Razlika između verzija stranice "Enzim"

[[Datoteka:Aconitase center 7ACN.png|mini|palac|300px|lijevo|Precizna mjesta vezanja enzima za podlogu i kofaktor.<br>Struktura dijela [[mitohondrija|mitohondrijakemitohondrijske]] [[Akonitaza|akonitaze]]: katalitski centar sa Fe₄S₄ klasterom (sredina, dolje) izocitrata (ICT) (Enzim prstenasto okružuje narednu aminokiselinu enzima)]]

[[Datoteka:Hexokinase induced fit.svg| mini|500px[alt=Heksozakinaza je prikazana kao neprozirna površina s izraženim otvorenim obavezujućim rascjepom pored nevezane podloge (gore) i isti enzim s zatvorenijim rascjepom koji okružuje vezanu podlogu (dno) | Enzim mijenja oblik po mjeri vezujućeg oblika podloge u kompleks enzim-supstrat kompleks.<br> [[S heksozakinaza ]] ima veliko inducirano prilagodbeno mjesto koje zatvara preko podloge [[adenozintrifosfat]]a i [[ksiloza|ksiloze]]. <br>Vezivanja su u plavoj, podloge u crnoj a [[magnezij | Mg²⁺]] kofaktor u žutoj boji ({{PDB|2E2N}})]]

Molekule enzima su obično mnogo veća od molekula njihove podloge. Veličine se kfeću u rasponu od samo 62 ostatka [[aminokiselina]], za monomer [[oksalokrotonat tautomeraza|4-oksalokrotonat tautomerazu]], do više od 2,500 ostataka u sintezi životinjskih [[masne kiseline| masnih kiselina]]. Samo mali dio njihove strukture (oko 2-4 aminokiselina) je direktno uključeni u katalizu: katalitsko mjesto, koje se nalazi pored jednog ili više [[mjesto vezivanja|mjesta vezivanja]], gdje ostaci orijentiraju podlogu. Katalitsko mjesto i obavezujuće mjesto zajedno čine [[aktivno mjesto]] enzima Preostali veći dio strukture enzima služi za održavanje precizne orijentacije i dinamike djelovanja aktivnog mjesta.

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|konformacijsskukonformacijsku 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]].

Prije nego što počnu katalizirati bilo koju hemijsku reakciju, enzimi se moraju vezati za njihovu podloga. Enzimi su obično vrlo specifični za određene podloge, za koje se vežu a zatim kataliziraju hemijske reakcije. Specifičnost se postiže obavezujućom prazninom (usjekom) koji je komplementarnog oblika, za popunjenjavanje i [[hidrofilnost|hidrofilnom]] /[[hidrofobnost| hidrofobnom]] izboćinomizbočinom podloge. Enzimi stoga mogu razlikovati vrlo slične molekulamolekule materijala koji su [[hemoselektivnost|hemoselektivne]], [[regioselektivnost|regioselectivneregioselektivne]] i [[stereospecifičnost|tereospecifičnestereospecifične]].<ref>{{cite journal | vauthors = Jaeger KE, Eggert T | title = Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 15 | issue = 4 | pages = 305–13 | date = August 2004 | pmid = 15358000 | doi = 10.1016/j.copbio.2004.06.007}}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Shevelev IV, Hübscher U | title = The 3' 5' exonucleases | journal = Nature Reviews Molecular Cell Biology | volume = 3 | issue = 5 | pages = 364–76 | date = May 2002 | pmid = 11988770 | doi = 10.1038/nrm804 }}</ref><ref name = "Stryer_2002"/><ref>{{cite journal | vauthors = Zenkin N, Yuzenkova Y, Severinov K | title = Transcript-assisted transcriptional proofreading | journal = Science | volume = 313 | issue = 5786 | pages = 518–20 | date = July 2006 | pmid = 16873663 | doi = 10.1126/science.1127422 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Ibba M, Soll D | title = Aminoacyl-tRNA synthesis | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 69 | pages = 617–50 | pmid = 10966471 | doi = 10.1146/annurev.biochem.69.1.617}}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Rodnina MV, Wintermeyer W | title = Fidelity of aminoacyl-tRNA selection on the ribosome: kinetic and structural mechanisms | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 70 | pages = 415–35 | pmid = 11395413 | doi = 10.1146/annurev.biochem.70.1.415 }}</ref><ref name=Tawfik10>{{cite journal | vauthors = Khersonsky O, Tawfik DS | title = Enzyme promiscuity: a mechanistic and evolutionary perspective | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 79 | pages = 471–505 | pmid = 20235827 | pmc = | doi = 10.1146/annurev-biochem-030409-143718 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = O'Brien PJ, Herschlag D | title = Catalytic promiscuity and the evolution of new enzymatic activities | journal = Chemistry & Biology | volume = 6 | issue = 4 | pages = R91-R105 | date = April 1999 | pmid = 10099128 | doi = 10.1016/S1074-5521(99)80033-7 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Fischer E | year = 1894 | title = Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme | language = German | trans_title = Influence of configuration on the action of enzymes | journal=Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin | volume = 27 | issue = 3 | pages = 2985–93 | url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90736r/f364.chemindefer|doi=10.1002/cber.18940270364}})</ref><ref name="Stryer_2002" /><ref name="Cooper_2000">{{cite book |author = Cooper GM | title = The Cell: a Molecular Approach | date = 2000 | publisher = ASM Press | location = Washington (DC ) | isbn = 0-87893-106-6 | edition = 2nd | chapter = Chapter 2.2: The Central Role of Enzymes as Biological Catalysts | chapterurl = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9921/}}</ref>

