Struktur og funktion af et enzym

Enzymer er et protein, der letter en cellulær metabolisk proces ved at sænke aktiveringsenerginiveauer (Ea) for at katalysere de kemiske reaktioner mellem biomolekyler. Nogle enzymer reducerer aktiveringsenergien til så lave niveauer, at de faktisk vender cellereaktioner. Men i alle tilfælde letter enzymer reaktioner uden at blive ændret, som den måde, brændstof brænder på, når det bruges.

For at der kan opstå kemiske reaktioner, skal molekyler kollidere under passende forhold, som enzymer kan hjælpe med at skabe. Uden tilstedeværelsen af ​​et passende enzym forbliver for eksempel glukosemolekylerne og phosphatmolekylerne i glucose-6-phosphat bundet. Men når du introducerer hydrolaseenzym, glukose og fosfatmolekyler adskilles.

Et enzyms typiske molekylvægt (de samlede atomvægte af et molekyls atomer) varierer fra ca. 10.000 til mere end 1 million. Et lille antal enzymer er faktisk ikke proteiner, men består i stedet af små katalytiske RNA-molekyler. Andre enzymer er multiproteinkomplekser, der omfatter flere individuelle protein-underenheder.

Mens mange enzymer katalyserer reaktioner i sig selv kræver nogle yderligere ikke-proteinkomponenter kaldet "cofactors", som kan være uorganiske ioner, såsom Fe²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺eller Zn²⁺eller de kan bestå af organiske eller metalloorganiske molekyler kendt som "coenzymer".

Størstedelen af ​​enzymer er klassificeret i følgende tre hovedkategorier, baseret på de reaktioner, de katalyserer:

• oxidoreduktaser katalysere oxidationsreaktioner, hvori elektroner bevæger sig fra det ene molekyle til det andet. Et eksempel: alkoholdehydrogenase, der omdanner alkoholer til aldehyder eller ketoner. Dette enzym gør alkohol mindre giftig, når det nedbrydes, og det spiller også en nøglerolle i fermenteringsprocessen.
• transferaser katalysere transporten af ​​en funktionel gruppe fra et molekyle til et andet. Præmieeksempler inkluderer aminotransferaser, som katalyserer aminosyredegradering ved at fjerne aminogrupper.
• hydrolase enzymer katalyserer hydrolyse, hvor enkeltbindinger nedbrydes ved udsættelse for vand. For eksempel er glucose-6-phosphatase en hydrolase, der fjerner phosphatgruppen fra glucose-6-phosphat, hvilket efterlader glukose og H3PO4 (phosphorsyre).

Tre mindre almindelige enzymer er som følger:

• Lyaser katalysere nedbrydningen af ​​forskellige kemiske bindinger ved hjælp af andre midler end hydrolyse og oxidation, danner ofte nye dobbeltbindinger eller ringstrukturer. Pyruvat decarboxylase er et eksempel på en lyase, der fjerner CO2 (kuldioxid) fra pyruvat.
• Isomeraser katalyserer strukturelle forskydninger i molekyler, hvilket forårsager ændringer i form. Et eksempel: ribulose-phosphatepimerase, som katalyserer interkonversionen af ​​ribulose-5-phosphat og xylulose-5-phosphate.
• ligaser katalysatorligering - kombinationen af ​​par af underlag. For eksempel er hexokinaser en ligase, der katalyserer interkonvertering af glukose og ATP med glucose-6-phosphat og ADP.

Enzymer påvirker hverdagen. F.eks. Hjælper enzymer, der findes i vaskevaskemidler, nedbryder pletfremkaldende proteiner, mens lipaser hjælper med at opløse fedtpletter. Termotolerante og kryotolerante enzymer fungerer i ekstreme temperaturer og er følgelig nyttige til industriel processer, hvor høje temperaturer er påkrævet eller til bioremediation, der forekommer under barske forhold, såsom dem i Arktis.

I fødevareindustrien omdanner enzymer stivelse til sukker for at fremstille sødestoffer fra andre kilder end sukkerrør. I beklædningsindustrien reducerer enzymer urenheder i bomuld og undertrykker behovet for potentielt skadelige kemikalier, der anvendes i læderfarvningsprocessen.

Endelig søger plastindustrien konstant måder at bruge enzymer til at udvikle bionedbrydelige produkter.