beoordeeld door: Todd Smith, PhD

definitie

zelfstandig naamwoord
meervoud: enzymen
en·zyme, ˈnzaɪm
(biochemie) A biomolecule die als katalysator fungeert om specifieke chemische reacties te versnellen. De enzymen zijn of proteã nen of molecules van RNA (ribozymes).

overzicht

een enzym is een biomolecuul dat biologisch (van nature voorkomend) of door andere processen (synthetisch) kan worden gesynthetiseerd. De belangrijkste functie is om te fungeren als een katalysator die een bepaalde chemische reactie versnelt zonder zelf te worden veranderd in het proces. De enzymen zijn algemeen eiwitmolecules met een kenmerkende opeenvolging van aminozuren die vouwen om een specifieke driedimensionale structuur te produceren, die de molecule unieke eigenschappen geeft.

eiwitten zijn een van de belangrijkste biomoleculen; de andere zijn koolhydraten (vooral polysachariden), lipiden en nucleïnezuren. Enzymen die eiwitten in de natuur zijn, zijn samengesteld uit polymeren van aminozuren. De aminozuren worden samengevoegd door peptide banden. Het type en de opeenvolging van aminozuren in een enzymproteã ne worden gecodeerd door het DNA in de cel die hen produceert. Hoewel niet alle enzymen eiwitten zijn, zijn niet alle eiwitten ook enzymen. De enzymen die niet proteinaceous in aard zijn worden exemplified door ribozymes. Een ribozyme is een enzym dat van RNA eerder dan een proteã ne wordt gemaakt. Een voorbeeld van een ribozyme is in het ribosoom, dat een complex van proteã ne en katalytische eenheden van RNA is.

Kenmerken

enzymen zijn vaak bolvormig. Zij kunnen afzonderlijk of als subeenheid in een complex voorkomen. Ze zijn vaak groter dan hun substraten. Terwijl groot ten opzichte van hun substraten, is slechts een klein deel van een enzym direct betrokken bij katalyse. Deze plaats betrokken bij katalyse wordt bedoeld als de katalytische plaats. Een andere plaats in een enzymstructuur is de bindingsplaats waardoor het substraat reageert of aan bindt. De katalytische plaats en de bindingsplaats vormen de actieve plaats van het enzym. De allosteric plaats van het enzym verwijst naar de plaats waar een andere molecule aan veroorzakend het enzym kan binden om zijn bouw te veranderen, die dan tot zijn verhoging of daling van zijn activiteit leidt. Er zijn twee belangrijke types van moleculen die enzymactiviteit moduleren: (1) inhibitors en (2) activators. Remmers zijn moleculen die de enzymatische activiteit remmen of verminderen. Activatoren zijn moleculen die enzymatische activiteit stimuleren of verhogen. Anderen die de activiteit van enzymen kunnen beïnvloeden, zijn de denatureringsmiddelen (chaotropische middelen). Blootstelling aan temperatuur en pH voorbij de optimale omstandigheden leiden tot de denaturatie van het enzym. Denaturatie zorgt ervoor dat het enzym zijn structuur en katalytische eigenschappen verliest. De structuur van het enzym is cruciaal voor zijn functie. De specificiteit van een enzym is gebaseerd op zijn unieke 3D structuur.

typen

enzymen worden gewoonlijk geclassificeerd en benoemd op basis van de reacties die zij katalyseren. De International Union of Biochemistry and Molecular Biology heeft een nomenclatuur voor enzymen ontwikkeld, de EC-nummers. Ze zijn als volgt:

