Detalji predmeta

• Stanje Polovno

Vrlo dobro očuvano, ima nekih podvučenih rečenica, tvrd povez, omot, Hiromi Šinja

Enzim

Ljudska glioksalaza I. Dva cinkova jona, koja su potrebna da bi enzim funkcionisao, su prikazana kao ljubičaste sfere. Inhibitor enzima S-heksiglutation je prikazan kao prostorno-popunjavajući model, u dva aktivna mesta.

Enzim acetilholinesteraza je enzima koji se nalazi u krvi i nervnim ćelijama
Enzim je biološki katalizator, tj ima moć da utiče na brzinu hemijske reakcije.[1][2]

Enzimi su neophodni kako bi život bio moguć, jer mnoge reakcije koje se odvijaju u ćelijama organizma su previše spore i vodile bi do drugačijih produkata koje organizmu ili nisu potrebni ili bi mu štetili. Kvar, genetičke mutacije, nedovoljna ili povećene proizvodnja, jednog jedinog enzima može da bude bude glavni uzrok teških genetičkih poremećaja. Na primer, poremećaj fenilketonurija je rezultat nedostatka enzima fenilalanin hidroksilaza, koji katalizuje prvi korak u razlaganju amino kiseline fenilalanina. Ako ovaj enzim ne funkcioniše kako treba, i ne razloži amino kiselinu, neograničena proizvodnja fenilalanina vodi do mentalne retardacije. Pored fenilketonurije postoji još čitav niz oboljenja, zajednički nazvanih enzimopatije, čiji je uzrok mutacija gena, a posledica nedostatak nekog enzima.

Kao i svi katalizatori enzimi funkcionišu tako što snižavaju aktivacionu energiju reakcije, i na taj način je ubrzavaju. Enzimi mogu da ubrzaju reakcije na nivou od po nekoliko miliona puta. Enzim, kao svaki katalizator, ostaje nepromenjen reakcijom na koju utiče i to mu omogućava da, kad se jedna reakcija završi, uključi u drugu, potpuno nepromenjen. Takođe enzimi ne utiču na relativnu energiju između reagenata i produkata, tako da ne utiču na ekvilibrijum reakcije. Međutim, ono što enzim odvaja od svih ostalih katalizatora je njihova specifičnost u pogledu stereohemije, hemijske selektivnosti i specifičnosti.

Osnovna ideja enzima je ta da se na enzim povežu molekuli reakcije na koju enzim deluje, stvori se kompleks sastavljen od enzima i molekula koji nije dugoročan, i iz tog kompleksa, odnosno te interakcije, imamo proizvod te rekacije, dok enzim ostaje potpuno nepromenjen reakcijom. Ovo je prikazano grafički:

Enzimi se takođe svakodnevno koriste u produktima kao što su deterdženti za sudove, veš, i razne druge kućne hemikalije.

Danas je poznato više od 5.000 enzima. Nomenklatura enzima nam pomaže pri imenovanju ovog velikog broja enzima, i po njoj enzimima se daje ime koje se završava sa -za, a prefiks je hemijska stupstanca koja transformiše, odnosno na koju enzim utiče. Na primer, enzima koji ima ulogu u DNK replikaciji i koji vrši reakciju polimerizacije molekula DNK se naziva DNK polimeraza.


Sadržaj
1 Istorija
2 3-D Struktura
2.1 Specifičnost
2.1.1 Hipoteza ključa i brave
2.1.2 Hipoteza Indukovanog prilagođavanja
2.2 Kofaktori
3 Termodinamika
4 Kinetika
5 Inhibicija
5.1 Tipovi inhibicije
5.2 Funkcije inhibitora
6 Nomenklatura enzima
7 Upotreba enzima
8 Reference
9 Literatura
10 Spoljašnje veze
Istorija

Purin nukleozid fosforilaza
Termin enzim je poreklom iz grčkog jezika ένζυμο i znači zakiseliti. Krajem 1700. i početkom 1800, naučnici su primetili reakcije koje nastaju varenjem mesa pomoću žučnih kiselina i reakcije koje prate konverzaciju dekstrina u šećer.

