Enzim adalah protein globular yang membantu semua proses seluler untuk melanjutkan. Seperti semua katalis, mereka tidak dapat membalikkan reaksi, tetapi berfungsi untuk mempercepatnya.
Lokalisasi enzim dalam sel
Di dalam sel, enzim individu biasanya terkandung dan bertindak dalam organel yang ditentukan secara ketat. Lokalisasi enzim berhubungan langsung dengan fungsi yang biasanya dilakukan oleh bagian sel ini.
Hampir semua enzim glikolisis terletak di sitoplasma. Enzim dari siklus asam trikarboksilat berada dalam matriks mitokondria. Zat aktif hidrolisis terkandung dalam lisosom.
Jaringan dan organ individu hewan dan tumbuhan berbeda tidak hanya dalam set enzim, tetapi juga dalam aktivitasnya. Fitur jaringan ini digunakan di klinik dalam mendiagnosis penyakit tertentu.
Ada juga fitur terkait usia dalam aktivitas dan kumpulan enzim dalam jaringan. Mereka paling jelas terlihat selama perkembangan embrio selama diferensiasi jaringan.
Nomenklatur Enzim
Ada beberapa sistem penamaan, yang masing-masing memperhitungkan sifat-sifat enzim pada tingkat yang berbeda.
- Sepele. Nama-nama zat diberikan secara acak. Misalnya, pepsin (pepsis - "pencernaan", Yunani) dan tripsin (tripsis - "tipis", Yunani)
- Rasional. Nama enzim terdiri dari substrat dan akhiran "-ase". Misalnya, amilase mempercepat hidrolisis pati (amilo - "pati", Yunani).
- Moskow. Itu diadopsi pada tahun 1961 oleh Komisi Internasional tentang Nomenklatur Enzim pada Kongres Internasional Biokimia ke-5. Nama zat terdiri dari substrat dan reaksi yang dikatalisis (dipercepat) oleh enzim. Jika fungsi enzim adalah untuk mentransfer sekelompok atom dari satu molekul (substrat) ke yang lain (akseptor), nama katalis termasuk nama kimia akseptor. Misalnya, dalam reaksi pemindahan gugus amino dari alanin menjadi asam 2-hidroksiglutarat, enzim alanin: 2-oksoglutarat aminotransferase terlibat. Nama mencerminkan:
- substrat - alanin;
- akseptor - asam 2-oksoglutarat;
- gugus amino ditransfer dalam reaksi.
Komisi Internasional telah menyusun daftar semua enzim yang diketahui, yang terus diperbarui. Ini karena ditemukannya zat baru.
Klasifikasi enzim
Ada dua cara untuk membagi enzim menjadi beberapa kelompok. Yang pertama menawarkan dua kelas zat ini:
- simple - hanya terdiri dari protein;
- kompleks - mengandung bagian protein (apoenzim) dan bagian non-protein yang disebut koenzim.
Ke bagian non-proteinenzim kompleks mungkin termasuk vitamin. Interaksi dengan zat lain terjadi melalui pusat aktif. Seluruh molekul enzim tidak ikut serta dalam proses tersebut.
Sifat enzim, seperti protein lainnya, ditentukan oleh strukturnya. Tergantung pada itu, katalis hanya mempercepat reaksinya.
Metode klasifikasi kedua membagi zat menurut fungsi enzim. Hasilnya adalah enam kelas:
- oksidoreduktase;
- transferase;
- hidrolase;
- isomerase;
- lyases;
- ligase.
Ini adalah kelompok yang diterima secara umum, mereka berbeda tidak hanya dalam jenis reaksi yang mengatur enzim di dalamnya. Zat dari kelompok yang berbeda memiliki struktur yang berbeda. Dan fungsi enzim dalam sel, oleh karena itu, tidak bisa sama.
