Razlika između verzija stranice "Enzim"

Prije nego što počnu katalizirati bilo koju [[Hemijska reakcija|hemijsku reakciju]], enzimi se moraju vezivati za njihovu podlogu. 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]] izbočinom podloge. Enzimi stoga mogu razlikovati vrlo slične molekule materijala koji su [[hemoselektivnost|hemoselektivne]], [[regioselektivnost|regioselektivne]] i [[stereospecifičnost|stereospecifične]].<ref name = "Stryer_2002"/><ref name="Stryer_2002" /><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 = Augustaugust 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 = Maymaj 2002 | pmid = 11988770 | doi = 10.1038/nrm804 }}</ref><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 = Julyjuli 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 = Aprilapril 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="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/ | url = https://archive.org/details/cell00geof }}</ref>

Nasuprot tome, neki enzimi ispoljavaju i [[promiskuitet enzima]], koji imaju široku specifičnost i djeluju na niz različitih fiziološki relevantnih podloga. Mnogi enzimi imaju mala mjesta aktivnosti koja su nastala slučajno (tj. [[adaptacija|neutralno]]), što može biti polazište za evolucijski izbor nove uloge.<ref>{{cite journal | vauthors = Koshland DE | title = Application of a Theory of Enzyme Specificity to Protein Synthesis | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 44 | issue = 2 | pages = 98–104 | date = Februaryfebruar 1958 | pmid = 16590179 | pmc = 335371 | doi = 10.1073/pnas.44.2.98 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Vasella A, Davies GJ, Böhm M | title = Glycosidase mechanisms | journal = Current Opinion in Chemical Biology | volume = 6 | issue = 5 | pages = 619–29 | date = Octoberoktobar 2002 | pmid = 12413546 | doi = 10.1016/S1367-5931(02)00380-0}}</ref><ref>{{cite book | last = Boyer | first = Rodney | title = Concepts in Biochemistry | edition = 2nd | publisher = John Wiley & Sons, Inc. | location = New York, Chichester, Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto. | isbn = 0-470-00379-0 | pages=137–8 | chapter = Chapter 6: Enzymes I, Reactions, Kinetics, and Inhibition | year = 2002 | oclc = 51720783 | name-list-format = vanc}}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Savir Y, Tlusty T | title = Conformational proofreading: the impact of conformational changes on the specificity of molecular recognition | journal = PLOS ONE | volume = 2 | issue = 5 | pages = e468 | year = 2007 | pmid = 17520027 | pmc = 1868595 | doi = 10.1371/journal.pone.0000468 | url = http://www.weizmann.ac.il/complex/tlusty/papers/PLoSONE2007.pdf | editor1-last = Scalas | editor1-first = Enrico | name-list-format = vanc | date = | access-date=26. 1. 2016 | archive-url = https://web.archive.org/web/20110514055337/http://www.weizmann.ac.il/complex/tlusty/papers/PLoSONE2007.pdf | archive-date=14. 5. 2011 | url-status = dead }}</ref>

o Iskrivljuju vezane podloge supstrata u njihov prelazni obrazac stanja, kako bi se smanjila energija potrebna da se postigne stanje u tranziciji.<ref name=PMID12947189>{{cite journal | vauthors = Benkovic SJ, Hammes-Schiffer S | title = A perspective on enzyme catalysis | journal = Science | volume = 301 | issue = 5637 | pages = 1196–202 | date = Augustaugust 2003 | pmid = 12947189 | doi = 10.1126/science.1085515 | bibcode = 2003Sci...301.1196B }}</ref>

o Orijentišući podloge u produktivne aranžmana za smanjenje reakcije entropija promjena.<ref name=PMID12947189/> Doprinos ovog mehanizma za katalizu je relativno mali.<ref>{{cite journal | vauthors = Villa J, Strajbl M, Glennon TM, Sham YY, Chu ZT, Warshel A | title = How important are entropic contributions to enzyme catalysis? | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 97 | issue = 22 | pages = 11899–904 | date = Octoberoktobar 2000 | pmid = 11050223 | pmc = 17266 | doi = 10.1073/pnas.97.22.11899 | bibcode = 2000PNAS...9711899V }}</ref>

