Razlika između verzija stranice "Enzim"

U [[1877]]., njemački fiziolog [[Wilhelm Kühne]] ([[1837]].-[[1900]].) prvi je koristio termin '''''enzim''''', koji dolazi iz [[grčki jezik|grčkog]] νζυμον = kvasac, koji opisuje ovaj proces. Riječ enzim je kasnije koristi i kada se tiče neživih materija, kao što su [[pepsin]] , a riječ ''fermentacija'' ili ''previranje'' se koristi kada se odnosi na hemijske aktivnosti u produkciji živih organizama.

 

[[Eduard Buchner]] je [[1897]]. objavio prvi rad na proučavanju kvaščevih ekstrakata. U nizu eksperimenata na Univerzitetu u Berlinu, otkrio je da je šećer fermentira je čak i kad nije bilo svakodnevnog prisustva ćelija kvasca u u smjesi. Enzim koji je izazvao fermentaciju saharoze označio je kao "[[zimaza]]". Godine [[1907]]]., dobio je [[Nobelova nagrada|Nobelovu nagradu za hemiju]] za "njegovo otkriće fermentacije bez ćelija". Nakon Buchnerovog primjera, enzimi se obično nazvaju prema reakciji koju obavljaju, uz [[sufiks]] –'''''aza''''', u kombinaciji s imenom [[podloga (biohemija)|podloge]] (npr. [[laktaza]] je enzim koji cijepa [[laktoza|laktozu]]) ili na vrstu reakcije (npr. [[DNK polimeraza]] katalizira sintezu DNK polimera). U ranim 1900-im, biohemijski identitet enzima je i dalje nepoznat. Mnogi naučnici su primijetili da je enzimska aktivnost bila povezana sa proteinima, ali drugi (kao što je dobitnik Nobelove nagrade [[Richard Willstätter]]) su tvrdili da su proteini samo nosioci za prave enzime i da proteini ''po sebi'' nisu bili sposobni za katalizu. Godine [[1926]]., [[James B. Sumner]] je pokazao da je enzim [[ureaza]] bila čisti protein i [[kristal]]izirao ga; isto je učinio i za enzima [[katalaz]], [[1937]]. Da čisti proteini mogu biti enzimi definitivno su pokazali [[John Howard Northrop]] i [[Wendell Meredith Stanley]], koji su radiči na [[probava|probavnim]] enzimima: [[pepsin]]u ([[1930]].), [[tripsin]]u i [[himotripsinu]. Ova tri naučnika [[1946]]. godine dobili iz Nobelovu nagradu za hemiju.

 

 

Neki enzim, kao neaminokiseline su direktno uključeni u katalizator. Umjesto toga, enzim sadrži mjesta vezanja i orijentacije katalitskog [[kofaktor]]a. Struktura enzima može sadržavati [[alosterna lokacija| alosterne lokacije]], gdje vezanje malog molekula izaziva [[konformacijska promjena|konformacijssku promjenu]], koja povećava ili smanjuje aktivnost. Postoji mali broj molekula [[RNK]], koje se, na osnovu sposobnosti biološke katalize, zovu se [[ribozim]]i, koji mogu djelovati samostalno ili u kompleksu sa proteinima. Najčešći od njih je [[ribosom]], koji je kompleks proteina i katalitske komponente RNK.

==Mehanizam==

===Vezanje podloge===

Na osnovu najpodobnije podloge, enzima mogu mijenjati oblik, da bi se vezali u formiranju kompleksa enzim-supstrat.

 

Da bi objasnio dosljednost specifičnosti enzima, [[1894]]., [[Emil Fischer]] je predložio da i enzim i supstrat posjeduju specifična komplementarne geometrijske oblike koji se međusobno uklapaju –baš jedan u drugi. Ovo se često naziva kao model "ključa". Ovaj rani model objašnjava specifičnost enzima, ali ne i stabilizaciju stanje u tranziciji koje enzimi ostvaruju.

