Enzymy - definicja i klasyfikacja

Enzymy - to katalizatory zmieniające szybkość reakcji chemicznej przez obniżenie energii swobodnej niezbędnej do zajścia reakcji, przy czym enzymy same nie ulegają zmianie w trakcie reakcji. W większości są to białka, jednak może być to również RNA o właściwościach katalitycznych - rybozym. W obecności enzymu szybkość reakcji może wzrosnąć nawet 10⁷ razy. Reakcje katalizowane przez enzymy prawie zawsze przebiegają przy temperaturze niższej od 100 ^oC, ciśnieniu atmosferycznym i pH obojętnym.

R E K L A M A

czytaj dalej ↓

Miejsce aktywne enzymu - jest regionem enzymu, który wiąże substrat i przemienia go w produkt. Jest to rodzaj trójwymiarowej przestrzeni w obrębie enzymu (zagłębienia) w którym tworzy się środowisko niepolarne co ułatwia wiązanie z substratem. Występują tam liczne słabe oddziaływania chemiczne, m.in. elektrostatyczne, hydrofobowe, Van der Wallsa, wodorowe oraz odwracalnie kowalencyjne.

Cykl katalityczny - szereg przemian chemicznych mających na celu zmianę substratu w produkt przy udziale enzymu. Można to przedstawić w następującym równaniu:

substrat + enzym ---> kompleks substrat-enzym ---> produkt + enzym

Modele obrazujące wiązanie substratu przez enzym:

• model zamka i klucza (wg Fisher, z roku 1894) - zakłada, że każdorazowo w reakcji chemicznej dany enzym "pasuje" do substratu niczym zamek do klucza i możliwe jest połączeni tylko odpowiedniego enzymu z jemu przynależnym substratem. Ich kształty są sztywne i pasują jedynie po odpowiednim dopasowaniu.

• model indukowanego dopasowania (wg Koshland, z roku 1958) - związanie substratu zachodzi na skutek indukowanej zmiany konformacji miejsca aktywnego. Inaczej mówiąc oddziaływanie substratu wymusza na enzymie taką zmianę konformacyjną miejsca aktywnego, że substrat łączy się z enzymem komplementarnie.

Specyficzność substratowa - specyficzność enzymu względem substratu, decydują o niej właściwości i ułożenie przestrzenne reszt aminokwasowych tworzących miejsce aktywne (co determinuje rodzaj przyłączanej cząsteczki).

Klasyfikacja enzymów:

1. oksydoreduktazy - przenoszą ładunki (elektrony i protony) z cząsteczki substratu na cząsteczkę akceptora: AH₂ + B → A + BH₂;

2. transferazy - przenoszą daną grupę funkcyjną (tiolową, aminową, itp.) z cząsteczki jednej substancji na cząsteczkę innej substancji: AB + C → A + BC;

3. hydrolazy - powodują rozpad substratu pod wpływem wody (hydroliza); do grupy tej należy wiele enzymów trawiennych: AB + H₂O → A + B;

4. liazy - powodują rozpad substratu bez hydrolizy: AB → A + B;

5. izomerazy - zmieniają wzajemne położenie grup chemicznych bez rozkładu szkieletu związku: AB → BA;

6. ligazy - powodują syntezę różnych cząsteczek; powstają wiązania chemiczne: A + B → AB