서 특별한 관심을 가지고 극한성 효소를 연구하고 있습니다. 오늘날에도 효소는 이미 생물학적 및 환경 친화적인 물질로 업계에서 응용되고 있습니다. 효소의 사용은 식품 산업, 화장품 및 가정용 화학 제품 생산에 사용됩니다.

또한 이러한 경우 효소의 "서비스"는 합성 유사체보다 저렴합니다. 또한, 천연 물질은 생분해성이므로 환경에 안전하게 사용할 수 있습니다. 자연에는 효소를 개별 아미노산으로 분해하여 새로운 생물학적 사슬의 구성 요소가 되는 미생물이 있습니다. 그러나 그들이 말했듯이 그것은 완전히 다른 이야기입니다.

효소의 개념

효소 (효소)촉매 활성이 부여된 가용성 또는 막 결합 단백질이라고 합니다. (단백질 외에도 일부 RNA(리보자임) 및 항체(abzymes)는 체내에서 촉매 활성을 나타낼 수 있지만 효소보다 수천 배 덜 효과적입니다.) 이 이름은 라틴어 "fermentatio" - 발효 및 그리스어 " en zym” - 스타터 내부 . 그들은 효소의 첫 번째 공급원을 연상시킵니다. 효소를 연구하는 생화학을 효소학. 다이어그램과 반응식에서 효소 분자는 -로 표시됩니다. 이자형. 효소에 의해 촉매되는 물질을 라 한다. 기판(S). 제품효소 반응 표시 - 아르 자형. 효소는 단백질이기 때문에 다른 단백질과 같은 방식으로 균질한 형태로 얻어진다. 효소는 단백질 고유의 물리화학적 특성을 특징으로 합니다.

효소와 무기 촉매의 차이점:

a) 반응을 훨씬 더 효율적으로 가속화합니다.

b) 높은 행동 특이성을 부여받습니다.

c) 생리학적 조건 하에서 조절됨;

d) 온화한 조건에서 작동합니다.

효소의 구조

효소는 지질, 탄수화물, 금속 이온, 질소 염기, 비타민 유도체를 포함할 수 있는 단순 및 복합(접합) 단백질일 수 있습니다. 신체에서 효소는 가용성 상태와 불용성 복합체의 형태로 기능하거나 생물학적 막의 일부가 될 수 있습니다.

효소의 특징은 존재 액티브 센터. 액티브 센터 -다음을 제공하는 공간 인접 아미노산 잔기의 독특한 조합입니다.

a) 기질 분자의 인식,

b) 효소에 대한 기질의 결합,

c) 촉매 변환의 구현(복합 효소의 경우 활성 센터의 일부인 조효소도 촉매 작용에 참여함).

활성 부위는 단백질이 접히고 고유(활성) 구조를 가정할 때 발생합니다. 활성 센터의 구조는 기판과의 상호 작용에 따라 변경될 수 있습니다. D. Koshland의 비 유적 표현에 따르면 기판은 손이 장갑을 쥔 것처럼 활성 중심에 접근합니다.

하나의 효소 분자, 특히 여러 하위 단위로 구성된 경우 하나 이상의 활성 부위를 포함할 수 있습니다.

활성 센터에는 두 개의 사이트가 있습니다. 첫 번째 부위는 기질의 인식과 결합을 담당합니다. 이것은 기판 결합 사이트 또는 고정 영역이라고 합니다. 두 번째 섹션은 촉매라고 불리며 촉매 작용에 참여하는 아미노산 잔기로 구성됩니다.

효소는 분자량과 구조적 복잡성이 크게 다른 단백질입니다. 소분자 효소의 예는 분자량이 13,700Da인 단일 서브유닛으로 구성된 리보뉴클레아제입니다. (리보뉴클레아제의 아미노산 서열이 결정되었습니다. 1969년 뉴욕의 B. Merrifield 실험실에서 리보뉴클레아제가 합성되었습니다.) 많은 효소는 여러 하위 단위로 구성됩니다. 현재까지 수십 개의 다른 하위 단위와 여러 유형의 조효소로 구성된 여러 다중 효소 복합체가 알려져 있습니다. 예를 들어, 피루브산 탈수소효소 복합체는 3가지 유형의 60개의 서브유닛과 5가지 유형의 보조인자로 구성됩니다. 이러한 복합체의 분자량은 효소 공급원에 따라 2.3 * 10 6 - 10 * 10 6 Da입니다. 효소 분자는 기질 분자보다 작을 수 있습니다. 예를 들어, 아밀라아제와 리보뉴클레아제 효소의 분자는 기질 분자인 전분과 RNA보다 작습니다.

