Enzymer er molekyler, specifikt proteiner, der hjælper med at fremskynde biokemiske reaktioner ved at interagere med ingredienserne (reaktanter og produkter) uden at ændre dem permanent. Denne faciliteringsproces er kendt som katalyseog tilsvarende identificeres enzymer som katalysatorer.
Enzymer, ligesom mange spillere i mikrobiologi verden, kan have lange og besværlige navne, næsten alle ender med "-ase". Men hvis du er fortrolig med det formelle system, inden for hvilket enzymer er navngivet, kan du opklare meget af mysterier om et givet enzyms funktion uden at vide nøjagtigt, hvilken reaktion dette enzym katalyserer.
Hvad er en katalysator?
I almindelighed er en katalysator en hvilken som helst enhed, der forbedrer strømmen, effektiviteten eller effektiviteten af en given indsats. Hvis du er basketballtræner, og du ved, at det at sætte en given populær spiller i spillet fyrer publikum og holdet generelt, så udnytter du tilstedeværelsen af en katalysator.
Menneskelige katalysatorer får ting til at ske, og de har også en tendens til at få folk omkring dem til at se maksimalt dygtige ud. På samme måde kan biologiske katalysatorer få visse biokemiske processer til at virke næsten automatiske, når de er i Faktisk ville disse processer snuble og svæve frem mod en ikke-sikker konklusion i fravær af enzym.
Katalysatorer er ofte ikke skrevet i formlen for den kemiske reaktion, som den deltager i, fordi en katalysator pr. Definition er uændret fra sin oprindelige form i slutningen af reaktionen.
Enzyme: Definition og opdagelse
I slutningen af 1870'erne var det blevet fastslået, at noget i gær kunne få sukkerkilder til forvandles til alkoholholdige drikkevarer meget hurtigere, end der kan ske spontant, og det samme princippet om gæring anvendes til aldring af ost.
Efterladt alene under de rette forhold kan nogle former for rådnende frugt i sidste ende resultere i dannelse af ethylalkohol. Tilføjelse af gær fremskynder dog ikke kun gæringen, men introducerer også både forudsigelighed og et mål for kontrol i hele den kemiske reaktion.
"Enzym" er fra græsk for "med gær." Som brugt i dag henviser det til biologisk katalysatorer i organismer eller stoffer, der produceres både af og til gavn for et levende system.
Enzym Basics
Hovedfunktionen for alle enzymer er at katalysere de metaboliske processer, der forekommer i en celle. En mere formel enzymdefinition angiver, at enzym ikke kun skal reagere på reaktioner i en levende celle, men også er skabt af en organisme - den samme eller en anden - også.
Individuelle enzymer kan beskrives i form af deres specificitet. Dette er et mål for, hvor eksklusivt et enzyms forhold er til dets underlag eller underlag. Underlag er de molekyler, som enzymer binder til, normalt reaktanterne. Når et enzym kun binder til et substrat i en reaktion, betyder det absolut specificitet. Når det kan binde til et antal forskellige, men kemisk lignende substrater, har enzymet gruppe specificitet.
Enzymaktivitet
Hvor godt enzymer fungerer - det vil sige, hvor meget de er i stand til at påvirke de reaktioner, de målretter mod i forhold til neutrale forhold - afhænger af en række faktorer. Disse inkluderer temperatur og surhed, som påvirker stabiliteten af alle proteiner, ikke kun enzymer.
Som man kunne forvente, kan forøgelse af mængden af substrat øge reaktionshastigheden, så længe enzymet ikke allerede er "mættet"; omvendt kan tilføjelse af enzymer fremskynde en reaktion på et givet niveau af substrat og kan tillade, at mere substrat tilsættes uden at løbe op mod et produktionsloft.
Hastigheden af substratforsvinden (og reaktantudseende) i reaktioner, hvor enzymer er involveret, er ikke lineær, men har en tendens til at bremse, når reaktionen nærmer sig færdiggørelse. Dette er repræsenteret på en graf over koncentration versus tid ved en nedadgående hældning, der bliver mere gradvis med tiden.
