Enzym jest zdefiniowany jako makrocząsteczka, która katalizuje reakcję biochemiczną. W tego rodzaju reakcji chemicznej, cząsteczki początkowe nazywane są substratami. Enzym wchodzi w interakcję z substratem, przekształcając go w nowy produkt. Większość enzymów nazywa się przez połączenie nazwy substratu z sufiksem -ase (np. Proteaza, ureaza). Prawie wszystkie reakcje metaboliczne w organizmie opierają się na enzymach, aby reakcje przebiegały wystarczająco szybko, aby były przydatne.
Chemikalia nazywane aktywatory może zwiększyć aktywność enzymów, podczas gdy inhibitory zmniejszyć aktywność enzymów. Badanie enzymów nazywa się enzymologia.
Istnieje sześć ogólnych kategorii używanych do klasyfikacji enzymów:
- Oksydoreduktazy - biorące udział w przenoszeniu elektronów
- Hydrolazy - rozszczepiają substrat przez hydrolizę (wchłanianie cząsteczki wody)
- Izomerazy - przenieś grupę w cząsteczce, aby utworzyć izomer
- Ligazy (lub syntetazy) - łączą rozkład wiązania pirofosforanowego w nukleotydzie z tworzeniem nowych wiązań chemicznych
- Oksydoreduktazy - działają w przenoszeniu elektronów
- Transferazy - przenieś grupę chemiczną z jednej cząsteczki do drugiej
Jak działają enzymy
Enzymy działają według obniżenie energii aktywacji trzeba zrobić reakcja chemiczna pojawić się. Jak inni katalizatory, enzymy zmieniają równowagę reakcji, ale nie są zużywane w tym procesie. Podczas gdy większość katalizatorów może oddziaływać na wiele różnych rodzajów reakcji, kluczową cechą enzymu jest jego specyficzność. Innymi słowy, enzym, który katalizuje jedną reakcję, nie będzie miał wpływu na inną reakcję.
Większość enzymów to białka kuliste, które są znacznie większe niż substrat, z którym oddziałują. Ich wielkość waha się od 62 aminokwasów do ponad 2500 reszt aminokwasowych, ale tylko część ich struktury bierze udział w katalizie. Enzym ma tak zwaną an aktywna strona, który zawiera jedno lub więcej miejsc wiązania, które orientują podłoże w prawidłowej konfiguracji, a także a miejsce katalityczne, która jest częścią cząsteczki, która obniża energię aktywacji. Reszta struktury enzymu działa przede wszystkim w celu prezentacji aktywnego miejsca na podłoże w najlepszy sposób. Może być też strona allosteryczna, w którym aktywator lub inhibitor może się wiązać, powodując zmianę konformacji, która wpływa na aktywność enzymu.
Niektóre enzymy wymagają dodatkowej substancji chemicznej, zwanej a kofaktor, aby nastąpiła kataliza. Kofaktorem może być jon metalu lub cząsteczka organiczna, taka jak witamina. Czynniki mogą wiązać się luźno lub ściśle z enzymami. Nazywa się ściśle związane kofaktory grupy protetyczne.
Dwa wyjaśnienia dotyczące interakcji enzymów z substratami to: Model „zamka i klucza”, zaproponowany przez Emila Fischera w 1894 r. oraz model dopasowania indukowanego, która jest modyfikacją modelu zamka i klucza zaproponowanego przez Daniela Koshlanda w 1958 r. W modelu zamka i klucza enzym i podłoże mają trójwymiarowe kształty, które do siebie pasują. Model indukowanego dopasowania sugeruje, że cząsteczki enzymu mogą zmieniać swój kształt, w zależności od interakcji z substratem. W tym modelu enzym, a czasem substrat zmieniają kształt, gdy oddziałują, aż miejsce aktywne zostanie całkowicie związane.
Przykłady enzymów
Ponad 5000 reakcji biochemicznych jest katalizowanych przez enzymy. Cząsteczki są również wykorzystywane w przemyśle i produktach gospodarstwa domowego. Enzymy są używane do warzenia piwa oraz do produkcji wina i sera. Niedobory enzymów są związane z niektórymi chorobami, takimi jak fenyloketonuria i bielactwo. Oto kilka przykładów popularnych enzymów:
- Amylaza w ślinie katalizuje wstępne trawienie węglowodanów w żywności.
- Papaina jest popularnym enzymem występującym w zmiękczaczu mięsa, w którym działa ona w celu zerwania wiązań utrzymujących razem cząsteczki białka.
- Enzymy znajdują się w detergentach do prania i odplamiaczach, aby pomóc rozbić plamy białkowe i rozpuścić oleje na tkaninach.
- Polimeraza DNA katalizuje reakcję podczas kopiowania DNA, a następnie sprawdza, czy stosowane są prawidłowe zasady.
Czy wszystkie enzymy są białkami?
Prawie wszystkie znane enzymy to białka. Kiedyś uważano, że wszystkie enzymy są białkami, ale odkryto pewne kwasy nukleinowe, zwane katalitycznymi RNA lub rybozymami, które mają właściwości katalityczne. Przez większość czasu studenci badają enzymy, tak naprawdę studiują enzymy oparte na białkach, ponieważ niewiele wiadomo na temat tego, w jaki sposób RNA może działać jako katalizator.