CÁC CỤM TỪ: QUY TRÌNH, CHỨC NĂNG, DANH PHÁP VÀ LỚP CON - SINH HỌC - 2026

Các isomerase là một loại enzym tham gia vào việc sắp xếp lại các đồng phân cấu trúc hoặc vị trí và đồng phân lập thể của các phân tử khác nhau. Chúng hiện diện trong hầu như tất cả các sinh vật tế bào, thực hiện các chức năng trong các bối cảnh khác nhau.

Các enzym thuộc lớp này hoạt động trên một cơ chất duy nhất, mặc dù thực tế là một số có thể liên kết cộng hóa trị với các đồng yếu tố, ion, trong số các chất khác. Do đó, phản ứng chung có thể được nhìn thấy như sau:

XY → YX

Các phản ứng được xúc tác bởi các enzym này liên quan đến sự sắp xếp lại bên trong của các liên kết, có thể có nghĩa là sự thay đổi vị trí của các nhóm chức, vị trí của liên kết đôi giữa các nguyên tử, giữa các nguyên tố khác, mà không làm thay đổi công thức phân tử của cơ chất.

Cơ chế hoạt động của Isopentenyl Pyrophosphat Isomerase xúc tác quá trình đồng phân hóa isopentenyl pyrophosphat thành dimethylallyl pyrophosphat (Nguồn: Yjlu22 qua Wikimedia Commons)

Các isomerase thực hiện các chức năng đa dạng trong nhiều quá trình sinh học, trong đó có thể bao gồm các tuyến đường trao đổi chất, phân chia tế bào, sao chép DNA, để kể tên một số.

Isomerase là những enzyme đầu tiên được sử dụng công nghiệp để sản xuất xi-rô và các loại thực phẩm có đường khác, nhờ khả năng chuyển hóa lẫn nhau các đồng phân của các loại carbohydrate khác nhau.

Các quá trình sinh học mà chúng tham gia

Isomerase tham gia vào nhiều quá trình quan trọng của tế bào. Trong số đó nổi bật nhất là sự sao chép và đóng gói DNA, được xúc tác bởi topoisomerase. Những sự kiện này rất quan trọng đối với sự sao chép của axit nucleic, cũng như sự ngưng tụ của nó trước khi phân chia tế bào.

Glycolysis, một trong những con đường trao đổi chất trung tâm trong tế bào, bao gồm ít nhất ba enzyme đồng phân, đó là phosphoglucose isomerase, triose phosphate isomerase và phosphoglycerate mutase.

Sự chuyển đổi UDP-galactose thành UDP-glucose trong con đường dị hóa galactose được thực hiện nhờ hoạt động của một epimerase. Ở người, enzym này được gọi là UDP-glucose 4-epimerase.

Sự gấp protein là một quá trình cần thiết cho chức năng của nhiều loại enzym trong tự nhiên. Enzyme isomerase protein-disulfide hỗ trợ gấp các protein có chứa cầu nối disulfide bằng cách thay đổi vị trí của chúng trong các phân tử mà nó sử dụng làm chất nền.

Đặc trưng

Chức năng chính của các enzym thuộc nhóm isomerase có thể được xem là biến đổi cơ chất thông qua một thay đổi cấu trúc nhỏ, để làm cho nó dễ bị các enzym xử lý tiếp theo trong con đường trao đổi chất, ví dụ.

Một ví dụ về sự đồng phân hóa là sự thay đổi từ nhóm photphat ở vị trí 3 thành cacbon ở vị trí 2 của 3-photphoglycerat để chuyển nó thành 2-photphoglycerat, được xúc tác bởi enzym phosphoglycerat mutase trong con đường đường phân, do đó tạo ra hợp chất năng lượng cao hơn. là một cơ chất chức năng của enolase.

Danh pháp

Việc phân loại các isomerase tuân theo các quy tắc chung để phân loại các enzym do Ủy ban Enzyme đề xuất vào năm 1961, trong đó mỗi enzym nhận được một mã số để phân loại.

Vị trí của các số trong mã này cho biết từng bộ phận hoặc danh mục trong phân loại và những số này được đặt trước các chữ cái "EC".

Đối với isomerase, số thứ nhất đại diện cho lớp enzym, số thứ hai biểu thị loại đồng phân hóa mà chúng thực hiện và số thứ ba là cơ chất mà chúng hoạt động.

Danh pháp của loại isomerase là EC.5. Nó có bảy lớp con, vì vậy sẽ tìm thấy các enzym có mã từ EC.5.1 đến EC.5.6. Có một "phân lớp phụ" thứ sáu của các isomerase được gọi là "các isomerase khác", có mã là EC.5.99, vì nó bao gồm các enzym có chức năng isomerase khác nhau.