Oksidoreduktase - redoks
Fungsi utama enzim golongan pertama adalah percepatan reaksi redoks. Sebuah fitur karakteristik: kemampuan untuk membentuk rantai enzim oksidatif di mana elektron atau atom hidrogen ditransfer dari substrat pertama ke akseptor akhir. Zat-zat ini dipisahkan menurut prinsip kerja atau tempat kerja dalam reaksi.
- Dehidrogenase aerobik (oksidase) mempercepat transfer elektron atau proton langsung ke atom oksigen. Reaksi anaerobik melakukan tindakan yang sama, tetapi dalam reaksi yang berlangsung tanpa transfer elektron atau atom hidrogen ke atom oksigen.
- Utamadehidrogenase mengkatalisis proses menghilangkan atom hidrogen dari zat teroksidasi (substrat utama). Sekunder - mempercepat penghilangan atom hidrogen dari substrat sekunder, mereka diperoleh dengan menggunakan dehidrogenase primer.
Fitur lain: menjadi katalis dua komponen dengan set koenzim (gugus aktif) yang sangat terbatas, katalis ini dapat mempercepat berbagai macam reaksi redoks. Ini dicapai dengan sejumlah besar pilihan: koenzim yang sama dapat bergabung dengan apoenzim yang berbeda. Dalam setiap kasus, oksidoreduktase khusus diperoleh dengan sifatnya sendiri.
Ada fungsi lain dari enzim dari kelompok ini, yang tidak dapat diabaikan - mereka mempercepat jalannya proses kimia yang terkait dengan pelepasan energi. Reaksi seperti ini disebut eksoterm.
Transferase - operator
Enzim ini melakukan fungsi mempercepat reaksi transfer residu molekuler dan gugus fungsi. Misalnya, fosfofruktokinase.
Delapan kelompok katalis dibedakan berdasarkan kelompok yang ditransfer. Mari kita lihat beberapa di antaranya.
- Phosphotransferases - membantu mentransfer residu asam fosfat. Mereka dibagi menjadi subkelas sesuai dengan tujuannya (alkohol, karboksil, dan lainnya).
- Aminotransferases – mempercepat reaksi transaminasi asam amino.
- Glycosyltransferases - mentransfer residu glikosil dari molekul ester fosfor ke molekul mono dan polisakarida. Memberikan reaksipemecahan dan sintesis oligo- atau polisakarida pada tumbuhan dan hewan. Misalnya, mereka terlibat dalam pemecahan sukrosa.
- Acyltransferases mentransfer residu asam karboksilat ke amina, alkohol, dan asam amino. Asil-koenzim-A adalah sumber universal gugus asil. Ini dapat dianggap sebagai kelompok aktif asiltransferase. Asil asam asetat paling sering ditoleransi.
Hidrolase - pisahkan dengan air
Dalam kelompok ini, enzim bertindak sebagai katalis untuk reaksi pemecahan (lebih jarang sintesis) senyawa organik, yang melibatkan air. Zat-zat dari kelompok ini terkandung di dalam sel dan di cairan pencernaan. Molekul katalis di saluran cerna terdiri dari satu komponen.
Lokasi enzim ini adalah lisosom. Mereka melakukan fungsi pelindung enzim dalam sel: mereka memecah zat asing yang telah melewati membran. Mereka juga menghancurkan zat-zat yang tidak lagi dibutuhkan oleh sel, yang oleh karena itu lisosom dijuluki ordo.
"Nama panggilan" mereka yang lain adalah bunuh diri sel, karena mereka adalah alat utama untuk autolisis sel. Jika infeksi terjadi, proses inflamasi dimulai, membran lisosom menjadi permeabel dan hidrolase memasuki sitoplasma, menghancurkan semua yang dilaluinya dan menghancurkan sel.
Pisahkan beberapa jenis katalis dari golongan ini:
- esterase - bertanggung jawab atas hidrolisis ester alkohol;
- glikosidase - mempercepat hidrolisis glikosida, tergantung padaisomer apa yang mereka lakukan, mengeluarkan - atau -glikosidase;
- peptida hidrolase bertanggung jawab atas hidrolisis ikatan peptida dalam protein, dan dalam kondisi tertentu untuk sintesisnya, tetapi metode sintesis protein ini tidak digunakan dalam sel hidup;
- amidases - bertanggung jawab untuk hidrolisis asam amida, misalnya, urease mengkatalisis pemecahan urea menjadi amonia dan air.