Kendte enzymer
Næsten enhver liste over enzymer med de bedst kendte og bedst studerede er næsten sikker på at indeholde katalysatorer i glykolyse, citronsyren (dvs. Krebs eller tricarboxylsyre) cyklus eller begge dele. Disse processer, der hver består af flere individuelle reaktioner, involverer nedbrydning af glukose til pyruvat i cellen cytoplasma og omdannelsen af pyruvat til en roterende serie af mellemprodukter, der i sidste ende tillader aerob respiration at forekomme.
To enzymer involveret i den tidlige del af glykolyse er glucose-6-phosphatase og phosphofructokinase, der henviser til citratsyntase er en vigtig aktør i citronsyrecyklussen.
Kan du forudsige, hvad disse enzymer kan gøre baseret på deres navne? Hvis ikke, prøv igen om cirka fem minutter.
Enzymnomenklatur
Navnet på et enzym ruller muligvis ikke let fra tungen, men sådan er prisen for at omfavne kemi. De fleste af navnene består af to ord, hvor det første identificerer det substrat, som enzymet virker på og det andet signalerer den involverede reaktionstype (mere om denne anden attribut i den næste afsnit).
Selvom et overvældende antal enzymnavne ender på "-ase", gør et antal vigtige og velstuderede ikke det. Enhver liste over enzymer, der vedrører menneskelig fordøjelse, vil omfatte trypsin og pepsin. Enzymsuffikset "-ase" betyder imidlertid i sig selv intet andet end det faktum, at det pågældende protein faktisk er et enzym, og det adresserer ikke funktionelle detaljer.
Enzymklasser
Der er seks hovedklasser af enzymer, opdelt i kategorier på baggrund af deres funktion. De fleste af disse klasser inkluderer også underklasser. Deres navne er nyttige til at bestemme, hvad de gør, men kun hvis du kender noget græsk eller latin.
- Oxidoreduktaser er enzymer, der deltager i reaktioner, hvor substratet er enten oxideret (dvs. mister elektroner) eller reduceret (dvs. vinder elektroner). Eksempler inkluderer enzymer, der ender på dehydrogenase, oxidase, peroxidase og reduktase. Laktatdehydrogenase, som katalyserer interkonversionen af lactat og pyruvat i gæringhører hjemme i oxidoreducatase-klassen.
- Overførsler, som foreslået af navnet, overfører funktionelle grupper, snarere end blot elektroner eller enkeltatomer, fra et molekyle til et andet. Kinases, som tilføjer phosphatgrupper til molekyler (fx tilsætning af en phosphatgruppe til fruktose-6-phosphat i glykolyse) er eksempler.
- Hydrolaser katalysere hydrolysereaktioner, hvor et vandmolekyle ("hydro-") bruges til at spalte et større molekyle ("-lase") fra hinanden for at bryde det i mindre. Fosfataser, som er de funktionelle modsætninger af kinaser, gør dette ved at fjerne phosphatgrupper; proteaser, peptidaser og nukleaser, som nedbryder proteinrige molekyler, er en anden undertype.
- Lyaser skabe dobbeltbindinger i et molekyle ved at fjerne en gruppe fra et carbonatom. (I den omvendte reaktion tilsættes en gruppe til et af carbonatomer i dobbeltbindingen for at omdanne den til en enkeltbinding.) Enzymer, der slutter på decarboxylase, hydratase, syntase og lyase i sig selv er eksempler.
- Isomeraser katalysere isomeriseringsreaktioner, som er omlejringer af et molekyle for at skabe et isomer, et molekyle med samme antal og slags atomer (det vil sige den samme kemiske formel) men en anden form. Således er de en slags transferase, men i stedet for at flytte grupper mellem molekyler gør de det inden for molekyler. Isomerase, mutase og racemase enzymer falder i denne klasse.
- Ligaser katalysere dannelsen af en binding gennem ATP-processen hydrolyse, snarere end ved at flytte et atom eller en gruppe fra et sted til et andet. Carboxylasesyntetase er et eksempel på en ligaseenzym.