U primjere [[posttranslacijska modifikacija|posttranslacijskih promjena]] spadaju: [[fosforilacija]], [[miristilacija]] i [[glikolizacija]].<ref name = "Suzuki_2015_8">{{cite book | Suzuki H | title = How Enzymes Work: From Structure to Function | publisher = CRC Press | location = Boca Raton, FL | year = 2015 | isbn = 978-981-4463-92-8 | chapter = Chapter 8: Control of Enzyme Activity | pages = 141–69 }}</ref> Naprimjer, u odgovoru na [[insulin]] prilikom fosforilacije učestvuje više enzima, među kojima je i [[glikogen]]ska [[sintaza]], koja pomaže u kontroli sinteze ili raspadu glikogena. Također, omogućuje i ćelijski odgovor na promjene količine [[šećer]]a u [[krv]]i.<ref name = "Doble_2003">{{cite journal | Doble BW, Woodgett JR | title = GSK-3: tricks of the trade for a multi-tasking kinase | journal = Journal of Cell Science | volume = 116 | issue = Pt 7 | pages = 1175–86 | date = Aprilapril 2003 | pmid = 12615961 | pmc = 3006448 | doi = 10.1242/jcs.00384 }}</ref> Još jedan primjer posttranslacijskih promjena je razgradnja polipeptidnih lanaca [[himotripsin]]om, probavnom [[proteaza|proteazom]], koja se proizvodi u neaktivnom obliku kao [[himotripsinogen]] u [[pankreas|gušterači]] i prelazi u [[želudac]] gdje ee aktivira. Ovo zaustavlja enzim iz [[pankreas]]a ili drugih tkiva prije nego što uđe u probavu. Ova vrsta neaktivnih prethodnica enzima je poznata kao [[zimogen]]i ili proenzimi.

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]] sintetiziraju jednu grupu enzima u citosolu, [[endoplazmatičnog retikulum|endoplazmatskom retikulumu]] i [[Golgijev aparat|Golgijevom aparatu]]. Pri tom koriste različite skupove enzima kao izvore energije u [[mitohondrija]]ma, putem [[oksidacija|β-oksidacije]].<ref>{{cite journal | Faergeman NJ, Knudsen J | title = Role of long-chain fatty acyl-CoA esters in the regulation of metabolism and in cell signalling | journal = The Biochemical Journal | volume = 323 | issue = Pt 1 | pages = 1–12 | date = Aprilapril 1997 | pmid = 9173866 | pmc = 1218279 | doi = 10.1042/bj3230001 }}</ref> Kod ljudi, različitih enzimi mogu promijeniti stepen [[proton]]acije (u [[citoplazma|citoplazmi]] bivaju neutralni, a u [[lizosom]]ima kiseli) ili oksidativne upotrebe. Dobar primjer je njihova oksidacija u [[periplazma|periplazmi]] ili njihovo ograničavanje u [[citoplazma|citoplazmi]], što opet utiče na aktivnost enzima.

Kod [[eukarioti|višećelijskih eukariota]], ćelije u različitim organima i tkivima imaju različite obrasce [[ekspresija gena|ekspresije gena]]. Zbog toga imaju različite skupove enzima (poznate kao [[izoenzim]]i), koji su na raspolaganju prilikom [[metabolizam|metaboličkih reakcija]]. Ovo daje mehanizam za podešavanje ukupnog metabolizma u organizmu. Naprimjer, [[heksozakinaza]] koja je prvi enzim u [[glikoliza|glikoliznom putu]], ima posebni oblik koji se zove [[glukokinaza]], izražena u [[jetra|jetri]] i [[pankreas|gušterači]], a ima i niži afinitet za glukozu.<ref>{{cite journal | Kamata K, Mitsuya M, Nishimura T, Eiki J, Nagata Y | title = Structural basis for allosteric regulation of the monomeric allosteric enzyme human glucokinase | journal = Structure | volume = 12 | issue = 3 | pages = 429–38 | date = Marchmart 2004 | pmid = 15016359 | doi = 10.1016/j.str.2004.02.005 }}</ref> Međutim, još uvijek je osjetljiviji na količinu glukoze. Ovaj enzim je uključen u kontrolu [[šećer|šećera u krvi]] i podešavanje prilikom proizvodnje [[insulin]]a.<ref>{{cite journal | Froguel P, Zouali H, Vionnet N, Velho G, Vaxillaire M, Sun F, Lesage S, Stoffel M, Takeda J, Passa P | title = Familial hyperglycemia due to mutations in glucokinase. Definition of a subtype of diabetes mellitus | journal = The New England Journal of Medicine | volume = 328 | issue = 10 | pages = 697–702 | date = Marchmart 1993 | pmid = 8433729 | doi = 10.1056/NEJM199303113281005 }}</ref>