복잡한 효소의 단백질 부분은 촉매적으로 비활성이며 아포엔자임. 아포효소가 비단백질 성분에 결합하면 촉매 활성 효소(홀로효소)가 형성됩니다.

많은 효소는 다양한 기능을 수행할 수 있는 구성 요소에 금속 이온을 포함합니다.

a) 기질의 결합과 촉매 전환 과정에 참여한다.

b) 효소 분자에 조효소의 결합을 촉진하고;

c) 효소의 3차 구조를 안정화(예: 아밀라아제의 Ca 2+);

d) 기질에 결합하여 효소가 작용하는 진정한 기질을 형성합니다.

많은 코엔자임은 비타민의 유도체이므로 비타민 결핍의 대사 장애는 특정 효소의 활성 감소로 인한 것입니다.

일부 효소는 활성 부위 외에 다음을 포함합니다. 알로스테릭(조절) 센터 -효소 활성을 조절하는 물질이 결합할 수 있는 활성 중심 외부의 단백질 소구체 영역. 이러한 물질을 알로스테릭이라고 합니다. 이펙터(알로스테릭 활성제 또는 억제제). 이펙터가 알로스테릭 중심에 결합한 결과 단백질 구조의 변화가 발생하여 활성 중심의 아미노산 잔기의 공간적 배열이 변경되고 결과적으로 효소의 변화가 발생합니다. 활동.

동일한 유기체에서 발생하고 동일한 화학 반응을 촉매하지만 다른 1차 단백질 구조를 갖는 효소를 동위효소라고 합니다. 동종 효소는 분자량, 열 안정성, 기질 특이성, 전기 영동 이동도와 같은 물리 화학적 특성이 서로 다릅니다. 동종효소의 출현 특성은 다양하지만, 대부분 이러한 동종효소 또는 그 하위 단위를 암호화하는 유전자 구조의 차이로 인해 발생합니다. 예를 들어 젖산이 피루브산으로 가역적으로 산화되는 것을 촉매하는 효소 젖산 탈수소효소(LDH)는 두 가지 유형 M과 H의 4개 하위 단위를 가지며, 이러한 하위 단위의 조합은 5개의 LDH 동종효소 형성의 기초가 됩니다(그림 1). LDH1과 LDH2는 심장근육과 신장에서 활동하고 LDH4와 LDH5는 골격근에서 활동하기 때문에 심장과 간질환을 진단하기 위해서는 혈청 내 LDH의 동종효소 스펙트럼 연구가 필요하다. 그리고 간.

그림 1 다양한 LDH 동종효소의 구조.

효소 활성 측정

효소 활성의 측정은 촉매 반응의 속도를 측정하여 수행됩니다. 효소 반응 속도는 기질 농도 감소 또는 단위 시간당 생성물 농도 증가로 측정됩니다.

v = -ΔС S /Δτ , v = ΔCP /Δτ ,

어디 ∆C S기질의 몰 농도 변화(mol/l),

∆CP- 반응 생성물의 몰 농도 변화(mol/l),

Δτ - 시간 변화(분, 초).

기질의 포화 농도에서 동역학 연구를 수행하는 것이 바람직하며, 그렇지 않으면 효소가 최대 활성을 나타낼 수 없습니다.

효소 활동 단위:

효소 국제 단위(U)- 배지의 최적 pH 및 25℃의 온도에서 1분에 기질 1μmol의 전환을 촉매하는 효소의 양이다.

SI 시스템에서 효소의 단위는 압연 (캣)- 기질 1몰이 1초에 변환되는 것을 촉매하는 효소의 양이다. 다음과 같이 계산하기 쉽습니다.

1U \u003d (1 * 10 -6M) / 60s \u003d 1.67 * 10 -8M s-1 \u003d 1.67 * 10 -8 고양이 \u003d 16.7ncat.

종종 정의 특정 활동(U)로 표시되는 효소 제제 부분의 활성을 밀리그램 단위의 부분 중량으로 나눈 효소 제제:

그리고 beats \u003d U / 약물의 질량 (mg)

효소를 정제하면 비활성이 증가합니다. 비활성을 증가시키면 정제 단계의 효율성과 효소 제제의 순도를 판단할 수 있습니다.

