Et enzym defineres som et makromolekyle, der katalyserer en biokemisk reaktion. I denne type kemiske reaktioner, udgangsmolekylerne kaldes underlag. Enzymet interagerer med et substrat og omdanner det til et nyt produkt. De fleste enzymer benævnes ved at kombinere navnet på underlaget med -ase-suffikset (f.eks. Protease, urease). Næsten alle metaboliske reaktioner inde i kroppen er afhængige af enzymer for at få reaktionerne til at gå hurtigt nok til at være nyttige.
Kemikalier kaldet aktivatorer kan forbedre enzymaktiviteten, mens inhibitorer mindske enzymaktivitet. Undersøgelsen af enzymer kaldes Enzymology.
Der er seks brede kategorier, der bruges til at klassificere enzymer:
- Oxidoreduktaser - involveret i elektronoverførsel
- Hydrolaser - spalt substratet ved hydrolyse (optagelse af et vandmolekyle)
- Isomeraser - overfør en gruppe i et molekyle for at danne en isomer
- Ligaser (eller synthetaser) - par neddelingen af en pyrophosphatbinding i et nukleotid til dannelsen af nye kemiske bindinger
- Oxidoreduktaser - handling ved elektronoverførsel
- Transferases - overfør en kemisk gruppe fra et molekyle til et andet
Sådan fungerer enzymer
Enzymer arbejde af sænkning af aktiveringsenergien nødvendigt at fremstille en kemisk reaktion forekomme. Som andre katalysatorer, enzymer ændrer ligevægten af en reaktion, men de forbruges ikke i processen. Mens de fleste katalysatorer kan virke på en række forskellige typer reaktioner, er et centralt træk ved et enzym, at det er specifikt. Med andre ord vil et enzym, der katalyserer en reaktion, ikke have nogen indflydelse på en anden reaktion.
De fleste enzymer er kugleproteiner, der er meget større end det underlag, som de interagerer med. De varierer i størrelse fra 62 aminosyrer til mere end 2.500 aminosyrerester, men kun en del af deres struktur er involveret i katalyse. Enzymet har det, der kaldes et aktivt sted, der indeholder et eller flere bindingssteder, der orienterer underlaget i den rigtige konfiguration, og også a katalytisk sted, som er den del af molekylet, der sænker aktiveringsenergi. Resten af et enzyms struktur fungerer primært til at præsentere det aktive sted til underlag på den bedste måde. Der kan også være allosterisk sted, hvor en aktivator eller inhibitor kan binde for at forårsage en konformationændring, der påvirker enzymaktiviteten.
Nogle enzymer kræver et yderligere kemikalie, kaldet a cofaktor, for at katalyse kan forekomme. Kofaktoren kan være en metalion eller et organisk molekyle, såsom et vitamin. Kofaktorer kan binde løst eller tæt til enzymer. Tætbundne kofaktorer kaldes protesegrupper.
To forklaringer på, hvordan enzymer interagerer med substrater, er "lås og nøgle" model, foreslået af Emil Fischer i 1894, og induceret pasform, som er en ændring af låse- og nøglemodellen, som blev foreslået af Daniel Koshland i 1958. I låse- og nøglemodellen har enzymet og underlaget tredimensionelle former, der passer til hinanden. Den inducerede fit-model foreslår, at enzymmolekyler kan ændre deres form, afhængigt af interaktionen med underlaget. I denne model ændrer enzymet og undertiden substratet form, når de interagerer, indtil det aktive sted er fuldt bundet.
Eksempler på enzymer
Over 5.000 biokemiske reaktioner vides at være katalyseret af enzymer. Molekylerne bruges også i industrien og husholdningsprodukter. Enzymer bruges til at brygge øl og til at fremstille vin og ost. Enzymmangel er forbundet med nogle sygdomme, såsom phenylketonuri og albinisme. Her er et par eksempler på almindelige enzymer:
- Amylase i spyt katalyserer den første fordøjelse af kulhydrater i fødevarer.
- Papain er et almindeligt enzym, der findes i kødbud, hvor det fungerer til at bryde bindingerne, der holder proteinmolekyler sammen.
- Enzymer findes i vaskevaskemiddel og pletfjerner for at hjælpe med at opbryde proteinpletter og opløse olier på stoffer.
- DNA-polymerase katalyserer en reaktion, når DNA kopieres, og kontrollerer derefter for at sikre, at de korrekte baser bruges.
Er alle enzymer proteiner?
Næsten alle kendte enzymer er proteiner. På én gang blev det antaget, at alle enzymer var proteiner, men visse nukleinsyrer, kaldet katalytiske RNA'er eller ribozymer, er blevet opdaget, der har katalytiske egenskaber. Det meste af tiden studerende studerer enzymer, de studerer virkelig proteinbaserede enzymer, da meget lidt vides om, hvordan RNA kan fungere som en katalysator.