V razred encimov ligaz E.C. 6 spadajo sinttaze in sinteze. Sodelujejo v sinteznih reakcijah in katalizirajo združevanje dveh molekul ob hkratni prekinitvi difosfatne povezave v ATP ali drugem primerljivem trifosfatu.

V nasprotju s sintetazami, ki pri sintezi bioloških spojin kot vir energije uporabljajo ATP, so sintazne ligase vse ligase, ki katalizirajo sintezo bioloških spojin brez uporabe ATP kot vira energije.

V tem članku boste natančno spoznali razliko med sintazo in sintetazo.

Kaj je sintaza?

Sintaza je encim, ki v biokemiji katalizira proces sinteze. Ne pozabite, da je biološka nomenklatura sprva razlikovala med sintezami in sintazami.

V skladu s prvotno definicijo sinteze uporabljajo nukleozidne trifosfate (kot so ATP, GTP, CTP, TTP in UTP) kot vir energije, sinteze pa ne.

Kljub temu se po mnenju Skupne komisije za biokemijsko nomenklaturo (Joint Commission on Biochemical Nomenclature - JCBN) izraz "sintetaza" lahko uporablja za vsak encim, ki katalizira sintezo (ne glede na to, ali uporablja nukleozidne trifosfate), izraz "sintetaza" pa se lahko uporablja le za "ligazo".

Tukaj je seznam primerov različnih vrst sintaz:

• ATP sintaza
• Citratna sintaza
• triptofan sintaza
• Pseudouridin sintaza
• Sintaza maščobnih kislin
• Sintaza celuloze (tvorba UDP)
• Sintaza celuloze (ki tvori BDP)

ATP sintaza

Adenozin difosfat (ADP) in anorganski fosfat se uporabljata za ustvarjanje molekule adenozin trifosfata (ATP) za shranjevanje energije s pomočjo beljakovine, imenovane ATP sintaza (Pi).

Spada med ligaze, saj modificira ADP z oblikovanjem povezave P-O (fosfodiesterske vezi). Molekularna naprava se imenuje ATP-sintaza.

Energijsko je proizvodnja ATP iz ADP in Pi nezaželena, zato bi proces običajno potekal v nasprotni smeri.

Gradient koncentracije protonov (H+) prek notranje mitohondrijske membrane pri evkariontih ali plazemske membrane pri bakterijah poganja to reakcijo tako, da se sinteza ATP med celičnim dihanjem poveže z gradientom.

V rastlinah ATP-sintaza uporablja protonski gradient, ki nastane v tilakoidnem lumnu prek tilakoidne membrane in v kloroplastno stromo, da med fotosintezo proizvaja ATP.

Za ATPazo velja, da so evkariontske ATP-sintaze F-ATPaza, ki delujejo "v obratni smeri." Ta vrsta je v tem članku obravnavana predvsem. FO in F1 podenote F-ATPaza imajo mehanizem rotacijskega motorja, ki omogoča sintezo ATP.

Obstajajo različne vrste sintaz

Citratna sintaza

Skoraj vse žive celice vsebujejo encim citrat sintazo, ki služi kot spodbujevalnik v prvi fazi cikla citronske kisline in je označen kot E.C. 2.3.3.1 (prej 4.1.3.7). (ali Krebsov cikel).

Citratna sintaza se nahaja v mitohondrijskem matriksu evkariontskih celic, čeprav jo kodira jedrska in ne mitohondrijska DNK.

V citoplazmi ga ustvarijo citoplazemski ribosomi, nato pa se prenese v mitohondrijski matriks.

Tipičen kvantitativni encimski označevalec za obstoj nepoškodovanih mitohondrijev je citrat sintaza. Največja aktivnost citrat sintaze pokaže, koliko mitohondrijev je prisotnih v skeletni mišici.

Visokointenzivno intervalno treniranje lahko poveča maksimalno aktivnost bolj kot vzdržljivostno treniranje ali visokointenzivno intervalno treniranje.

Acetilkoencim A ima dvogljikov acetatni ostanek, molekula štiriogljičnega oksaloacetata pa se kondenzira, da nastane šestogljični citrat, ki nastane s kondenzacijsko reakcijo, ki jo katalizira citratna sintaza.

Sintaza triptofana

Zadnja dva koraka pri proizvodnji triptofana katalizira encim triptofansintaza, znan tudi kot triptofansintaza.

Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi in Plantae so njegovi pogosti gostitelji. Vendar ga Animalia nimajo. Običajno se pojavlja kot 2 2 tetramer.

Podenote katalizirajo reverzibilno pretvorbo indol-3-glicerol fosfata v indol in gliceraldehid-3-fosfat (G3P) (IGP).

V procesu, odvisnem od piridoksalfosfata (PLP), podenote katalizirajo nepovratno kondenzacijo indola in serina za nastanek triptofana.

Notranji hidrofobni kanal, ki je dolg 25 angstromov in se nahaja v encimu, povezuje vsako aktivno mesto s sosednjim aktivnim mestom.