시료 내 효소의 국제 단위(U)를 이 시료 내 효소 물질의 양(µmol)으로 나누어 고도로 정제된 균질 효소 제제의 활성을 평가하려면 다음을 계산하십시오. 어금니 활동(속도). 물리적 용어로 몰 활성도는 1분 또는 1초 동안 한 효소 분자에서 변형되는 기질 분자의 수입니다. 예를 들어 요소의 가수분해를 촉진하는 요소분해효소의 경우 몰 활성도는 30,000, 트립신은 102, 포도당 산화효소는 초당 17,000회입니다.

효소 속성

4.1. 행동의 메커니즘.효소는 촉매 반응의 평형을 생성물 형성 방향으로 이동시키지 않으므로 반응의 평형 상수는 일정하게 유지됩니다. 모든 촉매와 마찬가지로 효소는 이 평형에 도달하는 데 걸리는 시간을 줄일 뿐입니다. 대부분의 경우 효소는 반응 속도를 10 7 - 10 14배 빠르게 합니다. 효소 촉매 작용의 효과는 기질이 전이 상태를 통해 생성물로 변형되기 때문에 반응의 활성화 에너지가 크게 감소하는 데 기반합니다.

4.2. 행동의 특이성. 기질에 결합하는 특이성과 효소 반응의 경로는 아포엔자임에 의해 결정됩니다. 효소 작용의 특이성은 신체의 직접적인 신진 대사를 결정합니다.

효소가 있다고 합니다 좁은 기질 특이성매우 작은 범위의 기판에 작용하는 경우. 때때로 당신은 이야기 할 수 있습니다 절대 기질 특이성,예를 들어, 카탈라아제는 과산화수소의 분해라는 한 가지 반응만 촉매합니다.

대부분의 효소의 경우, 상대적(광범위한, 그룹) 기질 특이성유사한 반응 그룹을 촉매할 때. 예를 들어, 알코올 탈수소효소는 알코올을 알데히드로 전환하는 것을 촉매하며, 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 기타 알코올이 기질로 작용할 수 있습니다. 알코올 탈수소효소가 복잡한 분자의 일부인 알코올 그룹뿐만 아니라 비선형 알코올도 산화할 수 있다는 사실이 흥미롭습니다. 당연히 광범위한 기질 특이성을 부여받은 효소는 다양한 효율로 기질 변형을 촉매합니다.

효소도 부여 입체화학적 특이성: 활성 사이트는 공간 구성으로 기질 분자를 인식합니다. 예를 들어, L-아미노산 옥시다아제는 L-아미노산에서만 활성이 있으며 D-유사체에는 전혀 영향을 미치지 않습니다. 살아있는 유기체에서 D-아미노산의 산화적 탈아미노화를 위해 L-아미노산에 작용하지 않는 D-아미노산 옥시다제가 있다. 하나의 입체이성질체를 다른 입체이성질체로 전환시키는 라세마제와 같은 효소의 기능의 기초가 되는 것은 기질의 특정 입체이성질체에 결합하는 활성 부위의 능력이다.

변형 경로의 특이성다른 효소의 작용 하에 있는 하나의 기질이 대사에서 구조와 역할이 다른 산물로 전환될 수 있다는 것입니다.

예를 들면 다음과 같습니다. L-아미노산 산화효소 L-아미노산에 작용하여 암모니아와 과산화수소의 형성과 함께 알파-케토산으로 변환합니다.

L-아미노산 데카르복실라제동일한 기질에 결합하지만 다른 반응을 촉매합니다: 바이오제닉 아민의 형성과 이산화탄소 방출을 통한 탈카르복실화.

또 다른 예는 가능한 대사 경로 중 하나를 따라 다양한 효소의 작용 하에서 포도당-6 인산염을 전환할 수 있는 가능성입니다.

4.3. 열가소성 .

많은 단백질과 마찬가지로 효소는 온도가 증가함에 따라 열 변성되어 효소의 기본 형태를 위반하고 활성 부위의 구조를 변경합니다. 포유류 효소는 40°C 이상의 온도에서 눈에 띄게 변성되기 시작합니다.

상기와 관련하여 효소 제제를 저온에서 저장하는 것이 바람직하다. 효소를 보존하는 가장 좋은 방법 중 하나는 효소를 동결건조(진공 하에서 -70℃ 미만의 온도에서 건조)하고 암모늄 염으로 부분적으로 변성시킨 다음 냉장고에 보관하는 것입니다.

4.4. 온도에 대한 반응 속도의 의존성.모든 화학 반응과 마찬가지로 효소 반응 속도는 온도에 따라 다릅니다. 온도가 10 o C 상승하면 반트 호프 법칙에 따라 반응 속도가 2~4배 증가합니다. 그러나 40°C 이상의 온도에서는 효소의 변성이 현저해져 전체 활성이 감소합니다(그림 2).

