Recenserad av: Todd Smith, PhD

Definition

substantiv
plural: enzymer
en·zyme, uignza uigm
(biokemi) a biomolekyl som fungerar som katalysator för att påskynda specifika kemiska reaktioner. Enzymer är antingen proteiner eller RNA (ribozymer) molekyler.

översikt

ett enzym är en biomolekyl som kan syntetiseras biologiskt (naturligt förekommande) eller genom andra processer (syntetiskt). Dess huvudsakliga funktion är att fungera som en katalysator som påskyndar en viss kemisk reaktion utan att själv förändras i processen. Enzymer är vanligtvis proteinmolekyler med en karakteristisk sekvens av aminosyror som viks för att producera en specifik tredimensionell struktur, vilket ger molekylen unika egenskaper.

proteiner är en av de viktigaste biomolekylerna; de andra är kolhydrater (särskilt polysackarider), lipider och nukleinsyror. Enzymer som är proteiner i naturen består av polymerer av aminosyror. Aminosyrorna förenas med peptidbindningar. Typen och sekvensen av aminosyror i ett enzymprotein kodas av DNA i cellen som producerar dem. Även om inte alla enzymer är proteiner, är inte alla proteiner enzymer också. Enzymer som inte är proteinhaltiga i naturen exemplifieras av ribozymer. Ett ribozym är ett enzym tillverkat av RNA snarare än ett protein. Ett exempel på ett ribozym är i ribosomen, som är ett komplex av protein och katalytiska RNA-enheter.

egenskaper

enzymer är ofta globulära. De kan förekomma ensamma eller som en underenhet i ett komplex. De är ofta större än deras substrat. Medan stor i förhållande till deras substrat är endast en liten del av ett enzym direkt involverat i katalys. Denna webbplats som är involverad i katalys kallas den katalytiska platsen. En annan plats i en enzymstruktur är bindningsstället genom vilket substratet reagerar eller binder till. Den katalytiska platsen och bindningsstället utgör enzymets aktiva plats. Den allosteriska platsen för enzymet hänvisar till den plats där en annan molekyl kan binda till att få enzymet att ändra sin konformation, vilket sedan leder till dess ökning eller minskning av dess aktivitet. Det finns två huvudtyper av molekyler som modulerar enzymaktivitet: (1) hämmare och (2) aktivatorer. Hämmare är molekyler som hämmar eller minskar enzymatisk aktivitet. Aktivatorer är molekyler som stimulerar eller ökar enzymatisk aktivitet. Andra som kan påverka enzymernas aktivitet är denaturanterna (chaotropa medel). Exponering för temperatur och pH utöver de optimala förhållandena leder till denaturering av enzymet. Denaturering gör att enzymet förlorar sin struktur och katalytiska egenskaper. Enzymets struktur är avgörande för dess funktion. Specificiteten hos ett enzym är baserat på dess unika 3D-struktur.

typer

enzymer klassificeras vanligtvis och namnges efter de reaktioner de katalyserar. International Union of Biochemistry and Molecular Biology har utvecklat en nomenklatur för enzymer, EG-nummer. De är följande:

• EC 1 oxidoreduktaser: katalysera oxidations – /reduktionsreaktioner
• EC 2 transferaser: överför en funktionell grupp (t. ex. en metyl-eller fosfatgrupp)
• EC 3 hydrolaser: katalysera hydrolysen av olika bindningar
• EC 4 Lyaser: klyva olika bindningar med andra medel än hydrolys och oxidation
• EC 5 Isomeraser: katalysera isomeriseringsförändringar inom en enda molekyl
• EC 6 ligaser: gå med i två molekyler med kovalenta bindningar

vanliga biologiska reaktioner

produktionen av enzymer genom proteinsyntes innefattar transkription och översättning. Inom cellerna genereras ett enzym genom transkription och översättningsprocesser. Transkription är den process genom vilken mRNA-mall, som kodar för sekvensen av aminosyror i form av en trinukleotidkod, transkriberas från DNA för att tillhandahålla en mall för översättning. Översättning är den process där aminosyror är kopplade ihop i en specifik ordning enligt de regler som anges av den genetiska koden. Den består av fyra faser: (1) aktivering (aminosyran är kovalent bunden till tRNA), (2) initiering (den lilla underenheten av ribosomen binder till 5′-änden av mRNA med hjälp av initieringsfaktorer), (3) förlängning (nästa aminoacyl-tRNA i linje binder till ribosomen tillsammans med GTP och en förlängningsfaktor) och (4) avslutning (A-platsen för ribosomen står inför ett stoppkodon). Den nybildade proteinstrukturen kommer att genomgå ytterligare processer, t.ex. post-translationell modifiering och vikning.

I likhet med vilken katalysator som helst skulle ett enzym kunna påskynda en kemisk reaktion utan att ändra jämvikten i en reaktion. Det betyder att en katalysator inte konsumeras i en reaktion. Ändå skiljer sig ett enzym från icke-biologiska katalysatorer genom att vara mycket mer specifikt. Innan ett enzym kan katalysera en reaktion måste det binda till dess substrat först. Enligt den inducerade passningsmodellen som föreslagits av Daniel Koshland 1958 genomgår enzymet omformning när det interagerar med dess substrat medan substratet också kan ändra form något så att de så småningom passar in i varandra. Enzymet påskyndar en biologisk process genom att sänka aktiveringsenergin. Det gör det (1) genom att stabilisera övergångstillståndet, (2) genom att tillhandahålla en alternativ väg och/eller (3) genom att destabilisera substratets marktillstånd.
vissa enzymer kräver icke-proteinmolekyler som kallas kofaktorer för deras katalytiska aktiviteter. Kofaktorn kan vara organisk eller oorganisk. Kofaktorer binder vanligtvis till enzymets aktiva plats. När kofaktorn är obunden kallas enzymet apoenzym; när det är bundet kallas enzymet ett holoenzym (holoenzym hänvisar emellertid också till ett enzym som innehåller flera proteinunderenheter).

ett koenzym är en molekyl som transporterar kemiska grupper (t.ex. hydridjon, fosfatgrupp, acetyl grupp, metylgrupp, etc.) från ett enzym till ett annat. Exempel på koenzymer är NADH, NADPH, ATP, FMN (flavinmononukleotid), FAD (flavinadenindinukleotid), TPP (tiaminpyrofosfat) och THF (tetrahydrofolat).

biologiska funktioner

enzymer är biologiska katalysatorer. De påskyndar kemiska reaktioner. Nästan alla metaboliska processer använder enzymer för att påskynda omvandlingen av substrat till produkter. Enzymer påskyndar reaktionshastigheten ungefär en miljon gånger snabbare över en process utan ett enzym.

etymologi

• tyska enzym, medeltida grekiska enzicmos, (syrad)

relaterade termer:

• kondenserande enzym
• d-enzym
• Deamidiserande enzymer
• Defektenzym
• Digestive Enzymer
• Ecori restriktionsenzym
• enzymdefekt
• enzymhämmare
• enzym-multiplicerad immunanalysteknik
• Hydrolytiskt enzym
• lysosomala enzymer
• Äppelenzym
• Markörenzym
• Modifieringsenzym
• gammalt gult enzym
• proteolytiska enzymer
• Repressibelt enzym
• splittrande enzymer
• terminaltillsatsenzym

se även

• katalysator
• protein