Czym są enzymy? i jak działają?
Aby zrozumieć strukturę i funkcję enzymów, ważne jest, aby dokładnie wiedzieć, jakie są enzymy. Mówiąc najprościej, enzymy są białkami, które uczestniczą w komórkowych procesach metabolicznych z możliwością zwiększenia szybkości reakcji między biocząsteczkami. Życie nie istniałoby bez obecności enzymów.
Czym są enzymy i co je wyróżnia ?
Enzymy najczęściej katalizują reakcje chemiczne, które w przeciwnym razie mogłyby nie wystąpić, obniżając energię aktywacji do bardziej "niedrogiego" poziomu dla komórki.
Niektóre enzymy mogą nawet odwrócić reakcję (lub reagenty) od kierunku, w którym normalnie by to nastąpiło, zmniejszając energię aktywacji (Ea) do tego stopnia, że reakcja sprzyja odwrotnemu kierunkowi.
Enzymy można izolować przy użyciu różnych metod oczyszczania białek . Czystość preparatu enzymatycznego mierzy się przez określenie jego aktywności właściwej.
Skład enzymów
Enzymy mogą mieć masy cząsteczkowe w zakresie od około 10 000 do ponad 1 miliona. Masa cząsteczkowa jest sumą atomowych ciężarów atomów cząsteczki. W chemii termin ten jest używany zamiennie z masą cząsteczkową. Niektóre enzymy mają masy cząsteczkowe, które spadają poniżej podanego wyżej zakresu.
Niewielka liczba enzymów nie jest białkami, ale składa się z małych cząsteczek katalitycznego RNA. Często enzymy są wielobiałkowymi kompleksami złożonymi z wielu pojedynczych podjednostek białkowych.
Wiele enzymów katalizuje reakcje bez pomocy, ale niektóre wymagają dodatkowego składnika niebiałkowego zwanego kofaktorem.
Kofaktorami mogą być jony nieorganiczne, takie jak Fe 2+ , Mg 2+ , Mn 2+ lub Zn 2+ lub składają się z organicznych lub metaloorganicznych cząsteczek znanych jako koenzymy.
Jak klasyfikowane są enzymy
Enzymy są klasyfikowane zgodnie z reakcjami, które katalizują. Sześć klas przedstawia się następująco: oksydoreduktazy, transferazy, hydrolazy, liazy, izomerazy i ligazy.
Hydrolazy, oksydoreduktazy i transferazy są najliczniejszymi formami enzymów, podczas gdy pozostałe formy enzymów są mniej powszechne.
Oksydoreduktazy katalizują reakcje utleniania, w których elektrony przemieszczają się od jednej cząsteczki do drugiej. Transferazy katalizują transport grupy funkcyjnej z jednej cząsteczki do drugiej. Enzymy hydrolityczne katalizują hydrolizę lub proces, w którym pojedyncze wiązania ulegają rozkładowi pod wpływem wody.
Lyazy są enzymami, które katalizują rozkładanie różnych wiązań chemicznych innymi sposobami niż hydroliza i utlenianie, często tworząc nowe wiązanie podwójne lub nową strukturę pierścieniową. Izomerazy katalizują przesunięcia strukturalne w cząsteczce, powodując zmianę kształtu. Ligazy są odpowiedzialne za katalizy ligacji, znanej również jako kombinacja pary substratów lub reagentów.
Przykłady enzymów
Dehydrogenaza alkoholowa jest enzymem oksydoreduktazy, który przekształca alkohole w aldehydy lub ketony. Enzym ten powoduje, że alkohol jest mniej toksyczny, ponieważ go rozbija. Odgrywa również kluczową rolę w procesie fermentacji.
Aminotransferazy są transferazami, które katalizują degradację aminokwasów poprzez usuwanie grup aminowych.
Glukozo-6-fosfataza jest hydrolazą, która usuwa grupę fosforanową z glukozo-6-fosforanu, pozostawiając glukozę i H3PO4.
Dekarboksylaza pirogronianowa jest liazy, która usuwa CO2 z pirogronianu.
Epimeraza fosforanu flawulozy jest izomerazą katalizującą interkonwersję rybulozo-5-fosforanu i ksylulozo-5-fosforanu. I wreszcie, heksokinaza jest ligazą, która katalizuje interkonwersję glukozy i ATP z glukozo-6-fosforanem i ADP.