Τι τέλος βρίσκεται συνήθως στο τέλος των ονομάτων ενζύμων;

Τα ένζυμα είναι μόρια, ειδικά πρωτεΐνες, που βοηθούν στην επιτάχυνση των βιοχημικών αντιδράσεων αλληλεπιδρώντας με τα συστατικά (αντιδρώντα και προϊόντα) χωρίς να τα αλλάζουμε μόνιμα. Αυτή η διαδικασία διευκόλυνσης είναι γνωστή ως κατάλυση, και αντίστοιχα, τα ίδια τα ένζυμα αναγνωρίζονται ως καταλύτες.

Ένζυμα, όπως πολλοί παίκτες στο μικροβιολογία κόσμο, μπορεί να έχει μεγάλα και δυσκίνητα ονόματα, σχεδόν όλα καταλήγουν σε "-ase". Αλλά αν είστε εξοικειωμένοι με το επίσημο σύστημα εντός του οποίου ονομάζονται τα ένζυμα, μπορείτε να ξεδιπλώσετε πολλά μυστηρίων σχετικά με τη λειτουργία ενός δεδομένου ενζύμου χωρίς να γνωρίζουμε με ακρίβεια ποια αντίδραση το ένζυμο αυτό καταλύει.

Συνήθως, ένας καταλύτης είναι κάθε οντότητα που βελτιώνει τη ροή, την αποδοτικότητα ή την αποτελεσματικότητα μιας δεδομένης προσπάθειας. Εάν είστε προπονητής μπάσκετ και γνωρίζετε ότι η τοποθέτηση ενός συγκεκριμένου δημοφιλούς παίκτη στο παιχνίδι θα πυροδοτήσει το πλήθος και την ομάδα εν γένει, τότε αξιοποιείτε την παρουσία ενός καταλύτη.

Οι ανθρώπινοι καταλύτες κάνουν τα πράγματα να συμβούν και τείνουν να κάνουν τους ανθρώπους γύρω τους να φαίνονται επίσης πολύ ικανοί. Με τον ίδιο τρόπο, οι βιολογικοί καταλύτες μπορούν να κάνουν ορισμένες βιοχημικές διεργασίες να εμφανίζονται σχεδόν αυτόματες, όταν Στην πραγματικότητα, αυτές οι διαδικασίες θα σκοντάψουν και θα συγκλόνισαν προς ένα μη-σίγουρο συμπέρασμα απουσία του ένζυμο.

Οι καταλύτες συχνά δεν γράφονται στον τύπο της χημικής αντίδρασης στον οποίο συμμετέχει, διότι εξ ορισμού ένας καταλύτης δεν μεταβάλλεται από την αρχική του μορφή στο τέλος της αντίδρασης.

Μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1870, είχε διαπιστωθεί ότι κάτι στη μαγιά θα μπορούσε να προκαλέσει πηγές ζάχαρης μετατρέπεται σε αλκοολούχα ποτά πολύ πιο γρήγορα από ό, τι μπορεί να συμβεί αυθόρμητα, και το ίδιο αρχή της ζύμωση εφαρμόζεται στη γήρανση του τυριού.

Αφήνοντας μόνοι σας κάτω από τις σωστές συνθήκες, ορισμένα είδη σάπιας φρούτου μπορεί τελικά να οδηγήσουν στο σχηματισμό αιθυλικής αλκοόλης. Η προσθήκη ζύμης, ωστόσο, όχι μόνο επιταχύνει τη ζύμωση, αλλά επίσης εισάγει τόσο την προβλεψιμότητα όσο και ένα μέτρο ελέγχου σε ολόκληρη τη χημική αντίδραση.

Το «ένζυμο» προέρχεται από τα ελληνικά για «με μαγιά». Όπως χρησιμοποιείται σήμερα, αναφέρεται σε βιολογικός καταλύτες μέσα σε οργανισμούς ή ουσίες που παράγονται τόσο από όσο και προς όφελος ενός ζωντανού συστήματος.

Η κύρια λειτουργία όλων των ενζύμων είναι να καταλύει τις μεταβολικές διεργασίες που συμβαίνουν μέσα σε ένα κύτταρο. Ένας πιο επίσημος ορισμός ενζύμων ορίζει ότι το ένζυμο δεν πρέπει να δρα μόνο στις αντιδράσεις μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο, αλλά έχει επίσης δημιουργηθεί από έναν οργανισμό - τον ίδιο ή έναν διαφορετικό - επίσης.

