Ένζυμα: τι είναι, παραδείγματα και ταξινόμηση

Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που καταλύουν χημικές αντιδράσεις που εμφανίζονται στα ζωντανά όντα.

Αυτοί επιταχύνει την ταχύτητα των αντιδράσεων, που συμβάλλει στο μεταβολισμό. Χωρίς ένζυμα, πολλές αντιδράσεις θα ήταν εξαιρετικά αργές.

Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, τα ένζυμα δεν αλλάζουν τη σύνθεσή τους και επίσης δεν καταναλώνονται. Έτσι, μπορούν να συμμετάσχουν αρκετές φορές στον ίδιο τύπο αντίδρασης, σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Σχεδόν όλες οι αντιδράσεις κυτταρικού μεταβολισμού καταλύονται από ένζυμα.

Ένα παράδειγμα ενζυματικής δραστηριότητας εμφανίζεται στη διαδικασία πέψης. Χάρη στη δράση του πεπτικά ένζυμα, τα μόρια τροφίμων χωρίζονται σε απλούστερες ουσίες.

Η αποτελεσματικότητα ενός ενζύμου μορίου είναι πολύ υψηλή. Εκτιμάται ότι, εν γένει, ένα μόριο ενζύμου είναι ικανό να μετατρέπει 1000 μόρια υποστρώματος στα αντίστοιχα προϊόντα τους, αυτό σε μόλις 1 λεπτό.

Πώς λειτουργούν;

Κάθε ένζυμο είναι ειδικό για έναν τύπο αντίδρασης. Δηλαδή, δρουν μόνο σε μια συγκεκριμένη ένωση και πραγματοποιούν πάντα τον ίδιο τύπο αντίδρασης.

Η ένωση στην οποία δρα το ένζυμο ονομάζεται γενικά υπόστρωμα. Η μεγάλη ειδικότητα ενζύμου-υποστρώματος σχετίζεται με το τρισδιάστατο σχήμα και των δύο.

Το ένζυμο συνδέεται με ένα μόριο υποστρώματος σε μια συγκεκριμένη περιοχή που ονομάζεται ιστότοπος συνδέσμου. Για αυτό, τόσο το ένζυμο όσο και το υπόστρωμα υφίστανται μια αλλαγή διαμόρφωσης ώστε να ταιριάζει.

Ταιριάζουν απόλυτα σαν τα κλειδιά στις κλειδαριές. Αυτή η συμπεριφορά ονομάζεται Θεωρία κλειδώματος κλειδιού.

Λειτουργία του μοντέλου Key-Lock

Μεταξύ των παραγόντων που μεταβάλλουν τη δραστηριότητα των ενζύμων είναι:

• Θερμοκρασία: Η θερμοκρασία ρυθμίζει τον ρυθμό αντίδρασης. Εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να μετουσιώσουν τα ένζυμα. Κάθε ένζυμο λειτουργεί σε ιδανική θερμοκρασία.
• pH: Κάθε ένζυμο έχει εύρος pH που θεωρείται ιδανικό. Μέσα σε αυτές τις τιμές η δραστηριότητα είναι μέγιστη.
• χρόνος: Όσο περισσότερο το ένζυμο έχει επαφή με το υπόστρωμα, τόσο περισσότερα προϊόντα θα παράγονται.
• Συγκέντρωση ενζύμου και υποστρώματος: Όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση του ενζύμου και του υποστρώματος, τόσο πιο γρήγορα θα είναι η αντίδραση.

