Enzymen zijn eiwitten die chemische reacties katalyseren die in levende wezens voorkomen.
Ze de snelheid van reacties versnellen, die bijdraagt aan de stofwisseling. Zonder enzymen zouden veel reacties extreem traag verlopen.
Tijdens de reactie veranderen de enzymen niet van samenstelling en worden ze ook niet geconsumeerd. Zo kunnen ze in korte tijd meerdere keren deelnemen aan hetzelfde type reactie.
Bijna alle cellulaire metabolismereacties worden gekatalyseerd door enzymen.
Een voorbeeld van enzymactiviteit vindt plaats in het verteringsproces. Dankzij de actie van spijsverteringsenzymen, worden voedselmoleculen afgebroken tot eenvoudigere stoffen.
De efficiëntie van een enzymmolecuul is erg hoog. Geschat wordt dat een enzymmolecuul in het algemeen in staat is om in slechts 1 minuut 1000 substraatmoleculen om te zetten in hun respectievelijke producten.
Hoe werken ze?
Elk enzym is specifiek voor een type reactie. Dat wil zeggen, ze werken alleen op een bepaalde verbinding en voeren altijd hetzelfde type reactie uit.
De verbinding waarop het enzym inwerkt, wordt in het algemeen genoemd substraat. De grote enzym-substraatspecificiteit houdt verband met de driedimensionale vorm van beide.
Het enzym bindt aan een substraatmolecuul in een specifiek gebied genaamd link site. Hiervoor ondergaan zowel het enzym als het substraat een verandering in conformatie voor de fitting.
Ze passen perfect als sleutels in sloten. Dit gedrag heet Key-Lock-theorie.
Werking van het Key-Lock-model
Onder de factoren die de activiteit van enzymen veranderen, zijn:
- Temperatuur: Temperatuur conditioneert de reactiesnelheid. Extreem hoge temperaturen kunnen enzymen denatureren. Elk enzym werkt bij een ideale temperatuur.
- pH: Elk enzym heeft een pH-bereik dat als ideaal wordt beschouwd. Binnen deze waarden is de activiteit maximaal.
- Tijd: Hoe langer het enzym contact heeft met het substraat, hoe meer producten er worden geproduceerd.
- Enzym- en substraatconcentratie: Hoe hoger de concentratie van enzym en substraat, hoe sneller de reactie zal zijn.
Classificatie
Enzymen worden ingedeeld in de volgende groepen, afhankelijk van het type chemische reactie die ze katalyseren:
- Oxido-reductasen: oxidatie-reductie- of elektronenoverdrachtsreacties. Voorbeeld: dehydrogenasen en oxidasen.
- Overdrachten: overdracht van functionele groepen zoals amine, fosfaat, acyl en carboxy. Voorbeeld: kinasen en transaminasen.
- Hydrolasen: hydrolysereacties van covalente bindingen. Voorbeeld: Peptidasen.
- Liases: Covalente bindingsverbrekende reacties en de verwijdering van water-, ammoniak- en kooldioxidemoleculen. Voorbeeld: dehydratasen en decarboxylasen.
- Isomerasen: interconversiereacties tussen optische of geometrische isomeren. Voorbeeld: Epimerasen.
- Ligasen: reacties van vorming van nieuwe moleculen uit de link tussen twee reeds bestaande. Voorbeeld: Synthetasen.
Voorbeelden en typen
Enzymen worden gevormd door een eiwitdeel, de apo-enzym en een ander niet-eiwit deel, genaamd de cofactor.
Wanneer de cofactor een organisch molecuul is, wordt het genoemd co-enzym. Veel co-enzymen zijn gerelateerd aan: vitamines.
De verzameling enzym + cofactor heet is holo-enzym.
Bekijk enkele van de belangrijkste enzymen en hun acties:
- katalase: ontleedt waterstofperoxide;
- DNA-polymerase of reverse transcriptase: katalyseert DNA-duplicatie;
- lactase: vergemakkelijkt de hydrolyse van lactose;
- lipase: vergemakkelijkt de vertering van lipiden;
- protease: werken op eiwitten;
- urease: vergemakkelijkt de afbraak van ureum;
- Pthyalin of Amylase: werkt in op de afbraak van zetmeel in de mond en zet het om in maltose (kleinste molecuul);
- Pepsine of protease: handelt in op eiwitten, waardoor ze worden afgebroken tot kleinere moleculen;
- Trypsine: neemt deel aan de afbraak van onverteerde eiwitten in de maag.
Restrictie-enzymen
Restrictie-enzymen of restrictie-endonucleasen worden geproduceerd door bacteriën.
Ze zijn in staat om DNA op specifieke punten te knippen.
We kunnen ze beschouwen als moleculaire scharen. Restrictie-enzymen zijn fundamenteel voor de manipulatie van DNA.
Weet ook over recombinant DNA.
ribozymen
Ribozymen zijn RNA-moleculen die werken als enzymen. Veel chemische reacties die plaatsvinden in cellen worden gekatalyseerd door RNA.
Net als eiwitten die als enzymen werken, versnellen deze RNA-moleculen de snelheid van bepaalde chemische reacties.
Ze zijn ook zeer substraatspecifiek en blijven na de reactie chemisch intact.
De prestatie van deze ribozymen is gekoppeld aan verschillende stadia van eiwitsynthese in de cellen.
Lees ook over:
- celmetabolisme
- Spijsvertering
