Osnove enzimologije

ЕНЗИМИ

У ћелијама живих бића одвија се велики број разноврсних хемијских реакција. Оне се одвијају у благим условима, нa умереним температурама и скоро неутралним растворима. Да би се под овим условима реакције уопште одиграле, или да би текле одређеном брзином неопходно је да буду катализоване. Ћелије живих бића синтетизују значајне и неопходне биолошке катализаторе, посебну групу протеина – ензиме. Ензими или ферменти су специјалне врсте протеина. То су биолошки катализатори (биокатализатори) који делујући у ћелијској и ванћелијској средини омогућују настанак и олакшавају ток великог броја биохемијских реакција.

Номенклатура.Реч ензим је грчког порекла и значи у квасцу (ен – у,  зиме – квасац) а реч фермент је латинског порекла (fermentum – квасац). Први изоловани ензими добијали су тривијална имена, најчешће према називу супстрата тј. једињења на које ензим делује додавањем наставка –аза на име самог супстрата (нпр. Липаза, сахараза итд.).

Међународна комисија за ензиме је увела нову терминологију јер стари принцип није могао да се примрни у свим случајевима, тако да се називи ензима данас састоје из два дела: први део означава назив супстрата, а други део који се и даље завршава наставком – аза означава природу реакције која се одвија (нпр. цистин – редуктаза, лактат дехидрогеназа).

Данас је познато преко 2000 ензима од којих су многи изоловани у чистом и кристалном стању и детаљно проучени, а некима је одређена и структура. Живот се не би могао замислити без око 500 врста ензима. Ензими показују својства катализатора, али и неке разлике:

1. Ензими катализују одређене хемијске реакције у биолошкој средини,
2. Ензими су прости и сложени протеини,
3. Ензими делују у малом броју биохемијских реакција, најчешће само једној, док неоргански катализатори делују каталитички у више хемијских реакција,
4. Ензими после завршене реакције некад бивају блокирани па је потребно дејство других ензима који омогућавају деблокаду и њихово поновно учешће у одређеној биохемијској реакцији.

Особине ензима су:

1. ефикасност деловања – ензими могу да убрзају реакције и до милион пута и
2. специфичност деловања.

Ове особине су резултат посебне хемијске структуре. Сви до сада познати ензими су прости или сложени протеини.

Структура (грађа) ензима

Неки ензими су прости протеини укључујући и пептиде, неки су са металним катјонима а најчешће су сложени протеини (поновити о простим и сложеним протеинима: гликопротеини, липопротеини, нуклеопротеини, хромопротеини, фосфопротеини-казеин). Структура сложених ензима састоји се од две компоненте:

1. апоензима који је протеинске природе и
2. коензима који је непротеинске органске природе.

Када се споје коензим и апоензим настаје холоензим и тада је сложени ензим активан.

 Метални јони и коензими називају се једним именом кофактори. Пошто су апоензими протеинске природе имају све особине протеина и као такви подлежу денатурацији чиме ензим губи активност. За каталитичко дејство неких ензима потребан је само метални јон или коензим, а за неке и метални јон и коензим.

Кофактори су везани за апоензим на два начина:

1. привремено (само у току хемијске реакције) и
2. стално (ковалентном везом) и представљају простетичну групу у молекулу ензима.

Јони метала имају двоструку улогу:

1. служе као мост преко кога супстрат долази у додир са ензимом и
2. сами делују каталитички (Fe²⁺ јон каталазе који разлаже водоник пероксид на H₂O и О₂).

Најчешћи метални кофактори су јони Fe, Zn, Cu, Mg и Mn.

Коензими у ензимским реакцијама имају улогу преносиоца електрона или функционалних група и припадају различитим групама органских једињења. За све је заједничко да су деривати или у себи садрже остатке витамина Б комплекса.