Entsyymi määritellään makromolekyyliksi, joka katalysoi biokemiallista reaktiota. Tämän tyyppisessä kemiallisessa reaktiossa, lähtömolekyylit kutsutaan substraateiksi. Entsyymi on vuorovaikutuksessa substraatin kanssa muuttaen sen uudeksi tuotteeksi. Suurin osa entsyymeistä nimetään yhdistämällä substraatin nimi -asi-sufiksin kanssa (esim. Proteaasi, ureaasi). Lähes kaikki kehon sisäiset metaboliset reaktiot luottavat entsyymeihin, jotta reaktiot etenevät tarpeeksi nopeasti hyödyllisiksi.
Kemikaaleja kutsutaan aktivaattorit voi parantaa entsyymien aktiivisuutta, kun taas estäjät vähentää entsyymiaktiivisuutta. Entsyymien tutkimusta kutsutaan Enzymology.
Entsyymien luokittelussa käytetään kuutta laajaa luokkaa:
- Oksidoreduktaasit - osallistuvat elektronien siirtoon
- Hydrolaasit - pilkkoo substraatti hydrolyysillä (vesimolekyylin ottaminen ylös)
- Isomeraasit - siirrä ryhmä molekyylissä isomeerin muodostamiseksi
- Ligaasit (tai syntetaasit) - yhdistävät nukleotidissa olevan pyrofosfaattisidoksen hajoamisen uusien kemiallisten sidosten muodostumiseen
- Oksidoreduktaasit - vaikuttavat elektroninsiirtoon
- Transferaasit - siirrä kemiallinen ryhmä molekyylistä toiseen
Kuinka entsyymit toimivat
Entsyymit toimivat alentaa aktivointienergiaa tarvitaan tekemään kemiallinen reaktio esiintyä. Kuten muutkin katalyyttejä, entsyymit muuttavat reaktion tasapainoa, mutta niitä ei kuluteta prosessissa. Vaikka useimmat katalyytit voivat toimia monissa erityyppisissä reaktioissa, entsyymin keskeinen piirre on, että se on spesifinen. Toisin sanoen entsyymillä, joka katalysoi yhtä reaktiota, ei ole vaikutusta toiseen reaktioon.
Useimmat entsyymit ovat globaaleja proteiineja, jotka ovat paljon suurempia kuin substraatti, jonka kanssa ne vuorovaikutuksessa ovat. Niiden koko vaihtelee 62 aminohaposta yli 2500 aminohappotähteeseen, mutta vain osa niiden rakenteesta osallistuu katalyysiin. Entsyymillä on ns aktiivinen sivusto, joka sisältää yhden tai useamman sitoutumiskohdan, jotka orientoivat substraattia oikeassa konfiguraatiossa, ja myös a katalyyttinen paikka, joka on osa molekyyliä, joka alentaa aktivointienergiaa. Loput entsyymin rakenteesta toimivat ensisijaisesti aktiivisen kohdan esittämiseksi substraatti parhaalla tavalla. Siellä voi myös olla allosteerinen sivusto, jossa aktivaattori tai estäjä voi sitoutua aiheuttamaan konformaatiomuutoksen, joka vaikuttaa entsyymiaktiivisuuteen.
Jotkut entsyymit vaativat ylimääräisen kemikaalin, nimeltään a kofaktorin, katalyytin tapahtumiseksi. Kofaktori voi olla metalli-ioni tai orgaaninen molekyyli, kuten vitamiini. Kofaktorit voivat sitoutua löysästi tai tiukasti entsyymeihin. Tiiviisti sitoutuneita kofaktoreita kutsutaan proteesiryhmät.
Kaksi selitystä siitä, kuinka entsyymit ovat vuorovaikutuksessa substraattien kanssa, ovat "lukko ja avain" -malli, jonka ovat ehdottaneet Emil Fischer vuonna 1894, ja indusoitu sopivuusmalli, joka on muutos lukko- ja avainmalliin, jonka Daniel Koshland ehdotti vuonna 1958. Lukko- ja avainmallissa entsyymit ja substraatit ovat kolmiulotteisia, jotka sopivat toisiinsa. Indusoitu sopivuusmalli ehdottaa, että entsyymimolekyylit voivat muuttaa niiden muotoa vuorovaikutuksesta substraatin kanssa. Tässä mallissa entsyymi ja joskus substraatti muuttavat muotoaan vuorovaikutuksessaan, kunnes aktiivinen kohta on sitoutunut kokonaan.
Esimerkkejä entsyymeistä
Entsyymien tiedetään katalysoivan yli 5000 biokemiallista reaktiota. Molekyylejä käytetään myös teollisuudessa ja kotitaloustuotteissa. Entsyymejä käytetään oluen panemiseen sekä viinin ja juuston valmistukseen. Entsyymien puutteet liittyvät joihinkin sairauksiin, kuten fenyyliketonuriaan ja albinismiin. Tässä on muutama esimerkki yleisistä entsyymeistä:
- Sylkyssä oleva amylaasi katalysoi ruuan hiilihydraattien ensimmäistä hajoamista.
- Papaiini on yleinen entsyymi, jota löydetään lihan pehmittimessä, missä se rikkoo sidoksia, jotka pitävät proteiinimolekyylejä yhdessä.
- Pyykinpesuaineissa ja tahranpoistoaineissa on entsyymejä, jotka auttavat hajottamaan proteiini-tahroja ja liuottamaan öljyt kankaisiin.
- DNA-polymeraasi katalysoi reaktiota, kun DNA: ta kopioidaan, ja tarkistaa sitten varmistaakseen, että oikeita emäksiä käytetään.
Ovatko kaikki entsyymit proteiineja?
Lähes kaikki tunnetut entsyymit ovat proteiineja. Kerran uskottiin, että kaikki entsyymit olivat proteiineja, mutta on löydetty tiettyjä nukleiinihappoja, joita kutsutaan katalyyttisiksi RNA: ksi tai ribotsyymeiksi, joilla on katalyyttisiä ominaisuuksia. Suurimman osan ajasta opiskelijat tutkivat entsyymejä, he todella opiskelevat proteiinipohjaisia entsyymejä, koska hyvin vähän tiedetään siitä, kuinka RNA voi toimia katalysaattorina.