Τα μεμονωμένα ένζυμα μπορούν να περιγραφούν από την άποψη αυτών ειδικότητα. Αυτό είναι ένα μέτρο του πόσο αποκλειστική είναι η σχέση ενός ενζύμου με αυτό υπόστρωμα ή υποστρώματα. Υποστρώματα είναι τα μόρια στα οποία δεσμεύονται τα ένζυμα, συνήθως τα αντιδραστήρια. Όταν ένα ένζυμο δεσμεύεται μόνο σε ένα υπόστρωμα σε μία αντίδραση, αυτό σημαίνει απόλυτος ειδικότητα. Όταν μπορεί να συνδεθεί με διάφορα διαφορετικά αλλά χημικά παρόμοια υποστρώματα, το ένζυμο έχει ομάδα ειδικότητα.

Το πόσο καλά λειτουργούν τα ένζυμα - δηλαδή, πόσο μπορούν να επηρεάσουν τις αντιδράσεις που στοχεύουν σε σύγκριση με τις ουδέτερες συνθήκες - εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Αυτές περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία και την οξύτητα, οι οποίες επηρεάζουν τη σταθερότητα όλων των πρωτεϊνών και όχι μόνο των ενζύμων.

Όπως θα περίμενε κανείς, η αύξηση της ποσότητας του υποστρώματος μπορεί να αυξήσει τον ρυθμό της αντίδρασης, αρκεί το ένζυμο να μην είναι ήδη «κορεσμένο». Αντίθετα, η προσθήκη ενζύμων μπορεί να επιταχύνει την αντίδραση σε ένα δεδομένο επίπεδο υποστρώματος και μπορεί να επιτρέψει την προσθήκη περισσότερου υποστρώματος χωρίς να τρέξει πάνω σε ένα ανώτατο όριο παραγωγής.

Ο ρυθμός εξαφάνισης υποστρώματος (και εμφάνισης αντιδραστηρίου) σε αντιδράσεις στις οποίες εμπλέκονται ένζυμα δεν είναι γραμμικός, αλλά μάλλον τείνει να επιβραδύνεται καθώς η αντίδραση πλησιάζει στην ολοκλήρωση. Αυτό απεικονίζεται σε ένα γράφημα συγκέντρωσης έναντι του χρόνου από μια πτωτική κλίση που γίνεται πιο σταδιακή όσο περνά ο χρόνος.

Σχεδόν οποιοσδήποτε κατάλογος ενζύμων με τα πιο γνωστά και καλύτερα μελετημένα είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα περιέχει καταλύτες στη γλυκόλυση, το κιτρικό οξύ (δηλαδή, Krebs ή τρικαρβοξυλικό οξύ) κύκλος ή και τα δύο. Αυτές οι διεργασίες, καθεμιά από τις οποίες αποτελείται από πολλαπλές μεμονωμένες αντιδράσεις, περιλαμβάνουν τη διάσπαση της γλυκόζης που πυροδοτείται στο κύτταρο κυτταρόπλασμα και μετατροπή του πυροσταφυλικού σε περιστρεφόμενη σειρά ενδιάμεσων που επιτρέπουν τελικά την αερόβια αναπνοή.

Δύο ένζυμα που εμπλέκονται στο πρώιμο τμήμα της γλυκόλυσης είναι γλυκόζη-6-φωσφατάση και φωσφοφρουκτοκινάση, ενώ κιτρική συνθάση είναι ένας σημαντικός παράγοντας στον κύκλο του κιτρικού οξέος.

Μπορείτε να προβλέψετε τι μπορεί να κάνουν αυτά τα ένζυμα με βάση τα ονόματά τους; Εάν όχι, δοκιμάστε ξανά σε περίπου πέντε λεπτά.

Το όνομα ενός ενζύμου μπορεί να μην ξεδιπλώνεται εύκολα με τη γλώσσα, αλλά αυτό είναι το κόστος της αγκαλιάς της χημείας. Τα περισσότερα από τα ονόματα αποτελούνται από δύο λέξεις, με την πρώτη να προσδιορίζει το υπόστρωμα στο οποίο δρα το ένζυμο και το δεύτερο σηματοδοτεί τον τύπο της αντίδρασης που εμπλέκεται (περισσότερα για αυτό το δεύτερο χαρακτηριστικό στο επόμενο Ενότητα).