Sự ký hiệu của các phân lớp được thực hiện chủ yếu theo kiểu đồng phân hóa mà các enzym này thực hiện. Mặc dù vậy, chúng cũng có thể nhận được các tên như racemases, epimerase, cis-trans -isomerase, isomerase, tautomerase, mutases hoặc cyclo isomerase.

Các lớp con

Có 7 loại enzym trong họ isomerase:

EC.5.1 Racemases và epimerase

Chúng xúc tác sự hình thành hỗn hợp raxemic dựa trên vị trí của α-cacbon. Chúng có thể tác động lên axit amin và dẫn xuất (EC.5.1.1), trên nhóm axit hydroxy và dẫn xuất (EC.5.1.2), trên cacbohydrat và dẫn xuất (EC.5.1.3) và những chất khác (EC.5.1.99).

EC.5.2

Chúng xúc tác sự chuyển đổi giữa các dạng đồng phân cis và trans của các phân tử khác nhau.

EC.5.3 Các isomerase nội phân tử

Các enzym này chịu trách nhiệm cho quá trình đồng phân hóa các phần bên trong trong cùng một phân tử. Có một số thực hiện phản ứng oxy hóa khử, trong đó chất cho và chất nhận điện tử là cùng một phân tử, vì vậy chúng không được phân loại là chất oxy hóa.

Chúng có thể hoạt động bằng cách chuyển đổi aldose và xeton (EC.5.3.1), trên các nhóm xeto- và enol- (EC.5.3.2), thay đổi vị trí của liên kết đôi CC (EC.5.3.3), của liên kết đisulfua SS ( EC.5.3.4) và các “chất chống oxy hóa” khác (EC.5.3.99).

EC.5.4 Transferase nội phân tử (đột biến)

Các enzym này xúc tác sự thay đổi vị trí của các nhóm khác nhau trong cùng một phân tử. Chúng được phân loại theo loại nhóm mà chúng "di chuyển".

Có các phosphomutaza (EC.5.4.1), các loại chuyển nhóm amin (EC.5.4.2), các loại chuyển nhóm hydroxyl (EC.5.4.3) và các loại chuyển các loại nhóm khác (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Lyase nội phân tử

Chúng xúc tác "loại bỏ" một nhóm là một phần của phân tử, nhưng vẫn liên kết cộng hóa trị với nó.

EC.5.6 Isomerase làm thay đổi cấu trúc đại phân tử

Chúng có thể hoạt động bằng cách thay đổi cấu trúc của polypeptit (EC.5.6.1) hoặc axit nucleic (EC.5.6.2).

EC.5.99 Các isomerase khác

Phân lớp này tập hợp các enzym như Thiocyanate isomerase và 2-hydroxychrome-2-carboxylate isomerase.

Người giới thiệu

1. Adams, E. (1972). Axit amin Racemases và Epimerase. Các Enzyme, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Phân loại Enzyme và Danh pháp. Encyclopedia of Life Sciences, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL, & Chen, YZ (2004). Phân loại họ Enzyme theo Máy Vector hỗ trợ. Protein: Cấu trúc, Chức năng và Tin sinh học, 55, 66–76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - Trans Isome hóa của các phân tử hữu cơ và phân tử sinh học: Hàm ý và ứng dụng. Nhận xét về hóa học, 103, 2475-2532.
5. Bách khoa toàn thư Britannica. (2018). Truy cập ngày 3 tháng 3 năm 2019, từ britannica.com
6. Freedman, RB, Hirst, TR, & Tuite, MF (1994). Protein disulphide isomerase: xây dựng cầu nối trong quá trình gấp protein. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Phân loại cấu trúc của protein: các siêu họ mới Alexey G Murzin. Phân loại cấu trúc của protein: Các siêu họ mới, 6, 386–394.
8. Nelson, DL & Cox, MM (2009). Các nguyên tắc của Lehninger về Hóa sinh. Omega Editions (ấn bản thứ 5).
9. Ủy ban Danh pháp của Liên minh Quốc tế Hóa sinh và Sinh học phân tử (NC-IUBMB). (2019). Lấy từ qmul.ac.uk
10. Thoden, JB, Frey, PA, & Holden, HM (1996). Cấu trúc phân tử của Phức hợp phá thai NADH / UDP-glucose của UDP-galactose 4-Epimerase từ Escherichia coli: Ý nghĩa đối với cơ chế xúc tác. Hóa sinh, 35, 5137-5144.