Enzimele din organism

Enzimele sunt molecule organice specifice care se găsesc în sistemele biologice care permit vieții celulare să existe și să funcționeze la temperatura pământului. Majoritatea reacțiilor chimice care susțin viața ar putea avea loc numai peste 90°C sau 200°F în absența enzimelor.[1] Enzimele sunt denumite catalizatori biologici macromoleculari. Ele permit existența unor reacții care altfel nu s-ar produce în numeroase condiții care au legătură cu temperatura, pH-ul și condițiile atmosferice din corpul uman. Procesele metabolice din interiorul celulelor necesită catalizatori enzimatici pentru a avea loc la un ritm suficient de rapid pentru a susține viața. Se știe că enzimele catalizează mai mult de 5.000 de tipuri de reacții biochimice.[2] Studiul acestui subiect complex se numește enzimologie.

Enzimele accelerează viteza reacției chimice în numeroase moduri, scăzând energia de activare. Energia de activare este energia care trebuie să fie disponibilă unui sistem chimic sau nuclear cu potențiali reactanți pentru a produce o reacție sau un produs. Enzimele reacționează cu alte substanțe, fie pentru a le desprinde, fie pentru a le uni.[3] Ele nu modifică poziția echilibrului chimic al reacției.

În timpul prezenței unei enzime, reacția se mișcă în aceeași direcție ca și fără enzimă, totuși prezența enzimei accelerează procesul.

Funcția și natura enzimelor

Enzimele sunt responsabile pentru:

1. Transducția semnalului și reglarea celulelor sunt adesea de către kinaze și fosfataze.
2. Generarea de mișcare cu miozina (proteina musculară) hidrolizează ATP pentru a genera o contracție musculară.
3. Transportarea încărcăturii în jurul celulei ca parte a citoscheletului.
4. Digestia, metabolismul, respirația
5. Enzimele digestive, cum ar fi amilazele și proteaza, descompun moleculele mari de amidon sau proteine ​​în molecule mai mici pentru o absorbție adecvată în intestine.
6. Producția de hormoni.
7. Absorbția și transportul nutrienților.
8. Reparație și diviziune celulară.
9. Detoxifiere

Boală: Virușii pot conține enzime pentru infectarea celulelor, adică integraza HIV și transcriptaza inversă.

Enzime

1. Stabilizați starea de tranziție: a. Creați un mediu cu o distribuție a încărcăturii complementară cu cea a stării de tranziție pentru a-și reduce energia.
2. Furnizați o cale alternativă de reacție: a. Reacționează temporar cu substratul, formând un intermediar covalent pentru a oferi o stare de tranziție energetică mai scăzută.
3. Destabilizează starea de bază a substratului: a. Distorsionează scăderile legate în forma lor de stare de tranziție pentru a reduce energia necesară pentru a ajunge la starea de tranziție. b. Orientați substraturile într-un aranjament productiv pentru a reduce modificarea entropiei de reacție (termodinamică).

Enzimele reacționează în esență cu alte substanțe, fie pentru a le desprinde, fie pentru a le uni.

Enzimele sunt împărțite în [4]:

1. Simplu: conține doar partea proteică (de exemplu, hidrolaze precum pepsina, tripsina sau ribonucleaza).
2. Complex: Proteinele pot fi unite cu o parte non-proteică, denumită grupări protetice. Partea proteică se numește apoenzimă. Partea non-proteică este denumită cofactor. Împreună, apoenzima și cofactor formează o moleculă biologic activă de enzimă – holoenzima.

Cofactori: 

• Ioni metalici: ajută enzima să poziționeze molecula de substrat în locul activ. Numiți activatori, metalele asociate pot include cupru, cobalt, zinc, magneziu, molibden și mangan.
• Moleculă organică: adesea vitamine precum riboflavina, vitaminele B și vitamina C.
• Coenzime: o moleculă organică neproteică care se leagă liber de molecula de apoenzimă, și astfel se poate detașa de ea, adică NAD+ (Nicotinamid adenine dinucleotide) și NADP+ (Nicotinamid adenine dinucleotide phosphate). NAD+ și NADP+ sunt purtători de electroni în respirația celulară. NADP+ este creat într-o reacție anabolică sau o reacție care formează molecule mari din molecule mici.
• Grupa protetică: o moleculă organică neproteică care se leagă strâns de molecula de apoenzimă, adică hem, FAD (flavin adenin dinucleotide)

Un substrat