Structuur en functie van een enzym

Een enzym is een eiwit dat een cellulair metabolisch proces mogelijk maakt door de activeringsenergie (Ea) -niveaus te verlagen om de chemische reacties tussen biomoleculen te katalyseren. Sommige enzymen verlagen de activeringsenergie tot zulke lage niveaus dat ze cellulaire reacties daadwerkelijk omkeren. Maar in alle gevallen vergemakkelijken enzymen reacties zonder te veranderen, zoals de manier waarop brandstof verbrandt wanneer deze wordt gebruikt.

Om chemische reacties te laten plaatsvinden, moeten moleculen botsen onder de juiste omstandigheden die enzymen kunnen helpen creëren. Zonder de aanwezigheid van een geschikt enzym blijven de glucosemoleculen en fosfaatmoleculen in glucose-6-fosfaat bijvoorbeeld gebonden. Maar wanneer u de hydrolase-enzym, scheiden de glucose- en fosfaatmoleculen zich.

Het typische molecuulgewicht van een enzym (het totale atoomgewicht van de atomen van een molecuul) varieert van ongeveer 10.000 tot meer dan 1 miljoen. Een klein aantal enzymen zijn eigenlijk geen eiwitten, maar bestaan ​​in plaats daarvan uit kleine katalytische RNA-moleculen. Andere enzymen zijn multiproteïne-complexen die uit meerdere individuele eiwitsubeenheden bestaan.

Terwijl velen enzymen katalyseren reacties op zichzelf vereisen sommige aanvullende niet-proteïne componenten genaamd "cofactoren", wat anorganische ionen zoals Fe kunnen zijn²⁺, Mg²⁺Mn²⁺of Zn²⁺of ze kunnen bestaan ​​uit organische of metallo-organische moleculen die bekend staan ​​als "co-enzymen".

De meeste enzymen worden ingedeeld in de volgende drie hoofdcategorieën, op basis van de reacties die ze katalyseren:

• Oxidoreductases katalyseren oxidatiereacties waarbij elektronen van het ene molecuul naar het andere reizen. Een voorbeeld: alcoholdehydrogenase, dat alcoholen omzet in aldehyden of ketonen. Dit enzym maakt alcohol minder giftig omdat het het afbreekt en het speelt ook een sleutelrol in het fermentatieproces.
• Transferases katalyseren het transport van een functionele groep van het ene molecuul naar het andere. Goede voorbeelden zijn onder meer aminotransferasen, die de afbraak van aminozuren katalyseren door aminogroepen te verwijderen.
• Hydrolase enzymen katalyseren hydrolyse, waarbij enkelvoudige bindingen worden afgebroken bij blootstelling aan water. Bijvoorbeeld, glucose-6-fosfatase is een hydrolase dat de fosfaatgroep uit glucose-6-fosfaat verwijdert, waardoor glucose en H3PO4 (fosforzuur) overblijven.

Drie minder voorkomende enzymen zijn als volgt:

• Lyases katalyseren de afbraak van verschillende chemische bindingen door andere middelen dan hydrolyse en oxidatie, en vormen vaak nieuwe dubbele bindingen of ringstructuren. Pyruvaatdecarboxylase is een voorbeeld van een lyase die CO2 (kooldioxide) uit pyruvaat verwijdert.
• Isomerasen katalyseren structurele verschuivingen in moleculen, waardoor veranderingen in vorm ontstaan. Een voorbeeld: ribulosefosfaat-epimerase, dat de onderlinge omzetting van ribulose-5-fosfaat en xylulose-5-fosfaat katalyseert.
• Ligases katalyseren ligatie - de combinatie van paren substraten. Hexokinases is bijvoorbeeld een ligase dat de onderlinge omzetting van glucose en ATP met glucose-6-fosfaat en ADP katalyseert.

Enzymen beïnvloeden het dagelijks leven. Enzymen die in wasmiddelen worden aangetroffen, helpen bijvoorbeeld vlekkenveroorzakende eiwitten af ​​te breken, terwijl lipasen vetvlekken helpen oplossen. Thermotolerante en cryotolerante enzymen werken bij extreme temperaturen en zijn daarom nuttig voor industriële toepassingen processen waarbij hoge temperaturen vereist zijn of voor bioremediatie, die plaatsvinden onder zware omstandigheden, zoals die in het noordpoolgebied.

In de voedingsindustrie zetten enzymen zetmeel om in suiker, om zo zoetstoffen te maken uit andere bronnen dan suikerriet. In de kledingindustrie verminderen enzymen onzuiverheden in katoen en verminderen ze de behoefte aan potentieel schadelijke chemicaliën die worden gebruikt bij het looien van leer.

Ten slotte zoekt de kunststofindustrie voortdurend naar manieren om enzymen te gebruiken om biologisch afbreekbare producten te ontwikkelen.