• EC 1 Oxidoreductases: katalyseren oxidatie/reductie reacties
• EC 2 Transferases: overdracht van een functionele groep (bv. een methyl-of fosfaat groep)
• EC 3 Hydrolases: katalysator zijn voor de hydrolyse van verschillende obligaties
• EC 4 Lyases: cleave verschillende obligaties een andere manier dan door hydrolyse en oxidatie
• EC 5 Isomerases: katalyseren isomerisatie veranderingen binnen een enkel molecuul
• EC 6 Ligases: voeg twee moleculen samen met covalente bindingen

gemeenschappelijke biologische reacties

de productie van enzymen door middel van eiwitsynthese omvat transcriptie en vertaling. Binnen de cellen, wordt een enzym geproduceerd door transcriptie en vertaalprocessen. De transcriptie is het proces waardoor mRNA-malplaatje, dat de opeenvolging van aminozuren in de vorm van een trinucleotidecode codeert, van DNA wordt getranscribeerd om een malplaatje voor vertaling te verstrekken. Vertaling is het proces waarbij aminozuren in een specifieke volgorde aan elkaar worden gekoppeld volgens de regels die door de genetische code worden gespecificeerd. Het bestaat uit vier fasen: (1) activering (het aminozuur is covalent gebonden aan tRNA), (2) initiatie (de kleine subeenheid van het ribosoom bindt aan het einde van 5′ van mRNA met behulp van initiatiefactoren), (3) verlenging (de volgende aminoacyl-tRNA in lijn bindt aan het ribosoom samen met GTP en een verlengingsfactor), en (4) beëindiging (de a-plaats van het ribosoom ziet een eindcodon onder ogen). De nieuw gevormde proteïnesstructuur zal verdere processen ondergaan, zoals post-translationele modificatie en vouwen.

net als elke katalysator zou een enzym een chemische reactie kunnen versnellen zonder het evenwicht van een reactie te veranderen. Het betekent dat een katalysator niet wordt verbruikt in een reactie. Niettemin, verschilt een enzym van niet-biologische katalysatoren in het zijn veel specifieker. Voordat een enzym een reactie kan katalyseren, moet het eerst aan zijn substraat binden. Volgens het geïnduceerde fit model voorgesteld door Daniel Koshland in 1958, ondergaat het enzym een nieuwe vorm aangezien het met zijn substraat in wisselwerking staat, terwijl het substraat ook lichtjes van vorm kan veranderen zodat zij uiteindelijk in elkaar passen. Het enzym versnelt een biologisch proces door de activeringsenergie te verlagen. Het doet dit (1) door de overgangstoestand te stabiliseren, (2) door een alternatieve route te bieden, en/of (3) door de bodemtoestand van het substraat te destabiliseren.sommige enzymen hebben niet-eiwitmoleculen, cofactoren genoemd, nodig voor hun katalytische activiteiten. De cofactor kan organisch of anorganisch zijn. Cofactoren binden zich gewoonlijk aan de actieve plaats van het enzym. Wanneer de cofactor ongebonden is, wordt het enzym aangeduid als apoenzym; wanneer gebonden, wordt het enzym aangeduid als een holoenzym (nochtans, verwijst het holoenzym ook naar een enzym dat veelvoudige eiwitsubeenheden bevat).

een co-enzym is een molecuul dat chemische groepen transporteert (bv. hydride-ion, fosfaatgroep, acetylgroep, methylgroep, enz.) van het ene enzym naar het andere. De voorbeelden van coenzymes zijn NADH, NADPH, ATP, FMN (flavin mononucleotide), FAD (flavin adenine dinucleotide), TPP (thiamine pyrophosphate), en THF (tetrahydrofolate).

biologische functies

enzymen zijn biologische katalysatoren. Ze versnellen chemische reacties. Bijna alle metabolische processen gebruiken enzymen om de omzetting van substraten in producten te versnellen. Enzymen versnellen de reactiesnelheid ongeveer een miljoen keer sneller dan een proces zonder enzym.

etymologie

• Duits enzym, Middeleeuws Grieks enzūmos, (gezuurd)

verwante termen:

• Condenserend enzym
• D-enzym
• Deamidizing enzymen
• Defect enzym
• spijsverteringsenzymen
• Disproportionating enzym
• restrictie-enzym Ecori
• Enzym defect
• Enzyme-remmers
• Enzym-vermenigvuldigd immunoassay techniek
• Hydrolytische enzym
• Lysosomal enzymen
• Appelzuur enzym
• Marker enzym
• Wijziging enzym
• Oude gele enzym
• Proteolytische enzymen
• Repressible enzym
• het Splitsen van enzymen
• Terminal naast enzym

Zie ook

• katalysator
• eiwit