 

o Orijentišući podloge u produktivne aranžman za smanjenje reakcije entropija promjena. Doprinos ovog mehanizma za katalizu je relativno mala. [44]

Enzimi mogu koristiti nekoliko ovih mehanizama istovremeno. Naprimjer, [[proteaza|proteaze]] kao što je [[tripsin]] obavljaju kovalentnu katalizu pomoću [[katalitska trijada|katalitske trijade]], stabilizirajući stanja nagomilavanja u tranziciji pomoću [[oksianionska rupa|oksianionskih rupa]], kompletnu [[hidroliza|hidrolizu]] pomoću orijentacije vode na podlogu.

===Dinamika ===

Enzimi nisu krute, statičkiestrukture; umjesto toga, oni imaju kompleks interne dinamske pokrete, tj. pokrete dijelova strukture enzima, kao što su pojedinačni aminokiselinski ostaci, grupa ostataka koji formiraju [[proteinska petlja|proteinsku petlju]] ili jedinice sekundarne strukture, ili čak čitavu proteinsku domenu. Ovi pokreti dovode do konformacijskih skupnih , malo drugačijih struktura koje interkonvertiraju u međusobnoj ravnoteži. Različita stanja u okviru ove cjeline mogu biti povezana s različitim aspektima funkcije enzima. Naprimjer, različite konformacije enzima [[dihidrofolat reduktaza]] su povezana s vezanjem katalizirane podloge, katalizom, otpuštanjem kofaktora i koracima otpuštanje proizvoda katalitskog ciklusa.

{{Glavni|Allosterna regulacija }}

Alosterna mjesta su džepovi (urezi) na enzimima, za razliku od aktivnog mjeast, koji se vežu za molekule u ćelijskom okruženju. Ove molekule dovode do promjena u konformaciji ili dinamici enzima koji se transduciraju na aktivna mjesta i na taj način utiču na brzinu reakcije enzima. Na taj način, alosterna interakcija može ili inhibirati ili aktivirati enzime. Alosterne interakcije sa metabolitima u uzvodnnim ili nizvodnim metaboličkim putevima uzrokuju povratne informacije enzima, izmjenu aktivnosti enzima prema toku u ostatku puta.

==Kofaktori==

Za ispoljavanje pune aktivnosti, neki enzimi ne trebaju dodatne komponente. Ostalima je za djelovanja neophodno vezanje neproteinske molekule kofaktora. Kofaktori mogu biti [[anorganski spoj|neorganski]] (npr. [[metal]]nih [[ion]]a i klaster [[željezo]]-[[sumpor]]) ili [[organski spoj|organski spojevi]] (npr. [flavin]] i [[hem]]). Organski kofaktori mogu biti [[koenzim]]i, koji su otpušteni iz aktivnog mjesta enzima tokom reakcije ili [[prostetska grupa|protetske grupe]], koje su usko vezane za enzim. Organske protetske grupe mogu biti vezane kovalentno (npr. [[biotin]] u enzimima kao što je [[piruvat karboksilaza]]).

 

Enzimi kojima je potreban kofaktor, ali nemaju granica, nazivaju s ''[[apoenzim]]'' ili ''[[apoprotein]]i''. Enzim zajedno sa kofaktorom, koji su potrebni za aktivnost naziva se ''[[holoenzim]]''i (ili haloenzimi). Termin ''holoenzim''se može primijeniti na enzime koji sadrže više proteinskih podjedinica, kao što je [[DNK polimeraza]]; ovdje kompletni holoenzimski kompleks sadrži sve podjedinice potrebne za aktivnost.

===Koenzim===

Koenzimi su male organske molekule koje mogu biti slabo ili čvrsto vezane za enzim. Koenzimska hemijska grupa je prenosiva sa jednog enzima u drugi. Primjeri uključuju [[NADH]], [[NADPH]] i [[adenozin trifosfat]] (ATP). Neki koenzimi, kao što su [[riboflavin]], [[tiamin]] i [[folna kiselina]], su [[vitamin]]i ili jedinjenja koja se ne mogu sintetizirati u organizmu i moraju se unositi ishrani. Hemijske grupe koje uključuju [[hidrid ]]ni ion (H -) nosi [[NAD]] ili [[NADP]]⁺, [[fosfat]]e ([[adenozin trifosfat]]), a grupu acetil nose [[koenzim]]a A, formil, metenil ili metil grupe [[folna kiselina]] i metil grupa [[adenozin|S-adenozila]].

