Wie unterstützen Proteine die biochemischen Reaktionen einer Zelle?

Enzyme sind Proteine, und sie machen den Ablauf einer biochemischen Reaktion wahrscheinlicher, indem sie die Aktivierungsenergie der Reaktion senken, wodurch diese Reaktionen tausend- oder sogar millionenfach schneller ablaufen, als sie es ohne Katalysator tun würden. Enzyme sind hochspezifisch für ihre Substrate.

Wie unterstützen Proteine die biochemischen Reaktionen einer Zelle?

Enzyme sind Proteine, und sie machen den Ablauf einer biochemischen Reaktion wahrscheinlicher, indem sie die Aktivierungsenergie der Reaktion senken, wodurch diese Reaktionen tausend- oder sogar millionenfach schneller ablaufen, als sie es ohne Katalysator tun würden. Enzyme sind hochspezifisch für ihre Substrate. Eine grundlegende Aufgabe von Proteinen ist es, als Enzyme zu fungieren - Katalysatoren, die die Geschwindigkeit praktisch aller chemischen Reaktionen innerhalb von Zellen erhöhen. Obwohl RNAs in der Lage sind, einige Reaktionen zu katalysieren, werden die meisten biologischen Reaktionen von Proteinen katalysiert.

Ohne enzymatische Katalyse sind die meisten biochemischen Reaktionen so langsam, dass sie unter den milden Temperatur- und Druckbedingungen, die mit dem Leben vereinbar sind, nicht ablaufen würden. Enzyme beschleunigen die Geschwindigkeit solcher Reaktionen um mehr als das Millionenfache, so dass Reaktionen, die in Abwesenheit von Katalyse Jahre dauern würden, in Bruchteilen von Sekunden ablaufen können, wenn sie von dem entsprechenden Enzym katalysiert werden. Zellen enthalten Tausende von verschiedenen Enzymen, und ihre Aktivitäten bestimmen, welche der vielen möglichen chemischen Reaktionen in der Zelle tatsächlich ablaufen. Die wichtigsten Arten und Funktionen von Proteinen sind in Tabelle 1 aufgeführt.Proteine sind Moleküle, die aus Aminosäuren bestehen.

Sie sind in unseren Genen kodiert und bilden die Grundlage von lebenden Geweben. Sie spielen auch eine zentrale Rolle in biologischen Prozessen. Enzyme sind Proteine, die die Tausenden von biochemischen Reaktionen unterstützen, die innerhalb und außerhalb Ihrer Zellen ablaufen (7). Enzyme, die von lebenden Zellen produziert werden, sind Katalysatoren in biochemischen Reaktionen (wie der Verdauung) und sind normalerweise komplexe oder konjugierte Proteine.

Enzyme sind Proteine, die den Ablauf einer biochemischen Reaktion wahrscheinlicher machen, indem sie die Aktivierungsenergie der Reaktion herabsetzen, wodurch diese Reaktionen tausend- oder sogar millionenfach schneller ablaufen, als sie es ohne Katalysator tun würden. Zur Familie gehören die rezeptorassoziierten trimeren G-Proteine, die an der Zellsignalisierung beteiligt sind (siehe Kapitel 15), Proteine, die den Verkehr von Vesikeln zwischen intrazellulären Kompartimenten regulieren (siehe Kapitel 13), und Proteine, die an Transfer-RNA binden und als Assembly-Faktoren für die Proteinsynthese am Ribosom erforderlich sind (siehe Kapitel 6). Und Membranproteine, die an der Zelloberfläche exponiert sind, sowie Proteine, die außerhalb der Zelle sezerniert werden, sind oft durch die kovalente Addition von Zuckern und Oligosacchariden modifiziert. GTP-bindende Proteine werden durch regulatorische Proteine gesteuert, die bestimmen, ob GTP oder GDP gebunden wird, genauso wie phosphorylierte Proteine durch Proteinkinasen und Proteinphosphatasen an- und abgeschaltet werden.

Tatsächlich können nur wenige Enzyme in eukaryotischen Zellen frei in der Lösung diffundieren; stattdessen scheinen die meisten Bindungsstellen entwickelt zu haben, die sie mit anderen Proteinen verwandter Funktion in bestimmten Regionen der Zelle konzentrieren und dadurch die Geschwindigkeit und Effizienz der Reaktionen, die sie katalysieren, erhöhen. Wenn man von kleinen Proteinen mit nur einer Domäne zu großen Proteinen fortschreitet, die aus vielen Domänen bestehen, werden die Funktionen, die die Proteine ausführen können, immer komplexer. Das heißt, Proteine, die an der Zellzykluskontrolle beteiligt sind, neigen dazu, ausgiebig miteinander zu interagieren, ebenso wie Proteine, die an der DNA-Synthese oder der DNA-Reparatur beteiligt sind, und so weiter.