Proučavanjem fermentacije šećera u alkohol pomoću kvasca, Luj Paster je došao do zaključka da je fermentacija moguća usled postojanja fermenata u kvascu, za koje je mislio da su prisutne samo u živim organizmima.

1897. Hans i Eduard Buhner su koristili ekstrakte kvasca kako bi fermentisali šećer bez prisustva živih ćelija kvasca. Oni su bili zainteresovani u pravljenje ekstrakata kvasca u medicinske svrhe, i jedan od načina čuvanja, je bio dodavanje velike količine šećera u ekstrakte. Na njihovo iznenađenje, otkrili su da je šećer fermentisan, iako u celoj smesi nije bilo prisutnih živih ćelija kvasca. Termin enzim je korišćen tad prvi put i opisuje supstancu u ekstraktu kvasca koji je doveo do fermentacije šećera.

3-D Struktura
Dugo se smatralo da su svi enzimi po hemijskom sastavu proteini. Međutim, kao što u biohemiji često biva, imamo izuzetak u vidu nekoliko vrsta ribonukleinskih kiselina (RNK) koje se specifično nazivaju ribozimi. Smatra se da su RNK verovatno bile i prvi katalizatori u evoluciji žive materije.

Što se proteinskih enzima tiče, a oni čine veliku većinu enzima u ljudskom telu, njihova fukncija je kao i kod drugih proteina, određena strukturom. Enzim može biti:

Monomeričan, što znači da sadrži samo jedan polipeptidni lanac, obično od sto ili više amino kiselina
Oligomeričan, odnosno sadrži veći broj polipeptidnih lanaca, koji mogu biti ili identični ili da se razlikuju, ali koji funkcioniču zajedno kao jedna jedinica.
Kao i svaki protein, monomer je jedan dugačak linearan lanac amino kiselina, koji se savija i povija na određeni način i za produkat ima trodimenzionalnu strukturu.

Većina enzima su obično veći molekuli od onih molekula na koje deluju, i svega desetak amino kiselina enzima dođe u direktan kontakt sa molekulom koji biva transformisan. Region u kojem dolazi do tog direktnog kontakta enzima i molekula se naziva Aktivni region. Veći broj enzima takođe ima dodatne regione za kofaktore koji su potrebni pri katalizaciji reakcije. Kontakti između molekula na koji se deluje i postojećih kofaktora ubrzava ili usporava aktivnost enzima po potrebi.

Specifičnost
Enzimi su uglavnom veoma specifični kad su u pitanju reakcije koje upotrebljavaju sa molekulima na koje deluju. Oblik, forma, struktura, naelektrisanje, hidrofilni i hidrofobni karakter enzima kao i molekula utiču na ovu specifičnost.

Hipoteza ključa i brave
Najuočljivija karakteristika enzima je njihova specifičnost. Emil Fišer je 1890. godine konstatovao da je ova hipoteza korektna usled specifičnosti oblika enzima i molekula na koje oni deluju. Svaki molekul na koji određeni enzim utiče, ima tačno određeni oblik, pomoću kojeg se molekule poveže na tačno određeni enzim. Na primer, ako je molekul na koji enzim utiče u obliku kocke, a sam enzim ima region u obliku trougla na koji molekul treba da se nadoveže, do povezivanja neće doći, jer u tom slučaju enzim nije korektan za taj molekul. Ova hipoteza se zato i naziva hipoteza ključa i brave, jer je svaki ključ specifičan za svaku bravu koju otključava. Ovaj model je danas u velikoj meri napušten zbog rigidnosti s kojom posmatra enzim i supstrat, kao i usled nemogućnosti da se njime objasne alosterizacija i enzimska kooperativnost.

