Selitämme mitä entsyymit ovat ja niiden rakennetta.Myös kuinka nämä proteiinit luokitellaan ja miten ne toimivat.
Mitä ovat entsyymit?
Entsyymit ovat joukko proteiinia vastaa katalysoinnista (laukauksesta, kiihdyttämisestä, muokkaamisesta, hidastamisesta ja jopa pysäyttämisestä) kemialliset reaktiot, jos ne ovat termodynaamisesti mahdollisia. Tämä tarkoittaa, että ne ovat sääteleviä aineita kehossa elävät olennot, yleensä vähentämällä Energiaa reaktion käynnistämiseen tarvittava alku.
Entsyymit ovat välttämättömiä elämää ja katalysoi noin 4000 tunnettua kemiallista reaktiota edellyttäen, että pH, lämpötila tai kemiallinen pitoisuus, koska entsyymit voivat proteiineina myös denaturoitua ja menettää tehokkuutensa.
Ensimmäisen entsyymin löysivät 1800-luvun puolivälissä Anselme Payen ja Jean-Francois Persoz, vaikka kokeet käyminen Louis Pasteur oli jo ymmärtänyt jonkin orgaanisen "kiihdyttävän" aineen läsnäolon näissä prosesseissa, joita pidettiin tuolloin puhtaasti kemiallisina.
Entsyymit ovat nykyään laajalti tunnettuja ja itse asiassa useiden ihmisten teollisuudenalojen käyttämiä (ruokaa, kemikaalit, maatalous, öljy jne.), sen lisäksi, että se on välttämätön osa komponentteja, jotka ylläpitävät kehomme sisäistä tasapainoa, nopeuttavat välttämättömiä reaktioita (kuten ne, jotka toimittavat energiaa), aktivoivat ja deaktivoivat muita valikoivasti (kuten hormonit tekevät) ja kirjava ja niin edelleen.
Entsyymien rakenne
Suurin osa entsyymeistä muodostuu erittäin vaihtelevan kokoisista pallomaisista proteiineista: 62 aminohapon monomeereistä suuriin, noin 2500 pituisiin ketjuihin. Kuitenkin vain harvat niistä ovat suoraan mukana reaktion katalyysissä, ns.aktiivinen keskus.
Sekvenssi, johon kaikki nämä aminohapot kootaan, määrittää entsyymin kolmiulotteisen rakenteen, joka myös sanelee sen spesifisen toiminnan. Joskus tässä rakenteessa on myös kohtia, jotka houkuttelevat kofaktoreita eli muita aineita, joiden väliintulo on tarpeen halutun vaikutuksen aikaansaamiseksi.
Entsyymit ovat erittäin spesifisiä, eli ne eivät reagoi minkään kanssa eivätkä osallistu mihinkään reaktioon. Heillä on hyvin erityinen ja tarkka biokemiallinen tehtävä, jonka he suorittavat erittäin pienellä virheprosentilla.
Entsyymien luokitus
Entsyymit luokitellaan niiden katalysoiman spesifisen reaktion perusteella seuraavasti:
- Oksidoreduktaasit. Ne katalysoivat hapetus-pelkistysreaktioita, eli siirtoa elektroneja tai alkaen atomeja vedyn siirtymistä substraatista toiseen. Esimerkkejä näistä ovat entsyymit dehydrogenaasi jac oksidaasi.
- Siirrot. Ne katalysoivat tietyn muun kemiallisen ryhmän kuin vedyn siirtymistä substraatista toiseen. Esimerkki tästä on glukokinaasientsyymi.
- Hydrolaasit. He käsittelevät reaktioita hydrolyysi (repeämä molekyylejä orgaanisia molekyyleillä Vesi). Esimerkiksi laktaasi.
- Liasas. Entsyymit, jotka katalysoivat substraattien rikkoutumista tai hitsaamista. Esimerkiksi asetaattidekarboksylaasi.
- Isomeraasit. Ne katalysoivat isomeerien keskinäistä muuntamista, toisin sanoen ne muuttavat molekyylin kolmiulotteiseksi geometriseksi variantiksi.
- Sukkanauhat. Nämä entsyymit katalysoivat spesifisiä substraatin sitoutumisreaktioita hydrolysoimalla samanaikaisesti trifosfaattinukleotideja (esim. ATP tai GTP). Esimerkiksi yksityinen karboksylaasientsyymi.
Miten entsyymit toimivat?
Entsyymin toimintaa voidaan kiihdyttää nostamalla kalorienergiatasoa.
Entsyymit voivat toimia eri tavoin, vaikka ne aina vähentävät kemiallisen reaktion aktivointienergiaa, eli sen käynnistämiseen tarvittavaa energiaa. Nämä eri tilat ovat:
- Ambient. Aktivointienergiaa vähennetään luomalla reaktiolle suotuisa ympäristö, esimerkiksi modifioimalla substraatin kemiallisia ominaisuuksia reaktioiden kautta sen oman aminohappokerroksen kanssa.
- Helpottaa siirtymistä. Siirtymäenergiaa vähennetään muuttamatta substraattia, eli luodaan ympäristö, jossa on optimaaliset varaukset reaktion tapahtumista varten.
- Anna vaihtoehtoinen reitti. Tässä tapauksessa entsyymit reagoivat substraatin kanssa muodostaen ES (entsyymi/substraatti) -kompleksin, joka "ohittaa vaiheet" reaktion tavallisessa reitissä, mikä vähentää sen tapahtumiseen tarvittavaa aikaa.
- Nosta lämpötilaa. Tietyissä parametreissä entsyymin toimintaa voidaan kiihdyttää nostamalla entsyymin tasoja kalorienergiaa, antama eksotermiset reaktiot rinnakkain.