Isomerase - transformasi molekul
Zat ini mempercepat perubahan dalam satu molekul. Mereka bisa geometris atau struktural. Hal ini dapat terjadi dalam banyak cara:
- transfer atom hidrogen;
- memindahkan gugus fosfat;
- mengubah susunan gugus atom dalam ruang;
- memindahkan ikatan rangkap.
Isomerisasi dapat berupa asam organik, karbohidrat, atau asam amino. Isomerase dapat mengubah aldehida menjadi keton dan, sebaliknya, mengatur ulang bentuk cis ke bentuk trans dan sebaliknya. Untuk lebih memahami fungsi apa yang dilakukan enzim dari kelompok ini, perlu diketahui perbedaan isomernya.
Liase memutuskan hubungan
Enzim ini mempercepat pemecahan non-hidrolitik senyawa organik melalui ikatan:
- karbon-karbon;
- fosfor-oksigen;
- karbon-sulfur;
- karbon-nitrogen;
- karbon-oksigen.
Dalam hal ini, produk sederhana seperti karbon dioksida, air, amonia dilepaskan, dan ikatan rangkap ditutup. Beberapa dari reaksi ini dapat berjalan ke arah yang berlawanan, enzim yang sesuai dalam arah yang sesuaidalam kondisi ini mengkatalisis proses tidak hanya peluruhan, tetapi juga sintesis.
Liase diklasifikasikan menurut jenis ikatan yang mereka putuskan. Mereka adalah enzim kompleks.
Tautan silang Liga
Fungsi utama enzim golongan ini adalah percepatan reaksi sintesis. Fitur mereka adalah konjugasi penciptaan dengan peluruhan zat yang mampu menyediakan energi untuk pelaksanaan proses biosintetik. Ada enam subclass sesuai dengan jenis koneksi yang terbentuk. Lima dari mereka identik dengan subkelompok liase, dan yang keenam bertanggung jawab untuk menciptakan ikatan nitrogen-logam.
Beberapa ligase terlibat dalam proses sel yang sangat penting. Misalnya, DNA ligase terlibat dalam replikasi asam deoksiribonukleat. Ini menghubungkan pemutusan untai tunggal, menciptakan ikatan fosfodiester baru. Dialah yang menghubungkan pecahan Okazaki.
Enzim yang sama digunakan secara aktif dalam rekayasa genetika. Ini memungkinkan para ilmuwan untuk menyatukan molekul DNA dari potongan-potongan yang mereka butuhkan, menciptakan rantai asam deoksiribonukleat yang unik. Informasi apa pun dapat dimasukkan ke dalamnya, sehingga menciptakan pabrik untuk produksi protein yang diperlukan. Misalnya, Anda dapat menjahit sepotong DNA bakteri yang bertanggung jawab untuk sintesis insulin. Dan ketika sel akan menerjemahkan proteinnya sendiri, pada saat yang sama ia akan membuat zat yang berguna yang diperlukan untuk tujuan medis. Yang tersisa hanyalah membersihkannya dan itu akan membantu banyak orang sakit.
Peran besar enzim dalam tubuh
Mereka bisameningkatkan laju reaksi lebih dari sepuluh kali. Ini hanya diperlukan untuk fungsi normal sel. Dan enzim terlibat dalam setiap reaksi. Oleh karena itu, fungsi enzim dalam tubuh beragam, seperti semua proses yang sedang berlangsung. Dan kegagalan katalis ini membawa konsekuensi serius.
Enzim banyak digunakan dalam makanan, industri ringan, obat-obatan: digunakan untuk membuat keju, sosis, makanan kaleng, dan merupakan bagian dari bubuk pencuci. Mereka juga digunakan dalam pembuatan bahan fotografi.