To spodbuja usmerjanje substrata, mehanizem, s katerim se indol, ki nastane na aktivnih mestih, razprši neposredno do drugih aktivnih mest. Triptofan sintaza vsebuje alosterično vezana aktivna mesta.

Pri Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi in Plantae pogosto odkrijejo, da vsebujejo triptofansko sintazo. Ljudje in druge živali je nimajo.

Triptofan je ena od devetih aminokislin, potrebnih za človeka, in ena od dvajsetih standardnih aminokislin. Triptofan je zato nujno potreben v človeški prehrani.

Znano je tudi, da lahko triptofan-sinteza za proizvodnjo enakovrednih analogov triptofana kot substrate uporablja analoge indola, kot so fluorirani ali metilirani indoli.

Pseudouridin

Grška črka psi- se uporablja za okrajšavo psevdouridina, izomera nukleozida uridina, v katerem je uracil povezan z ogljikovim atomom s povezavo ogljik-ogljik in ne z glikozidno povezavo dušik-ogljik. (Uracil se v tej ureditvi občasno imenuje "psevdouracil".)

Najpogostejša sprememba RNK v celični RNK je psevdouridin. RNK lahko med transkripcijo in sintezo doživi več kot 100 kemično edinstvenih sprememb.

Poleg štirih običajnih nukleotidov lahko vplivajo na izražanje RNK posttranskripcijsko in imajo številne funkcije v celici, vključno s prevajanjem, lokalizacijo in stabilnostjo RNK.

Eden od teh je psevdouridin, C5-glikozidni izomer uridina z vezjo C-C med C1 sladkorja riboze in C5 uracila namesto značilne vezi C1-N1, ki je prisotna v uridinu.

Zaradi vezi C-C ima dodatno rotacijsko gibljivost in konformacijsko prožnost. Poleg tega ima psevdouridin v položaju N1 dodaten donor vodikove vezi.

Pseudouridin, imenovan tudi 5-riboziluracil, je znana, a skrivnostna sestavina strukturnih RNK (prenosne, ribosomalne, male jedrne (snRNA) in male nuklearne). Pred kratkim so ga našli tudi v kodirajoči RNK.

Psevdouridin je bil prvi odkrit, je najbolj razširjen in ga najdemo v vseh treh evolucijskih področjih življenja. V tRNA kvasovk psevdouridin predstavlja približno 4 % nukleotidov.

Ta sprememba baze lahko s tvorbo dodatnih vodikovih vezi z vodo stabilizira RNK in izboljša nizanje baz.

Število psevdouridinov narašča s kompleksnostjo organizma. 11 psevdouridinov je v rRNA Escherichia coli, 30 v citoplazemski rRNA kvasovk, ena sprememba v mitohondrijski 21S rRNA in približno 100 v človeški rRNA.

Dokazano je, da psevdouridin v rRNA in tRNA uravnava in stabilizira regionalno strukturo ter pomaga pri ohranjanju njune vloge pri dekodiranju mRNA, sestavljanju ribosomov, obdelavi in prevajanju.

Pokazalo se je, da psevdouridin v snRNA izboljša vmesnik med pre-mRNA in splicosomalno RNK ter tako pomaga uravnavati spajanje.

Sintaza maščobnih kislin

Gen FASN pri ljudeh kodira encim, znan kot sintaza maščobnih kislin (FAS). Multiencimski protein, imenovan sintaza maščobnih kislin, katalizira sintezo maščobnih kislin.

Gre za celoten encimski sistem, ne le en encim, sestavljen iz dveh enakih 272 kDa večfunkcijskih polipeptidov, ki prenašata substrate iz ene funkcionalne domene v drugo.

Njegova glavna naloga je, da s pomočjo NADPH katalizira nastanek palmitata (C16:0, dolgoverižne nasičene maščobne kisline) iz acetil- in malonil-CoA

Acetil-CoA in malonil-CoA se pretvorita v maščobne kisline z zaporedjem dekarboksilacijskih Claisenovih kondenzacijskih procesov.

Po vsakem krogu podaljševanja si ketoreduktaze (KR), dehidrataze (DH) in enoilreduktaze sledijo v zaporedju, da se beta keto skupina zmanjša na popolnoma nasičeno ogljikovo verigo (ER).

Ko veriga maščobne kisline doseže dolžino 16 ogljikovih atomov, se sprosti z delovanjem tioesteraze (TE), ki je kovalentno povezana s fosfopanteetinsko prostetično skupino acilnega nosilnega proteina (ACP) (palmitinska kislina).

Celulozna sintetaza (tvorba UDP)

Glavni encim, odgovoren za proizvodnjo celuloze, je celuloze sintaza (EC 2.4.1.12) v obliki UDP. Na splošno se imenuje UDP-glukoza: (1→4) 4-D-glukoziltransferaza za D-glukan po encimologiji.

GDP-glukozo uporablja sorodni encim, imenovan celuloze sintaza (tvorba GDP) (EC 2.4.1.29). Člane te družine encimov imajo tako bakterije kot rastline.