쌀. 2. 온도에 대한 효소 반응 속도의 의존성.

4.5. pH에 대한 반응 속도의 의존성. pH에 대한 효소 반응 속도의 의존성은 종 모양의 형태를 갖는다(그림 3). 가장 높은 효소 반응 속도가 관찰되는 pH 값을 최적(pH-최적)이라고 합니다. 곡선의 특성과 pH 최적값의 값은 기질의 하전된 그룹과 효소의 하전된 그룹(특히 활성 중심에 포함된 것)의 특성에 따라 달라집니다. 대부분의 효소에 대한 최적의 pH는 6.0에서 8.0 범위에 있습니다(그림 3).

쌀. 3. pH에 대한 효소 반응 속도의 의존성.

그러나 예외가 있습니다. 예를 들어 펩신은 pH 1.5 - 2.0에서 가장 활성이 높고 알칼리성 포스파타아제는 pH 10.0 - 10.5에서 가장 활성이 높습니다(그림 4).

쌀. 4. 배지의 pH에 ​​대한 효소 반응 속도(v)의 의존성.

극단적인(매우 낮거나 매우 높은) pH 값에서는 효소 분자의 3차 구조가 방해되어 효소 활성이 손실됩니다.

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효소 활동의 개념

일상적인 생화학 실습에서 효소의 양은 실제로 추정되지 않고 그 활성만 추정됩니다. 활동은 양보다 더 넓은 개념입니다. 이것은 주로 반응의 결과, 즉 기질의 손실 또는 생성물의 축적을 의미합니다. 당연히 효소가 작용한 시간과 효소 분자의 수를 무시할 수 없습니다. 그러나 일반적으로 효소 분자의 수를 계산하는 것은 비현실적이므로 효소를 포함하는 생물학적 물질의 양(부피 또는 질량)을 사용합니다.

따라서 효소의 활성을 결정할 때 세 가지 변수를 동시에 고려해야 합니다.

• 얻어진 생성물 또는 사라진 기판의 질량;
• 반응에 소요된 시간;
• 효소의 양이지만 실제로는 효소를 포함하는 생물학적 물질의 질량 또는 부피입니다.

이러한 요인 간의 관계를 이해하기 위한 명확하고 간단한 예는 두 개의 건물을 짓는 것입니다. 건물은 반응의 산물과 동일시되고 작업자는 효소이며 팀은 생물학적 물질의 양에 해당합니다. 따라서 3학년의 과제는 다음과 같습니다.

1. 10명으로 구성된 팀이 한 건물 건설에 참여했고, 5명으로 구성된 팀이 같은 종류의 다른 건물을 건설했습니다. 건설은 동시에 완전히 완료되었습니다. 근로자의 활동이 더 높은 곳은 어디입니까?
2. 10명으로 구성된 팀이 3층짜리 건물 하나, 12층짜리 또 다른 건물(10명으로 구성된 팀) 건설에 참여했습니다. 건설은 동시에 완전히 완료되었습니다. 근로자의 활동이 더 높은 곳은 어디입니까?
3. 5층짜리 한 건물을 건설할 때 10명으로 구성된 팀이 일했고 같은 건물의 또 다른 건물인 10명으로 구성된 팀이 일했습니다. 첫 번째 건물의 공사는 20일이 걸렸고 두 번째 건물은 10일 만에 완공되었습니다. 근로자의 활동이 더 높은 곳은 어디입니까?

효소 활동 정량화의 기초

1. 효소활성도는 효소를 함유한 물질의 양에 대한 생성물의 축적률 또는 기질의 손실률로 표현된다.

실제로는 일반적으로 다음을 사용합니다.

• 물질의 양 단위 - mol(및 그 파생물인 mmol, µmol), 그램(kg, mg),
• 시간 단위 - 분, 시, 초,
• 질량 또는 부피 단위 - 그램(kg, mg), 리터(ml).

다른 유도체도 적극적으로 사용됩니다. 촉매 (mol / s), 국제 활동 단위 (IU, 단위)는 μmol / min에 해당합니다.

따라서, 효소 활성은 예를 들어 mmol/s×l, g/h×l, IU/l, cat/ml 등으로 표현될 수 있다.

예를 들어, 알려진

2. 다양한 실험실에서 얻은 결과를 비교할 수 있는 표준 조건 생성 - 최적의 pH 및 고정 온도, 예를 들어 25°C 또는 37°C, 기질과 효소의 배양 시간 준수.