Stopa reakcije zavisi od [[energija aktivacije|energije aktivacije]] potrebne da se formira [[stanje tranzicije]], koji onda razgrađuje podlogu u proizvode. Enzimi povećavaju stope reakcija smanjenjem energetskog stanja tranzicije. Prvo, vezanje formira niskoenergetski kompleks enzim-supstrat h (ES). Drugo, enzim stabilizira stanje tranzicije tako da zahtijeva manje energije u odnosu na jednokatalitsku reakciju (ES ‡). Na kraju se kompleks enzim-proizvod (EP) disocira da oslobodi proizvod.

 

==Kinetika==

Istraživanja kinetike enzima su išla u pravcu odgovora na pitanje kako se vežu za podloge i pretvaraju ih u proizvode. Podaci o stopama koje se koriste u takvim analizama se obično dobijaju u [[enzimski test|enzimskim testovima]]. U [[1913]]. [[Leonor Michaelis]] i [[Maud Leonora Menten]] su predložili kvantitativnu teoriju kinetike enzima, koja se naziva [[Michaelis-Menten kinetika]]. Najveći doprinos Michaelisa i Mentena je da se enzimska reakcija odvija u dvije faze. U prvoj, podloga se veže reverzibilno za enzim, formirajući kompleks enzim-supstrat. To se ponekad (u njihovu čast) naziva Michaelis-Menten kompleks. Enzim zatim katalizira hemijski korak u reakciji koja oslobađa proizvod. Ovaj rad su dodatno razvili [[G. E. Briggs]] i [[J. B. S. Haldane]], od kojih potiču kinetičke jednadžbe koje su još uvijek, i danas, u širokoj upotrebi.

 

Važna funkcija enzima je u [[probava|digestivnom traktu]] životinja. Enzimi kao što su [[amilaza]] i [[proteaza]] razbijaju velike molekule ([[skrob]] ili [[protein]]e) na manje, tako da se u crijevima mogu apsorbirati. Škrobne molekule, naprimjer, su prevelike da bi se apsorbirale direktno iz crijeva, ali enzimi hidrolizuju njihove lanace u manje molekule, kao što su [[maltoza]] i na kraju [[glukoza]], koja se može upijati. Različiti enzimi vare različite supstance iz hrane. [[Preživari]], koji uzimaju [[biljojed]]nu hranu, mikroorganizmi u crijevima proizvode enzim, [[celulaza]], koji razlaže [[celuloza|celulozu]] ćelijskih zidova biljnih vlakana.

===Metabolizam===

[[Metabolički put]] [[glikoliza|glikolize]] oslobađa energiju konverzijom [[glukoza|glukoze]] u [[piruvat]], preko niza prelaznih [[metabolit][]a. Svaku hemijsku modifikaciju (crvena kutija) obavlja drugi enzim.

===Kontrola aktivnosti ===

Postoji favorizirani glavni načini kontrole aktivnosti enzima u ćeliji.

Drugim molekulama, enzimi mogu biti ili aktivirni ili inhibirani. Naprimjer, krajnji proizvodi metaboličkih puteva su često inhibitori jednog od prvih enzima u njemu. (Obično je prvi korak nepovratan, pod nazivom „sveti korak“). Time se regulira količinu krajnjeg proizvoda odgovarajućeg puta. Takav regulacijski mehanizam se zove [[negativni mehanizam povratne informacije]], jer je iznos krajnjeg proizvoda proizveden regulirano prema vlastitim koncentracijama. Negativni mehanizam povratne informacije može učinkovito prilagoditi brzinu sinteze intermedijarnih metabolita, prema zahtevima ćelijskih potreba. Ovo pomaže efikasnom izdvajanju materijala i ekonomiji energije, a to sprečava višak proizvodnje gotovih proizvoda kao i drugi [[homeostazua|homeostaznih]] podešavanja. Kontrola enzimskih akcija pomaže održavanju stabilnog unutrašnjeg okruženja u živim organizmima.

 

 

==Uključenost u bolesti==

 

[[Fenilalanin hidroksilaza]] ima preko 300 različitih tipova mutacija u cijeloj strukturi, a uzrok je [[fenilketonurija|fenilketonurije]]. [[Fenilalanin]]ske podloge i [[tetrahidrobiopterin]]ski [[koenzim]]u (crno) i Fe²⁺ kofaktor (žuto)]]