Bakterijski člani so lahko znani tudi kot BcsA (bakterijska sintaza celuloze) ali CelA, medtem ko so rastlinski člani običajno znani kot CesA (sintaza celuloze) ali kot CslA (podobna sintazi celuloze) (preprosto "celuloza").

CesA so rastline pridobile z endosimbiozo, iz katere je nastal kloroplast. V družino 2 glukozila-transferaz spada tudi ta (GT2).

Večina biomase na Zemlji nastane z biosintezo in hidrolizo encimov, imenovanih glikoziltransferaze.

Rastlinska naddružina CesA vsebuje sedem poddružin, združena naddružina rastlin in alg pa deset.

Edina živalska skupina, ki ima ta encim, so urokordati, ki so ga pridobili s horizontalnim prenosom genov pred več kot 530 milijoni let.

Celulozna sintetaza (tvorba BDP)

Ta encim je član poddružine glikoziltransferaz heksoziltransferaz. Ta razred encimov se imenuje z znanstvenim imenom GDP-glukoza:1,4-beta-D-glukan 4-beta-D-glukoziltransferaza.

Druga imena, ki se pogosto uporabljajo, so celuloze sintaza (ki tvori gvanozin difosfat), celuloze sinteza in gvanozin difosfoglukoza-1,4-beta-glukan glukoziltransferaza. Ta encim sodeluje pri presnovi saharoze in škroba.

Kaj je sintetaza?

Izraz "sintetaza", včasih znan kot "ligaza", se nanaša na katerega koli od približno 50 encimov, ki katalizirajo kemične reakcije za ohranjanje energije in posredujejo med energijsko potratnimi razgradnjami in produktivnimi sinteznimi procesi.

S cepitvijo energijske fosfatne vezi ustvarijo potrebno energijo za kataliziranje združevanja dveh molekul (v mnogih primerih s hkratno pretvorbo adenozin trifosfata [ATP] v adenozin difosfat [ADP]).

Ligaza, znana kot ligaza aminokislin-RNA, je tista, ki katalizira nastanek ogljikovo-kisikove vezi med prenosno RNK in aminokislino.

Pri delovanju nekaterih encimov, kot so amidne sinteze in peptidne sinteze, nastajajo vezi med ogljikom in dušikom (C-N).

Sinteza je znana tudi kot ligaza

Razlika med sintetazo in sintazo

Sinteza je encim, ki lahko katalizira združevanje dveh velikih molekul z ustvarjanjem nove kemijske vezi, običajno s hkratno hidrolizo majhne obesne kemijske skupine na eni od večjih molekul, ali pa katalizira povezovanje dveh spojin, na primer povezovanje C-O, C-S, C-N itd.

Ligaza običajno povzroči naslednjo reakcijo:

• A-C + b = Ab + C
• A+D + B + C + D + E + F = Ab + cD

Kjer so odvisne, majhne skupine predstavljene z malimi črkami, lahko ligaza popravi enoverižne prekinitve, ki nastanejo v dvoverižni DNA med replikacijo, in poveže dva komplementarna fragmenta nukleinske kisline.

Po drugi strani pa je sintaza encim, ki v biokemiji katalizira proces sinteze. V skladu s kategorizacijo po številu EC so vključene v kategorijo liaz.

Nomenklatura

Ne pozabite, da je biološka nomenklatura sprva razlikovala med sintetazami in sintazami. V skladu s prvotno opredelitvijo sintetaza uporablja nukleozidne trifosfate (kot so ATP, GTP, CTP, TTP in UTP) kot vir energije, medtem ko jih sintaza ne uporablja.

Kljub temu se po mnenju Skupne komisije za biokemijsko nomenklaturo (Joint Commission on Biochemical Nomenclature - JCBN) izraz "sintetaza" lahko uporablja za vsak encim, ki katalizira sintezo (ne glede na to, ali uporablja nukleozidne trifosfate), izraz "sintetaza" pa se lahko uporablja le za "ligazo".

Glavna razlika med sintazo in sintetazo je, da je sintetaza družina encimov, ki lahko ustvarjajo vezi med molekulami, medtem ko je sintaza encim.

Primerjalna tabela Sintaza vs Sinteza

Oglejte si ta videoposnetek, da bi izvedeli več o sintetazi in sintetazi

Zaključek

• Sintetize za svoje delovanje ne potrebujejo NTP, saj katalizirajo sintezne procese, ki zahtevajo hidrolizo nukleozidnih trifosfatov (in ne samo ATP).
• Odbor za nomenklaturo Mednarodne zveze za biokemijo je v osemdesetih letih prejšnjega stoletja spremenil opredelitev sintetaze, da bi zajel vse sintezne encime, ne glede na to, ali uporabljajo NTP ali ne, in sintetaza je postala sinonim za ligazo.
• Ligaza je encim, ki z uporabo energije hidrolize NTP poveže dve manjši molekuli (običajno s kondenzacijsko reakcijo).