Struktura in delovanje encima

Encimi so beljakovine, ki olajšajo celični presnovni proces z zniževanjem ravni aktivacijske energije (Ea), da se katalizirajo kemijske reakcije med biomolekuli. Nekateri encimi zmanjšajo aktivacijsko energijo na tako nizke ravni, da dejansko obrnejo celične reakcije. Toda v vseh primerih encimi olajšajo reakcije, ne da bi se spremenili, tako kot gorivo ob uporabi.

Da pride do kemičnih reakcij, se morajo molekule trčiti pod ustreznimi pogoji, ki lahko pomagajo pri ustvarjanju encimov. Na primer, brez prisotnosti ustreznega encima bodo molekule glukoze in fosfati v glukoza-6-fosfatu ostale povezane. Ko pa predstavite encim hidrolaze, molekuli glukoze in fosfata se ločita.

Tipična molekulska teža encima (celotna atomska teža molekulskih atomov) se giblje od približno 10 000 do več kot milijon. Majhno število encimov dejansko niso beljakovine, ampak so sestavljene iz majhnih katalitičnih molekul RNA. Drugi encimi so multiproteinski kompleksi, ki obsegajo več posameznih beljakovinskih podenot.

Medtem ko mnogi encimi katalizirajo reakcije Nekateri sami zahtevajo dodatne neproteinske komponente, imenovane "kofaktorji", ki so lahko anorganski ioni, kot je Fe²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺ali Zn²⁺ali so lahko sestavljeni iz organskih ali metalo-organskih molekul, znanih kot "koencimi."

Večina encimov je razvrščena v naslednje tri glavne kategorije glede na reakcije, ki jih katalizirajo:

• Oksidoreduktaze katalizirajo oksidacijske reakcije, v katerih elektroni prehajajo iz ene molekule v drugo. Primer: alkohol dehidrogenaza, ki alkohole pretvori v aldehide ali ketone. Ta encim naredi alkohol manj strupen, saj ga razgrajuje, poleg tega pa igra ključno vlogo v procesu fermentacije.
• Transferaze katalizirajo prenos funkcionalne skupine iz ene molekule v drugo. Primarni primeri vključujejo aminotransferaze, ki katalizirajo razgradnjo aminokislin z odstranitvijo amino skupin.
• Hidrolaz encimi katalizirajo hidrolizo, pri čemer se enojne vezi razgradijo ob izpostavljenosti vodi. Na primer, glukoza-6-fosfataza je hidrolaz, ki odstrani fosfatno skupino iz glukoze-6-fosfata, pri čemer ostane glukoza in H3PO4 (fosforna kislina).

Tri manj pogosti encimi so naslednji:

• Lyases katalizirajo razpad različnih kemičnih vezi na druge načine, razen hidrolize in oksidacije, ki pogosto tvorijo nove dvojne vezi ali obročne strukture. Piruvat dekarboksilaza je primer liza, ki iz piruvata odstranjuje CO2 (ogljikov dioksid).
• Izomeraze katalizirajo strukturne premike v molekulah, kar povzroči spremembe oblike. Primer: ribuloza fosfatna epimeraza, ki katalizira medsebojno pretvorbo ribuloza-5-fosfata in ksiluloza-5-fosfata.
• Ligazi katalizacijska ligacija - kombinacija parov substratov. Na primer, hekokinaze so ligaza, ki katalizira medsebojno pretvorbo glukoze in ATP z glukozo-6-fosfatom in ADP.

Encimi vplivajo na vsakdanje življenje. Encimi, ki jih najdemo v detergentih za perilo, na primer pomagajo razgraditi beljakovine, ki povzročajo madeže, lipaze pa pomagajo raztapljati maščobne madeže. Termotolerantni in kriotolerantni encimi delujejo pri ekstremnih temperaturah, zato so uporabni za industrijske namene procesi, pri katerih so potrebne visoke temperature ali za bioremediacijo, ki se pojavljajo v težkih pogojih, kot so v Arktika.

V prehrambeni industriji encimi pretvarjajo škrob v sladkor, da se sladila pridobivajo iz drugih virov, razen sladkornega trsa. V oblačilni industriji encimi zmanjšujejo nečistoče v bombažu in zmanjšujejo potrebo po potencialno škodljivih kemikalijah, ki se uporabljajo v postopku strojenja usnja.

In nazadnje, industrija plastike nenehno išče načine uporabe encimov za razvoj biorazgradljivih izdelkov.