Структура и функција ензима

Ензими су протеин који олакшава ћелијски метаболички процес снижавањем нивоа енергије активације (Еа) да би катализирао хемијске реакције између биомолекула. Неки ензими смањују активацијску енергију на тако ниске нивое да заправо преокрену ћелијске реакције. Али у свим случајевима, ензими олакшавају реакције без промјене, попут начина на који гори гориво када се користи.

Да би дошло до хемијских реакција, молекули се морају сударати под одговарајућим условима, што ензими могу да створе. На пример, без присуства одговарајућег ензима, молекули глукозе и молекули фосфата у глукоза-6-фосфату остаће везани. Али када представите ензим хидролазе, молекули глукозе и фосфата се одвајају.

Типична молекулска маса ензима (укупна атомска тежина атома молекула) креће се од око 10 000 до више од 1 милион. Мали број ензима заправо нису протеини, већ се састоје од малих каталитичких РНА молекула. Остали ензими су мултипротеински комплекси који садрже више појединачних протеинских подјединица.

Док многи ензими катализирају реакције неки сами захтевају додатне непротеинске компоненте назване "кофактори", који могу бити неоргански јони као што је Фе²⁺, Мг²⁺, Мн²⁺или Зн²⁺или се могу састојати од органских или метало-органских молекула познатих као "коенцими".

Већина ензима класификована је у следеће три главне категорије, на основу реакција које катализују:

• Оксидоредуктазе катализују оксидационе реакције у којима електрони прелазе из једне молекуле у другу. Пример: алкохол дехидрогеназа, која алкохол претвара у алдехиде или кетоне. Овај ензим чини алкохол мање токсичним јер га разграђује, а такође игра кључну улогу у процесу ферментације.
• Трансферазе катализује транспорт функционалне групе из једне молекуле у другу. Примарни примери укључују аминотрансферазе које катализују разградњу аминокиселина уклањањем амино група.
• Хидроласе ензими катализирају хидролизу, при чему се појединачне везе разграђују након излагања води. На пример, глукоза-6-фосфатаза је хидролаза која уклања фосфатну групу из глукозе-6-фосфата, остављајући глукозу и Х3ПО4 (фосфорну киселину).

Три мање уобичајена ензима су следећа:

• Лиасес катализује распад различитих хемијских веза другим средствима осим хидролизе и оксидације, често формирајући нове двоструке везе или прстенасте структуре. Пируват декарбоксилаза је пример лизе која уклања ЦО2 (угљен диоксид) из пирувата.
• Изомеразе катализују структурне промене молекула, изазивајући промене у облику. Пример: рибулоза фосфатна епимераза, која катализује међусобну конверзију рибулоза-5-фосфата и ксилулоза-5-фосфата.
• Лигасес катализациона лигација - комбинација парова супстрата. На пример, хексокиназе су лигаза која катализује међусобну конверзију глукозе и АТП са глукоза-6-фосфатом и АДП.

Ензими утичу на свакодневни живот. На пример, ензими који се налазе у детерџентима за веш помажу у разградњи протеина који стварају мрље, док липазе помажу у растварању масних мрља. Термотолерантни и криотолерантни ензими функционишу у екстремним температурама, па су према томе корисни за индустријске процеси у којима су потребне високе температуре или за биоремедијацију, а који се јављају у тешким условима, као што су они у Арктик.

У прехрамбеној индустрији ензими претварају скроб у шећер, како би направили заслађиваче из других извора, осим од шећерне трске. У индустрији одеће ензими смањују нечистоће у памуку и смањују потребу за потенцијално штетним хемикалијама коришћеним у поступку штављења коже.

И на крају, индустрија пластике континуирано тражи начине употребе ензима за развој биоразградивих производа.