שְׁאֵלָה:
האם ישנם אנזימים לכל תגובה נתונה?
DankMemes
2016-11-09 04:14:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

זו שאלה שהטרידה אותי ולא הצלחתי למצוא תשובה מוגדרת בשום מקום.

אנו יודעים שיש אלפי אנזימים (חלבונים, בואו נתעלם מ- RNA קטליטי לעת עתה) המזרזים תגובות רבות ושונות, והם עושים זאת מכיוון שיש להם את הצורה הנכונה כך שתתאים למצעים.

תיאורטית, בהינתן תגובה כלשהי, האם ניתן ליצור אנזים לזרז תגובה זו? או שיש תגובה כלשהי שלא ניתן לזרז אותה עם אנזים? האם ניתן ליצור כל צורה נתונה מתוך שרשראות פוליפפטיד? אם לא, מה קובע את הצורות שאפשר ליצור?

(+1). אני חושב שיש כאן עיקרון נהדר: אנזים יכול רק לזרז תגובה חיובית תרמודינמית. אם תגובה נמצאת בשיווי משקל, למשל, אנזים אינו יכול לשנות זאת.
שְׁלוֹשָׁה תשובות:
Bryan Krause
2016-11-09 04:50:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

זו תהיה ככל הנראה שאלה קשה לענות עליה באופן סופי מבלי לנפנף ביד או להגדיר מחדש את השאלה; אני לא יכול לדמיין להוכיח את התוצאה השלילית לפיה שום אנזים אינו אפשרי לתגובה נתונה, למעט מקרים שבהם התגובה היא פשוט בלתי אפשרית מבחינה תרמודינמית מחוץ לתנאים מדהימים (לדוגמא קיצונית, מה עם היתוך מימן: התגובה קיימת, אבל התנאים הדרושים הם מחוץ לסובלנות של זרזים מבוססי חלבון).

כפי שציינה @tomd בתגובה, אנזימים אינם משנים את שיווי המשקל, ולכן אנזימים אפשריים רק לתגובות חיוביות תרמודינמית. עם זאת, ישנם אנזימים המשלבים תגובות חיוביות מבחינה תרמודינמית עם תגובות חיוביות ביותר כדי לייצר תגובה חיובית תרמודינמית נטו, מה שמגדיל מאוד את מספר התגובות שניתן לזרז באופן תיאורטי.

האם ניתן ליצור צורה כלשהי מתוך פוליפפטידים: בהתחשב במגוון חומצות האמינו וההשפעות המבניות של המבנה השלישוני של חלבונים, קיים מערך כמעט בלתי מוגבל של צירופים העולה על הבנת האדם, אך לא מספר אינסופי מתמטי באמת. ישנם פרויקטים מעניינים כגון זה המבקשים לרתום את כוח המחשוב הלא מנוצל כדי לחזור על כל האפשרויות הללו לחפש תרופות שימושיות ולהסביר את הגורמים למחלות.

Vance L Albaugh
2016-11-09 08:19:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

האם ישנם אנזימים לכל תגובה? התשובה הקצרה היא, " לא " - יש תגובות המתרחשות בתוך הביולוגיה האנושית שאינן דורשות אנזימים. אחת הדוגמאות לכך היא היווצרות של מוצרי קצה מתקדמים לגליקציה (המכונים גם "AGEs"). מדובר במולקולות ביולוגיות כמו ליפידים או חלבונים שהופכים לגליקולריים באמצעות חשיפה לריכוזי גלוקוז גבוהים, כמו אלה שנצפו ב סוכרת או ב עמידות לאינסולין. הריכוזים הגבוהים של גלוקוז מאפשרים התקשרות קוולנטית בתיווך לא אנזימטית של מולקולות הגלוקוז למקרומולקולה. עיין ב סקירה זו לדיון מעמיק יותר על גילאים כמו גם התייחסויות אחרות הדנות בהן.

gilleain
2016-11-09 19:04:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

השאלה "האם כל צורה נתונה יכולה להיווצר מתוך שרשראות פוליפפטיד" היא די מסובכת, אבל בואו נפרק אותה. לחלבון יש קפל - או טופולוגיה - הקובע את צורתו הכוללת, אך יכול להיחשב כמסגרת עליה ניתן לתלות שאריות פעילות.

ישנם 'רק' 1,200-1,400 קפלים ידועים, תלוי ערכת סיווג ( CATH, SCOP) שנראית מוגבלת למדי. עם זאת, אם ניקח רק אחד מאותם קיפולים - חבית TIM - ונשנה את הלולאות תוכלו לקבל מערך מבנים מגוון. מאמר זה אינו דן בתפקוד אנזימטי, כמובן.

לכן עבור מולקולות קטנות, קשה לראות שום סיבה מדוע אינך יכול לארגן אתרים פעילים באופן שתרצה. הקושי התיאורטי היחיד הוא שעליך לקפל חלבונים לפני שהם יכולים להיות פעילים. יתכן ש אולי יתכן שסידור מסובך כלשהו של שאריות אתרים פעילים ימנע את התקפלות החלבון כולו - אם כי זו רק ספקולציות.

מסובכות יותר עשויות להיות תגובות על מקרומולקולות. לדוגמא, ישנם אנזימים הנקשרים ל- DNA, פוליסכרידים וחלבונים אחרים. מולקולות ארוכות יותר אלה עדיין אפשריות לאנזימים להיקשר אליהם - בדרך כלל זה רק דורש משטח ארוך. חלק מהפעולות המורכבות יותר כוללות את הפעולות המבוצעות על ידי טופואיזומרזות או מלווים או כל מה ש קמרונות עושים.

על ידי מעבר משלישייה למבנה רביעי, נראה שאנזימים יכולים לעשות כמעט כל דבר אפשרי מבחינה כימית.



שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...