U [[1958]]. , [[Daniel Koshland]] je predložio izmjenu modela brava-ključ: pošto su enzimi prilično fleksibilne strukture, aktivno mjesto kontinuirano preoblikuje interakcije s podlogom kao i podloga u interakciji s enzimom. Kao rezultat toga, za podlogu se aktivno mjesto ne veže čvrsto; aminokiseline su [[bočna lanac| bočnim lancima]], koji čine aktivna mjesta, su ukalupljene u precizne pozicije koje enzimu omogućavaju da obavlja svoju katalitsku funkciju. U nekim slučajevima, kao što je [[glikosidaza]], [[molekula]] supstrata također neznatno mijenja oblik kako bi ušla u aktivno mjesto. Tu se nastavlja mijenjati dok se supstrat ne veže potpuno, kada se određuje konačni oblik punjača. Indukcija najpovoljnijeg oblika može povećati vjernodostojnost molekulskog prepoznavanja u prisustvu konkurencije i događaja u mehanizmu konformacijske korekture.

Enzimi nisu krute, statičkiestrukturestatičke strukture; umjesto toga, oni imaju komplekskompleksne 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|AllosternaAlosterna regulacija }}

Proizvodnju enzima ([[transkripcija]]) i [[translacija]] odgovarajućih [[gen]]a ćelija može povećati ili umanjiti, kao odgovor na promjene u njenom okruženju. Ovaj oblik [[regulacija gena|regulacije gena]] se zove [[indukcija enzima]]. Naprimjer, [[bakterije]] mogu postati [[rezistentnost|otporne]] na [[antibiotik]]e kao što je [[penicilin]], jer enzim pod nazivom beta-[[laktamaza]] izazva hidrolizu ključnog [[beta-laktamski prsten|beta-laktamskog prstena]] unutar molekule penicilina. Drugi primjer dolazi od enzima u [[jetra|jetri ]] koji se zovi [[citohtom oksidaza|citohrom P450 oksidaze]], koji su važni u [[metabolizam|metabolizmu]] lijekova. Indukcija ili inhibicija ovih enzima može izazvati interakcije lijekova. Razina enzima može biti regulirana promjenom stope degradacije enzima.

Enzimi mogu djelovati u procesima diobe, u cijeloj ćeliji ili u različitim putevima metabolizma koji se javljaju u različitim ćelijskim dijelovima i strukturama. Naprimjer, [[masne kiseline]] sintetizira jedan set enzima u citosolu, [[endoplazmatičnog retikulum|endoplazmatskom retikulumu]] i [[Golgijev aparat|Golgijevom aparatu]], koristeći različite skupove enzima kao izvore energije u [[mitohondrija]]ma , putem [[oksidacija|β-oksidacije]]. Osim toga, kod ljudi, enzimi različitih dijelova može promijeniti stepen [[proton]]acije (u [[citoplazma|citoplazmi]] neutralan i u [[lizosom]]imaa kiseo) ili oksidativne upotrebe, npr. oksidirajući u [[periplazma|periplazmi]] ili reduciranja u [[citoplazma| citoplazmi]], što opet utiče na aktivnost enzima.

U [[eukarioti|višećelijske eukariota]], ćelije u različitim organima i tkivima imaju različite obrasce [[ekspresija gena|ekspresije gena]] i stoga imaju različite skupove enzima (poznate kao [[izoenzim]]i) koji su na raspolaganju za [[metabolizam|metaboličke reakcije]]. Ovo daje mehanizam za reguliranje ukupnog metabolizma u organizmu. Naprimjer, [[heksozakinaza]], prvi enzim u [[glikoliza|glikoliznom putu]], ima specijalizirani oblik koji se zove [[glukokinaza]] , izražene u [[jetra| jetri]] i [[pankreas|gušterači]] i ima niži afinitet za glukozu. Međuzim, još uvijek je osjetljiviji na nivo glukozu. Ovaj enzim je uključen u kontrolu [[šećer| šećera u krvi]] i reguliranje i proizvodnju [[insulin]]a.

Pošto su enzimi od suštinske važnosti za strogu kontrolu aktivnosti za održavanje [[homeostaza|homeostaze]], bilo koji kvar ([[mutacija]], hiperprodukcija, nedovoljna ili [[delecija (genetika)|delecija]]) jednog kritičnog enzima može dovesti do nasljednih bolesti. Kvar samo jedne vrste enzima, od hiljada vrsta koji su prisutni u ljudskom tijelu, može biti fatalan. Primjer fatalne [[genetika|genetički]] uvjetovane bolesti zbog enzimske insuficijencije je [[Tay-Sachsova bolest]], u kojoj pacijenti nemaju enzim [[heksosaminidaza| heksosaminidazu]].

Drugi način poremećaja funkcije enzima može uzrokovati bolesti koje su posljedica [[mutacija| geminativnih mutacija]] [[gen]]a koji kodiraju enzime [[reparacija DNK|reparacije DNK]]. Nedostatak ovih enzima izazva rak jer ćelije su manje sposobne da poprave mutacija u njihovom [[genom]]u. To uzrokuje sporo akumuliranmje mutacija, a rezultat je razvoj [[kancer|raka ]]. Jedan primjer nasljednog sindrom s je ''[[Xeroderma pigmetosum]]'', što dovodi razvoja [[rak kože|raka kože]], u odgovoru čak i na minimalno izlaganje [[UV zračenje|ultraljubičastom svjetlu]].