Αν και ένας συντριπτικός αριθμός ονομάτων ενζύμων καταλήγει σε "-ase", ορισμένοι σημαντικοί και καλά μελετημένοι δεν το κάνουν. Οποιοσδήποτε κατάλογος ενζύμων που σχετίζονται με την ανθρώπινη πέψη θα περιλαμβάνει τρυψίνη και πεψίνη. Το επίθημα ενζύμου «-άση», ωστόσο, από μόνο του δεν σημαίνει τίποτα περισσότερο από το γεγονός ότι η εν λόγω πρωτεΐνη είναι, στην πραγματικότητα, ένα ένζυμο, και δεν αναφέρεται στις λειτουργικές λεπτομέρειες.

Υπάρχουν έξι κύριες κατηγορίες ενζύμων, χωρισμένες σε κατηγορίες βάσει της λειτουργίας τους. Τα περισσότερα από αυτά τα μαθήματα περιλαμβάνουν επίσης υποκατηγορίες. Τα ονόματά τους βοηθούν στον καθορισμό του τι κάνουν, αλλά μόνο αν γνωρίζετε κάποια ελληνικά ή λατινικά.

• Οξειδωδοδουκτάσες είναι ένζυμα που συμμετέχουν σε αντιδράσεις στις οποίες είναι είτε το υπόστρωμα οξειδωμένο (δηλαδή, χάνει ηλεκτρόνια) ή μειωμένος (δηλ. κερδίζει ηλεκτρόνια). Παραδείγματα περιλαμβάνουν ένζυμα που λήγουν σε αφυδρογονάση, οξειδάση, υπεροξειδάση και αναγωγάση. Γαλακτική αφυδρογονάση, η οποία καταλύει τη μετατροπή γαλακτικού και πυροσταφυλικού ζύμωση, ανήκει στην κατηγορία οξειδορεδουκετάσης.

• Τρανσφεράσες, όπως προτείνεται από το όνομα, μεταφέρετε λειτουργικές ομάδες, όχι μόνο ηλεκτρόνια ή μεμονωμένα άτομα, από το ένα μόριο στο άλλο. Κινάσες, οι οποίες προσθέτουν φωσφορικές ομάδες σε μόρια (π.χ., η προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας σε φρουκτόζη-6-φωσφορική σε γλυκόλυση) είναι παραδείγματα.

• Υδρολάσες καταλύει αντιδράσεις υδρόλυσης, στις οποίες χρησιμοποιείται ένα μόριο νερού ("υδρο-") για να διασπάσει ένα μεγαλύτερο μόριο ("-lase") για να το διασπάσει σε μικρότερα. Φωσφατάσες, τα οποία είναι τα λειτουργικά αντίθετα των κινασών, το κάνετε αυτό αφαιρώντας τις φωσφορικές ομάδες. πρωτεάσες, πεπτιδάσες και νουκλεάσες, τα οποία αναλύουν τα πλούσια σε πρωτεΐνη μόρια, είναι ένας δεύτερος υπότυπος.

• Λυάσες δημιουργήστε διπλούς δεσμούς σε ένα μόριο αφαιρώντας μια ομάδα από ένα άτομο άνθρακα. (Στην αντίστροφη αντίδραση, μια ομάδα προστίθεται σε ένα από τα άτομα άνθρακα στο διπλό δεσμό για να τον μετατρέψει σε έναν μόνο δεσμό.) Ένζυμα που καταλήγουν σε αποκαρβοξυλάση, υδρατάση, συνθάση και λυάση τα ίδια είναι παραδείγματα.

• Ισομεράσες καταλύει αντιδράσεις ισομερισμού, οι οποίες είναι αναδιατάξεις ενός μορίου για τη δημιουργία ενός ισομέρεια, ένα μόριο με τον ίδιο αριθμό και είδη ατόμων (δηλαδή τον ίδιο χημικό τύπο) αλλά διαφορετικό σχήμα. Έτσι, είναι ένα είδος τρανσφεράσης, αλλά αντί να μετακινούνται ομάδες μεταξύ μορίων, το κάνουν εντός μορίων. Ισομεράση, μεταλάση και ρακεμάση Τα ένζυμα εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία.

• Λιγκάσες καταλύει το σχηματισμό ενός δεσμού μέσω της διαδικασίας του ATP υδρόλυση, αντί να μετακινήσουμε ένα άτομο ή μια ομάδα από το ένα μέρος στο άλλο. Συνθετάση καρβοξυλάσης είναι ένα παράδειγμα ενός ένζυμο λιγάσης.