Was sind Enzyme? und wie funktionieren sie?
Um die Struktur und Funktion von Enzymen zu verstehen, ist es zunächst wichtig zu wissen, welche Enzyme genau sind. Einfach ausgedrückt sind Enzyme Proteine, die an zellulären Stoffwechselprozessen mit der Fähigkeit teilnehmen, die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Biomolekülen zu erhöhen. Leben würde nicht ohne die Anwesenheit von Enzymen existieren.
Was sind Enzyme und was macht sie besonders ?
Enzyme katalysieren üblicherweise chemische Reaktionen, die ansonsten nicht auftreten könnten, indem die Aktivierungsenergie auf ein "bezahlbareres" Niveau für die Zelle gesenkt wird.
Einige Enzyme können sogar eine Reaktion (oder Reaktanten) aus der Richtung umkehren, die sie normalerweise annehmen würde, indem sie die Aktivierungsenergie (Ea) soweit reduzieren, dass die Reaktion die umgekehrte Richtung begünstigt.
Enzyme können unter Verwendung verschiedener Proteinreinigungsverfahren isoliert werden. Die Reinheit einer Enzympräparation wird durch Bestimmung ihrer spezifischen Aktivität gemessen.
Die Zusammensetzung von Enzymen
Enzyme können Molekulargewichte im Bereich von etwa 10.000 bis mehr als 1 Million aufweisen. Das Molekulargewicht ist die Summe der Atomgewichte der Atome eines Moleküls. In der Chemie wird der Begriff häufig synonym mit der Molekülmasse verwendet. Einige Enzyme haben Molekulargewichte, die unter den oben aufgeführten Bereich fallen.
Eine kleine Anzahl von Enzymen sind keine Proteine, sondern bestehen aus kleinen katalytischen RNA-Molekülen. Enzyme sind oft Multi-Protein-Komplexe, die aus einer Anzahl einzelner Protein-Untereinheiten bestehen.
Viele Enzyme katalysieren Reaktionen ohne Hilfe, aber einige erfordern eine zusätzliche Nicht-Protein-Komponente, die als Co-Faktor bezeichnet wird.
Co-Faktoren können anorganische Ionen wie Fe 2+ , Mg 2+ , Mn 2+ oder Zn 2+ sein oder aus organischen oder metallorganischen Molekülen bestehen, die als Co-Enzyme bekannt sind.
Wie Enzyme klassifiziert werden
Enzyme werden nach den Reaktionen klassifiziert, die sie katalysieren. Die sechs Klassen sind wie folgt: Oxidoreduktasen, Transferasen, Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen und Ligasen.
Hydrolasen, Oxidoreduktasen und Transferasen sind die zahlreichsten Formen von Enzymen, während die übrigen Formen von Enzymen weniger häufig sind.
Oxidoreduktasen katalysieren Oxidationsreaktionen, bei denen Elektronen von einem Molekül zum anderen wandern. Transferasen katalysieren den Transport einer funktionellen Gruppe von einem Molekül zum anderen. Hydrolaseenzyme katalysieren die Hydrolyse oder den Prozess, bei dem einzelne Bindungen bei Kontakt mit Wasser abgebaut werden.
Lyasen sind Enzyme, die das Brechen verschiedener chemischer Bindungen durch andere Mittel als Hydrolyse und Oxidation katalysieren und oft eine neue Doppelbindung oder eine neue Ringstruktur bilden. Isomerasen katalysieren Strukturverschiebungen in einem Molekül, was zu einer Veränderung der Form führt. Ligasen sind verantwortlich für die Katalyse der Ligation, auch bekannt als die Kombination eines Paares von Substraten oder Reaktanten.
Beispiele für Enzyme
Alkohol-Dehydrogenase ist ein Oxidoreduktase-Enzym, das Alkohole in Aldehyde oder Ketone umwandelt. Dieses Enzym macht Alkohol weniger giftig, da es es abbaut. Es spielt auch eine Schlüsselrolle im Fermentationsprozess.
Aminotransferasen sind Transferasen, die den Aminosäureabbau durch Entfernen von Aminogruppen katalysieren.
Glucose-6-Phosphatase ist eine Hydrolase, die die Phosphatgruppe von Glucose-6-Phosphat entfernt, wobei Glucose und H 3 PO 4 zurückbleiben.
Pyruvat-Decarboxylase ist eine Lyase, die CO 2 aus Pyruvat entfernt.
Ribulose-Phosphat-Epimerase ist eine Isomerase, die die Umwandlung von Ribulose-5-Phosphat und Xylulose-5-Phosphat katalysiert. Und schließlich ist Hexokinase eine Ligase, die die Umwandlung von Glucose und ATP mit Glucose-6-Phosphat und ADP katalysiert.