Et enzym er definert som et makromolekyl som katalyserer en biokjemisk reaksjon. I denne typen kjemiske reaksjoner, startmolekylene kalles underlag. Enzymet interagerer med et underlag, og omdanner det til et nytt produkt. De fleste enzymer blir navngitt ved å kombinere navnet på underlaget med -ase-endelsen (f.eks. Protease, urease). Nesten alle metabolske reaksjoner i kroppen er avhengige av enzymer for å få reaksjonene til å gå raskt nok til å være nyttige.
Kjemikalier kalt aktivatorer kan forbedre enzymaktiviteten, mens inhibitorer redusere enzymaktivitet. Studien av enzymer er betegnet enzymologi.
Det er seks brede kategorier som brukes til å klassifisere enzymer:
- Oksidoreduktaser - involvert i elektronoverføring
- Hydrolaser - spalt underlaget ved hydrolyse (opptak av et vannmolekyl)
- Isomeraser - overfør en gruppe i et molekyl for å danne en isomer
- Ligaser (eller syntetaser) - koble sammen nedbrytningen av en pyrofosfatbinding i et nukleotid til dannelsen av nye kjemiske bindinger
- Oksidoreduktaser - handling ved elektronoverføring
- Transferases - overfør en kjemisk gruppe fra et molekyl til et annet
Hvordan enzymer fungerer
Enzymer arbeid av senke aktiveringsenergien nødvendig å lage en kjemisk reaksjon skje. Som andre katalysatorer, enzymer endrer likevekten av en reaksjon, men de forbrukes ikke i prosessen. Mens de fleste katalysatorer kan virke på en rekke forskjellige typer reaksjoner, er et sentralt trekk ved et enzym at det er spesifikt. Med andre ord, et enzym som katalyserer en reaksjon vil ikke ha noen innvirkning på en annen reaksjon.
De fleste enzymer er kuleproteiner som er mye større enn underlaget de interagerer med. De varierer i størrelse fra 62 aminosyrer til mer enn 2500 aminosyrerester, men bare en del av strukturen er involvert i katalyse. Enzymet har det som kalles et aktiv side, som inneholder ett eller flere bindingssteder som orienterer underlaget i riktig konfigurasjon, og også a katalytisk sete, som er den delen av molekylet som senker aktiveringsenergi. Resten av et enzyms struktur virker først og fremst for å presentere det aktive stedet for underlag på beste måte. Det kan også være allosterisk nettsted, der en aktivator eller hemmer kan binde seg for å forårsake en konformasjonsendring som påvirker enzymaktiviteten.
Noen enzymer krever et ekstra kjemikalie, kalt a kofaktor, for at katalyse skal skje. Kofaktoren kan være et metallion eller et organisk molekyl, for eksempel et vitamin. Kofaktorer kan binde seg løst eller tett til enzymer. Tettbundne kofaktorer kalles protesegrupper.
To forklaringer på hvordan enzymer interagerer med substrater er "lås og nøkkel" -modell, foreslått av Emil Fischer i 1894, og indusert passform, som er en modifisering av lås og nøkkelmodellen som ble foreslått av Daniel Koshland i 1958. I lås og nøkkelmodellen har enzymet og underlaget tredimensjonale former som passer til hverandre. Den induserte fit-modellen foreslår at enzymmolekyler kan endre form, avhengig av interaksjonen med underlaget. I denne modellen endrer enzymet og noen ganger underlaget form når de samvirker til det aktive stedet er helt bundet.
Eksempler på enzymer
Over 5.000 biokjemiske reaksjoner er kjent for å bli katalysert av enzymer. Molekylene brukes også i industri og husholdningsprodukter. Enzymer brukes til å brygge øl og til å lage vin og ost. Enzymmangel er assosiert med noen sykdommer, for eksempel fenylketonuri og albinisme. Her er noen eksempler på vanlige enzymer:
- Amylase i spytt katalyserer den første fordøyelsen av karbohydrater i maten.
- Papain er et vanlig enzym som finnes i kjøttfordrager, der det fungerer for å bryte bindingene som holder proteinmolekyler sammen.
- Enzymer finnes i vaskemiddel og flekkerfjerner for å hjelpe til med å bryte opp proteinflekker og løse opp oljer på tekstiler.
- DNA-polymerase katalyserer en reaksjon når DNA kopieres, og kontrollerer deretter at de riktige basene blir brukt.
Er alle enzymer proteiner?
Nesten alle kjente enzymer er proteiner. På en gang trodde man at alle enzymer var proteiner, men visse nukleinsyrer, kalt katalytiske RNA eller ribozym, er blitt oppdaget som har katalytiske egenskaper. Det meste av tiden studenter studerer enzymer, de studerer virkelig proteinbaserte enzymer, siden det er veldig lite kjent om hvordan RNA kan fungere som en katalysator.