Structura și funcția unei enzime

Pentru a înțelege structura și funcția enzimelor, este mai important să știm ce sunt. Pur și simplu, enzimele sunt proteine ​​care facilitează procesele metabolice celulare prin accelerarea ratei de reacție dintre biomolecule. Viața nu ar exista fără prezența enzimelor.

Enzimele cel mai frecvent catalizează reacțiile chimice care altfel nu s-ar putea produce prin scăderea energiei de activare la un nivel mai accesibil pentru celulă. Unele enzime pot chiar să inverseze o reacție (sau reactivi) din direcția pe care ar lua-o în mod normal prin reducerea energiei de activare (Ea) în măsura în care reacția favorizează direcția inversă. O parte din ceea ce face enzimele speciale este că aceștia sunt capabili să faciliteze aceste reacții fără a se modifica modul în care combustibilul este ars atunci când este folosit.

Ele pot continua să faciliteze reacția după reacție.

Enzimele pot fi izolate utilizând diferite metode de purificare a proteinelor. Puritatea unui preparat enzimatic este măsurată prin determinarea activității sale specifice.

Cum funcționează

Pentru ca reacția chimică să apară, moleculele implicate trebuie să se ciocnească una cu cealaltă în condiții adecvate și sunt enzime care contribuie la crearea condițiilor adecvate atunci când sunt introduse în aceste coliziuni. De exemplu, în condiții normale, fără prezența unei enzime adecvate, moleculele de glucoză și moleculele de fosfat din glucoz-6-fosfat vor rămâne legate între ele. Introduceți enzima hidrolază, glucoză-6-fosfatază și moleculele de glucoză și fosfat se vor separa unul de altul.

Compoziţie

Enzimele pot avea greutăți moleculare cuprinse între aproximativ 10.000 și mai mult de 1 milion. Masa moleculară este suma greutăților atomice ale atomilor unei molecule. În chimie, termenul tinde să fie folosit interschimbabil cu masa moleculară. Unele enzime au greutăți moleculare care se situează sub limitele enumerate mai sus.

Un număr mic de enzime nu sunt proteine, ci constau din mici molecule de ARN catalitic. Adesea, enzimele sunt complexe multiproteinice formate dintr-un număr de subunități de proteine ​​individuale.

Multe enzime catalizează reacțiile fără ajutor, dar unele necesită o componentă nonprotein suplimentară numită cofactor. Cofactorii pot fi ioni anorganici, cum ar fi Fe²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, sau Zn²⁺, sau constau din molecule organice sau metalo-organice cunoscute sub numele de coenzime.

Clasificare

Enzimele sunt clasificate în șase categorii în funcție de reacțiile pe care le catalizează. Cele mai comune dintre cele șase sunt cele trei:

• Oxidoreductazele catalizează reacțiile de oxidare în care electronii călătoresc de la o moleculă la alta. Un exemplu este alcool dehidrogenaza, care transformă alcoolii în aldehide sau cetone. Această enzimă face ca alcoolul să fie mai puțin toxic, deoarece îl descompune. De asemenea, joacă un rol-cheie în procesul de fermentare.
• transferazele catalizează transportul unui grup funcțional de la o moleculă la alta. Aminotransferazele sunt un bun exemplu. Acestea catalizează degradarea aminoacizilor prin îndepărtarea grupărilor amino.
• hidrolază enzimele catalizează hidroliza sau procesul prin care singurele legături sunt descompuse la expunerea la apă. Glucoza-6-fosfatază este un exemplu de hidrolază care îndepărtează grupul fosfat din glucoz-6-fosfat, lăsând glucoza și H3PO4 (acid fosforic).

Trei enzime mai puțin obișnuite sunt:

• liazelor catalizează ruperea diferitelor legături chimice prin alte mijloace decât hidroliza și oxidarea, formând adesea o nouă legătură dublă sau o nouă structură inelară. Pyruvate decarboxilaza este un exemplu de o liză care elimină CO2 (dioxid de carbon) din piruvat.
• isomerazele catalizează schimbările structurale în molecule, provocând o schimbare a formei. Un exemplu este epimeraza de fosfat de ribuloză, care catalizează interconversia de 5-fosfat de ribuloză și 5-fosfat de xiloză.
• ligases sunt responsabile de cataliza ligării, cunoscută și ca o combinație a unei perechi de substraturi sau reactanți. Un exemplu bun este hexokinazele, o ligază care catalizează interconversia glucozei și ATP cu glucoz-6-fosfat și ADP.

Exemple în viața de zi cu zi

Unul dintre cele mai comune exemple despre modul în care enzimele afectează elementele vieții de zi cu zi vine sub formă de săpunuri și detergenți. Enzimele din detergenții de rufe degradează proteinele cauzatoare de pete, iar lipazele ajută la dizolvarea petelor de grăsime. Enzimele termotolerant și criololerant funcționează la temperaturi extreme - calde sau reci - și sunt utile pentru procesele industriale în care sunt necesare temperaturi ridicate sau pentru bioremedierea în condiții dure, cum ar fi cele din Arctica.

În industria alimentară, enzimele sunt folosite pentru a transforma amidonul în zahăr, economisind bani, permițând dezvoltării îndulcitorilor din mai mult decât trestia de zahăr. În industria de îmbrăcăminte, enzimele ajută la reducerea impurităților din bumbac și reduc necesitatea unor substanțe chimice potențial nocive la tăbăcirea pieilor.

De asemenea, industria de materiale plastice caută continuu modalități de a dezvolta produse biodegradabile care pot fi mai ușor defalcate.