Hipoteza Indukovanog prilagođavanja
Hexokinase displayed as an opaque surface with a pronounced open binding cleft next to unbound substrate (top) and the same enzyme with more closed cleft that surrounds the bound substrate (bottom)
Modifikacije enzima pri interakciji sa molekulom, koja dovodi do stvaranja enzim-molekul kompleksa. Heksokinaza indukovanim pomeranje dela proteinske strukture se sklapa nad supstratom adenozin trifosfatom i ksilozom. Mesto vezivanja je obojeno plavo, supstrat crno, a Mg2+ kofaktor žuto. (PDB 2E2N, 2E2Q)
1958. Danijel Košland je predložio modifikaciju hipoteze Ključ i brava koja je nazvana hipoteza Indukovanog prilagođavanja (eng. Induced-Fit-Model). Enzimi su veoma fleksibilne strukture. Atkivni region enzima može biti modifikovan kako bi došlo do interakcije molekula i enzima. Lanci amino kiselina se mogu preklapati na taj način koji bi odgovarao enzimu, kako bi došlo do interakcije, i na taj način enzim mogao da izvrši svoju katalitičku funkciju. U veoma retkim slučajevima, molekuli pri ulasku u Aktivni region mogu da se prilagode enzimu, kako bi došlo do interakcije enzima i molekula. Analogija slična ovoj je na primer kada oblačimo rukavicu, i kako se rukavica prilagođava našoj ruci, kako bi se savršeno prilagodila ruci.

Kofaktori

Struktura koenzima A.
1. adenozin trifosfat (ATP)
2. pirofosfat
3. pantoička kiselina
4. β-alanin (3 + 4 = pantotenska kiselina)
5. cisteamin
Reaktivni dio molekule je tiolna skupina (-SH) na cisteaminu. Upravo se zato slobodni koenzim A označava kraticama CoASH ili HSCoA.
Neki enzimi su kao samostalne jedinice same sebi dovoljne da bi bile potpuno aktivne, tj. nisu im potrebni dodatni faktori da bi se ta aktivnost postigla. Međutim, nekim enzimima su potrebni molekuli koji bi pomogli pri aktiviranju enzima, i ti molekuli se zove kofaktori. Kofaktori mogu biti neorganskog porekla, kao na primer joni metala, ili mogu da imaju organsko poreklo, i kao takvi se nazivaju koenzimi. Enzimi kojima su potrebni kofaktori, a trenutno ih nemaju se nazivaju apoenzimi. Enzim koji je povezan sa svojim kofaktorom, naziva se holoenzim, i taj oblik predstavlja aktivni oblik enzima. Većina kofaktora nije kovalentno povezana sa enzimima, ali ima i onih koji su kovalentnim vezama povezani za enzim, i kao takvi, kofaktori se nazivaju prostetična grupa npr. kofaktor hem je povezan kovalentnom vezom za hemoglobin.

Većina kofaktora su ili regenerisani ili hemijski nepromenjeni tokom i posle reakcije u kojoj učestvuju. Veliki broj kofaktora su derivati vitamina i služe kao transportna tela za transport elektrona, atoma ili funkcionalnih grupa, od enzima ka molekulu. Najčešći primeri su NAD i NADP, koji su transportna tela za elektrone, i Koenzim A, koji je transportno telo za acetilnu grupu.

Termodinamika

Sa slike možemo da vidimo razliku u aktivacionoj energiji sa i bez enzima. Da bi reakcija bila moguća, povoljno je da aktivaciona energija bude niža, jer aktivaciona energija predstavnja brdo preko kojeg treba preći. Što je to brdo manje, reakcija je realnija. Vidimo sa slike da je u prisustvu enzima aktivaciona energija mnogo niža
Kao sa svim katalizatorima, sve reakcije na koje utiče enzim, tj. koje su katalizatorskog tipa, moraju biti spontante, odnosno vrednost Gibsove slobodne energije mora biti negativna. Bez enzima reakcije se kreću u ustom pravcu kao i sa enzimom, ali mnogo manjom brzinom, gde dolazi uloga enzima, a to je ubrzanje brzine reakcije. Međutim, nekatalizir