Nedostatak enzima je najćešći kod fenilketonurije. Mnoge različite mutacije jedne aminokiseline u enzimu [[fenilalanin hidroksilaza]], koji katalizira prvi korak u degradaciji [[fenilalanin]]a, dovodi do nagomilavanja fenilalanin ai srodnih proizvoda. Neke mutacije u aktivnom mjestu neposredno ometaju vezivanje i katalizu, ali mnoge su daleko od aktivnog mjesta i smanjuju aktivnost i destabilizaciju strukture proteina ili utiču na pravilnu oligomerizaciju. To može izazvati intelektualnu invalidnost, ako se bolest pravovremeno ne liječi. Drugi primjer je nedostatak [[pseudoholinesteraza|pseudoholinesteraze]], pri kojem je umanjena sposobnost organizma da razgrađuje [[holin|holin esterske]] lijekove. Oralna primjena enzima može da se koristi za liječenje nekih funkcijskih nedostataka enzima, kao što je [[insuficijencija pankreasa]] i [[netolerancija laktoze]].<ref>{{cite journal | Fieker A, Philpott J, Armand M | title = Enzyme replacement therapy for pancreatic insufficiency: present and future | journal = Clinical and Experimental Gastroenterology | volume = 4 | pages = 55–73 | date = 2011 | pmid = 21753892 | pmc = 3132852 | doi = 10.2147/CEG.S17634 }}</ref><ref>{{cite journal | Misselwitz B, Pohl D, Frühauf H, Fried M, Vavricka SR, Fox M | title = Lactose malabsorption and intolerance: pathogenesis, diagnosis and treatment | journal = United European Gastroenterology Journal | volume = 1 | issue = 3 | pages = 151–9 | date = Junejuni 2013 | pmid = 24917953 | pmc = 4040760 | doi = 10.1177/2050640613484463 }}</ref>

Enzimi se koriste u hemijskoj industriji kao i u drugim industrijskim granama, kada su potrebni posebni katalizatori. Enzimi su općenito ograničeni po broju reakcija koje su evoluirale za katalizu, kao i nedostatku stabilnosti u organskim otapalima i na visokim temperaturama. Kao posljedica toga, [[proteinsko inženjerstvo]] je aktivno područje istraživanja i objedinjuje pokušaje stvaranja novih enzima sa širokim svojstvima, bilo po racionalnom dizajnu ili evoluciji ''[[in vitro]]''.<ref>{{cite journal | Renugopalakrishnan V, Garduño-Juárez R, Narasimhan G, Verma CS, Wei X, Li P | title = Rational design of thermally stable proteins: relevance to bionanotechnology | journal = Journal of Nanoscience and Nanotechnology | volume = 5 | issue = 11 | pages = 1759–1767 | date = Novembernovembar 2005 | pmid = 16433409 | doi = 10.1166/jnn.2005.441 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Hult K, Berglund P | title = Engineered enzymes for improved organic synthesis | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 14 | issue = 4 | pages = 395–400 | date = Augustaugust 2003 | pmid = 12943848 | doi = 10.1016/S0958-1669(03)00095-8 }}</ref> Ti napori su sve uspješniji, a nekoliko enzima sada su dizajnirani "od nule" da kataliziraji reakcije koje se ne javljaju u prirodi.<ref>{{cite journal | Jiang L, Althoff EA, Clemente FR, Doyle L, Röthlisberger D, Zanghellini A, Gallaher JL, Betker JL, Tanaka F, Barbas CF, Hilvert D, Houk KN, Stoddard BL, Baker D | title = De novo computational design of retro-aldol enzymes | journal = Science | volume = 319 | issue = 5868 | pages = 1387–91 | date = Marchmart 2008 | pmid = 18323453 | pmc = 3431203 | doi = 10.1126/science.1152692 | bibcode = 2008Sci...319.1387J }}</ref>