Ταξινόμηση

Τα ένζυμα ταξινομούνται στις ακόλουθες ομάδες, ανάλογα με τον τύπο της χημικής αντίδρασης που καταλύουν:

1. Οξειδο-αναγωγάσεις: αντιδράσεις μείωσης οξείδωσης ή μεταφοράς ηλεκτρονίων. Παράδειγμα: Αφυδρογονάσες και Οξειδάσες.
2. Τρανσφεράσες: μεταφορά λειτουργικών ομάδων όπως αμίνη, φωσφορικό άλας, ακύλιο και καρβόξυ. Παράδειγμα: Κινάσες και τρανσαμινάσες.
3. Υδρολάσες: αντιδράσεις υδρόλυσης ομοιοπολικού δεσμού. Παράδειγμα: Πεπτιδάσες.
4. Εκπτώσεις: Αντιδράσεις διάσπασης ομοιοπολικών δεσμών και αφαίρεση μορίων νερού, αμμωνίας και διοξειδίου του άνθρακα. Παράδειγμα: Αφυδατάσες και Δεκαρβοξυλάσες.
5. Ισομεράσες: αντιδράσεις μετατροπής μεταξύ οπτικών ή γεωμετρικών ισομερών. Παράδειγμα: Επιμεράσες.
6. Λιγκάσες: αντιδράσεις σχηματισμού νέων μορίων από τη σύνδεση μεταξύ δύο προϋπάρχοντων. Παράδειγμα: Συνθετάσες.

Παραδείγματα και τύποι

Τα ένζυμα σχηματίζονται από ένα τμήμα πρωτεΐνης, που ονομάζεται αποένζυμο και ένα άλλο μη πρωτεϊνικό μέρος, που ονομάζεται συμπαράγοντας.

Όταν ο συμπαράγοντας είναι οργανικό μόριο, ονομάζεται συνένζυμο. Πολλά συνένζυμα σχετίζονται με βιταμίνες.

Το σύνολο ενζύμων + συμπαράγοντα ονομάζεται ολοένζυμο.

Δείτε μερικά από τα κύρια ένζυμα και τις δράσεις τους:

• καταλάση: αποσυνθέτει υπεροξείδιο του υδρογόνου.
• Πολυμεράση DNA ή αντίστροφη μεταγραφάση: καταλύει την αναπαραγωγή DNA.
• λακτάση: διευκολύνει την υδρόλυση λακτόζης.
• Λιπάση: διευκολύνει την πέψη των λιπιδίων.
• Πρωτεάση: δρουν στις πρωτεΐνες.
• ουρεάση: διευκολύνει την υποβάθμιση της ουρίας.
• Πυαλίνη ή Αμυλάση: δρα στην αποδόμηση του αμύλου στο στόμα, μετατρέποντάς το σε μαλτόζη (μικρότερο μόριο).
• Πεψίνη ή Protease: ενεργεί πρωτεΐνες, τα υποβαθμίζοντας σε μικρότερα μόρια.
• Τρυψίνη: συμμετέχει στη διάσπαση των μη αφομοιωμένων πρωτεϊνών στο στομάχι.

Ένζυμα περιορισμού

Τα ένζυμα περιορισμού ή οι ενδονουκλεάσες περιορισμού παράγονται από βακτήρια.

Είναι σε θέση να κόψουν το DNA σε συγκεκριμένα σημεία.

Μπορούμε να τους θεωρήσουμε μοριακό ψαλίδι. Τα ένζυμα περιορισμού είναι θεμελιώδη για τον χειρισμό του DNA.

Γνωρίστε επίσης ανασυνδυασμένο DNA.

Ριβόζυμα

Τα ριβοένζυμα είναι μόρια RNA που δρουν σαν ένζυμα. Πολλές χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα μέσα στα κύτταρα καταλύονται από RNA.

Όπως οι πρωτεΐνες που δρουν ως ένζυμα, αυτά τα μόρια RNA επιταχύνουν την ταχύτητα ορισμένων χημικών αντιδράσεων.

Είναι επίσης ιδιαίτερα υποστρώματα και παραμένουν ανέπαφα χημικά μετά την αντίδραση.

Η απόδοση αυτών των ριβοζύμων συνδέεται με διάφορα στάδια του σύνθεση πρωτεϊνών στα κύτταρα.

Διαβάστε επίσης:

• Μεταβολισμός κυττάρων
• Πέψη