Što su enzimi i kako djeluju

Enzim je definiran kao makromolekula koja katalizira biokemijsku reakciju. U ovoj vrsti kemijske reakcije, polazne molekule nazivaju se supstrati. Enzim djeluje na supstrat, pretvarajući ga u novi proizvod. Većina enzima nazvana je kombiniranjem naziva supstrata sa sufiksom -ase (npr. Proteaza, ureaza). Gotovo sve metaboličke reakcije u tijelu oslanjaju se na enzime kako bi se reakcije odvijale dovoljno brzo da budu korisne.

Kemikalije zvane aktivatora može pojačati aktivnost enzima, dok inhibitori smanjenje aktivnosti enzima. Proučavanje enzima naziva se Enzymology.

Postoji šest širokih kategorija koje se koriste za razvrstavanje enzima:

1. Oksidoreduktaze - uključene u prijenos elektrona
2. Hidrolaze - cijepite supstrat hidrolizom (prihvaćanje molekule vode)
3. Izomeraze - prenose grupu u molekuli u obliku izomera
4. Ligaze (ili sintetaze) - povezuju raspad pirofosfatne veze u nukleotidu s stvaranjem novih kemijskih veza
5. Oksidoreduktaze - djeluju u prijenosu elektrona
6. Transferaze - prenose kemijsku skupinu iz jedne molekule u drugu

Enzimi djeluju snižavanje energije aktivacije potrebno za izradu kemijska reakcija pojaviti. Kao i drugi katalizatori, enzimi mijenjaju ravnotežu reakcije, ali oni se ne troše u procesu. Iako većina katalizatora može djelovati na brojne reakcije, ključna značajka enzima je da je on specifičan. Drugim riječima, enzim koji katalizira jednu reakciju neće utjecati na drugačiju reakciju.

Većina enzima su globularni proteini koji su puno veći od supstrata s kojim stupaju u interakciju. Veličine su od 62 aminokiseline do više od 2500 aminokiselinskih ostataka, ali samo dio njihove strukture uključen je u katalizu. Enzim ima ono što se naziva an aktivno web mjesto, koja sadrži jedno ili više mjesta za vezanje koja orijentiraju supstrat u ispravnu konfiguraciju, a također katalitičko mjesto, koji je dio molekule koji smanjuje energiju aktivacije. Ostatak enzimske strukture djeluje prvenstveno na predstavljanje aktivnog mjesta podloga na najbolji način. Može biti i alosterično mjesto, gdje se aktivator ili inhibitor mogu vezati da uzrokuju promjenu konformacije koja utječe na aktivnost enzima.

Neki enzimi zahtijevaju dodatnu kemikaliju, nazvanu a kofaktor, da se dogodi kataliza. Kofaktor može biti metalni ion ili organska molekula, poput vitamina. Kofaktori se mogu vezati slabo ili čvrsto na enzime. Pozvani su usko povezani kofaktori protetske skupine.

Dva su objašnjenja interakcije enzima sa supstratima model "zaključavanje i ključ", koji je 1894. predložio Emil Fischer i inducirani model fit, što je modifikacija modela zaključavanja i ključa koji je 1958. godine predložio Daniel Koshland. U modelu brave i ključa, enzim i supstrat imaju trodimenzionalne oblike koji se međusobno uklapaju. Model induciranog fitanja predlaže da enzimske molekule mogu mijenjati svoj oblik, ovisno o interakciji s supstratom. U ovom modelu, enzim i ponekad supstrat mijenjaju oblik dok djeluju dok se aktivno mjesto ne u potpunosti veže.

Poznato je da preko 5000 biokemijskih reakcija katalizira enzime. Molekule se također koriste u industriji i proizvodima za kućanstvo. Enzimi se koriste za kuhanje piva i pravljenje vina i sira. Manjak enzima povezan je s nekim bolestima, poput fenilketonurije i albinizma. Evo nekoliko primjera uobičajenih enzima:

• Amilaza u slini katalizira početnu probavu ugljikohidrata u hrani.
• Papain je uobičajeni enzim koji se nalazi u mesu tendera, gdje djeluje na razbijanje veza koje drže molekule proteina.
• Enzimi se nalaze u deterdžentu za pranje rublja i u mrljama koji pomažu u razbijanju proteinskih mrlja i otapanju ulja na tkaninama.
• DNK polimeraza katalizira reakciju prilikom kopiranja DNK, a zatim provjerava jesu li ispravne baze korištene.

Gotovo svi poznati enzimi su proteini. Svojedobno se vjerovalo da su svi enzimi proteini, ali su otkrivene određene nukleinske kiseline, nazvane katalitička RNA ili ribozimi, koje imaju katalitička svojstva. Većinu vremena studenti proučavaju enzime, oni zapravo proučavaju enzime koji se temelje na proteinima jer je vrlo malo poznato o tome kako RNA može djelovati kao katalizator.