| style="border-top:solid 3px #aaa;"|Razlaganje celuloze u [[šećer]]e koji mogu fermentirati za proizvodnu celuloznog [[etanol]]a<ref name="cheng">{{cite journal | Sun Y, Cheng J | title = Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review | journal = Bioresource Technology | volume = 83 | issue = 1 | pages = 1–11 | date = Maymaj 2002 | pmid = 12058826 | doi = 10.1016/S0960-8524(01)00212-7 }}</ref>

| style="border-top:solid 3px #aaa;"|Otklanjanje proteina, škroba i masti ili uljnih boja sa odjeće i posuđa<ref name="Kirk">{{cite journal | Kirk O, Borchert TV, Fuglsang CC | title = Industrial enzyme applications | journal = Current Opinion in Biotechnology | date = Augustaugust 2002 | volume = 13 | issue = 4 | pages = 345–351 | doi = 10.1016/S0958-1669(02)00328-2}}</ref>

| Proizvodnja [[sir|sira Camembert]] i [[plavi sir|plavih sireva]], kao što je [[Roquefort]]<ref>{{cite journal | Molimard P, Spinnler HE | title = Review: Compounds Involved in the Flavor of Surface Mold-Ripened Cheeses: Origins and Properties | journal = Journal of Dairy Science | date = Februaryfebruar 1996 | volume = 79 | issue = 2 | pages = 169–184 | doi = 10.3168/jds.S0022-0302(96)76348-8}}</ref>

| style="border-top:solid 3px #aaa;"|Proizvodnje [[šećer]]a od [[škrob]]a u pravljenju visoko [[fruktoza|fruktoznog]] [[kukuruz|kukuruznog sirupa]]<ref>{{cite journal | Guzmán-Maldonado H, Paredes-López O | title = Amylolytic enzymes and products derived from starch: a review | journal = Critical Reviews in Food Science and Nutrition | volume = 35 | issue = 5 | pages = 373–403 | date = Septemberseptembar 1995 | pmid = 8573280 | doi = 10.1080/10408399509527706.}}</ref>

| Izbistravanje [[voće|voćnih sokova]] <ref>{{cite journal | Alkorta I, Garbisu C, Llama MJ, Serra JL | title = Industrial applications of pectic enzymes: a review | journal = Process Biochemistry | date = Januaryjanuar 1998 | volume = 33 | issue = 1 | pages = 21–28 | doi = 10.1016/S0032-9592(97)00046-0 }}</ref>

| style="border-top:solid 3px #aaa;"|Otklanjanje [[lignin]]a iz [[natron|natronske pulpe]]<ref>{{cite journal | Bajpai P | title = Application of enzymes in the pulp and paper industry | journal = Biotechnology Progress | volume = 15 | issue = 2 | pages = 147–157 | date = Marchmart 1999 | pmid = 10194388 | doi = 10.1021/bp990013k }}</ref>

| style="border-top:solid 3px #aaa;"|Otklanjanje proteina sa [[kontaktno sočivo|kontaktnih sočiva]] u sprečavanju infekcija<ref>{{cite journal | Begley CG, Paragina S, Sporn A | title = An analysis of contact lens enzyme cleaners | journal = Journal of the American Optometric Association | volume = 61 | issue = 3 | pages = 190–4 | date = Marchmart 1990 | pmid = 2186082 }}</ref>