Enzymy jsou biologické katalyzátory, které urychlují chemické reakce v živých organismech. Jsou to obvykle proteiny (i když některé RNA molekuly mohou mít enzymatickou aktivitu) a hrají klíčovou roli v metabolismu a dalších biologických procesech.
| Info |
|---|
Katalyzátor je látka, která urychluje chemickou reakci, aniž by se sama během této reakce trvale změnila nebo spotřebovala (= může být použita opakovaně). Katalyzátory fungují tak, že snižují energetickou bariéru potřebnou k tomu, aby reakce proběhla, což znamená, že reakce se může uskutečnit rychleji a s menšími nároky na energii. |
Základní vlastnosti a funkce enzymů
Katalytická aktivita
Enzymy nám pomáhají rozložit jídlo, které sníme, na malé kousky, které naše tělo může použít jako energii. Zvyšují rychlost chemických reakcí tím, že snižují energetickou bariéru, která je potřebná pro zahájení reakce. To znamená, že reakce mohou probíhat rychleji a s menšími energetickými nároky.
Specifita
Každý enzym je specifický a funguje jen s určitým druhem “jídla”. To znamená, že každý enzym je jako klíč, který pasuje pouze do jednoho zámku, což je konkrétní molekula, kterou má za úkol zpracovat. Například enzym, který rozkládá škrob, nebude fungovat na bílkoviny. Tato specifita enzymů je dána jejich strukturou, která umožňuje enzymu, vázat se na konkrétní molekulu.
Substrát a aktivní místo
Enzymy mají specifické části, nazývané aktivní místa, které se vážou na substráty. Tato interakce vytváří tzv. enzym-substrátový komplex. Jakmile je komplex vytvořen, enzym provede chemickou reakci, která substrát přemění na produkt.
...
Enzym – substrátový komplex si můžeme představit jako zámek a klíč, kde specifický substrát (klíč) zapadá do aktivního místa enzymu (zámek).
...
Regulace
Někdy naše tělo potřebuje enzymy více a někdy méně. Enzymy mohou pracovat rychleji nebo pomaleji podle toho, co tělo zrovna potřebuje. Enzymatická aktivita může být regulována různými faktory, včetně koncentrace substrátu, pH, teploty a přítomnosti inhibitorů nebo aktivátorů. To umožňuje buňkám efektivně reagovat na měnící se podmínky a potřeby.
Zpětná vazba
V mnoha metabolických dráhách enzymy podléhají regulaci zpětnou vazbou, což znamená, že konečné produkty mohou ovlivnit aktivitu enzymů v ranějších krocích dráhy.
Typy enzymů
Enzymy se dělí do šesti hlavních skupin podle typu reakcí, které katalyzují.
...
Oxidoreduktázy: Katalyzují redoxní reakce, tj. reakce, při nichž dochází k přenosu elektronů mezi molekulami.
...
Transferázy: Přenášejí funkční skupiny z jedné molekuly na druhou. Například aminotransferázy (přenášejí aminoskupiny)
...
Hydrolázy: Katalyzují rozklad molekul pomocí vody.
...
Lyázy: Odstraňují části z molekul, což vede ke změně tvaru a vytvoření nových dvojných vazeb nebo cyklických struktur.
...
.
...
Ligázy: Spojují dvě molekuly do jedné za použití energie, často z ATP.
...
Translokázy: Zajišťují přesun látek přes biologickou membránu. Umožňují specifický přestup atomů a molekul.
Struktura enzymu
Enzymy mohou být buď jednoduché (obsahují jen bílkovinnou část) a nebo složené, které kromě bílkovinné části (apoenzym), obsahují i nebílkovinnou část (kofaktor). Kofaktor společně s apoenzymem tvoří aktivní molekulu enzymu, tzv. holoenzym.
Apoenzym
Apoenzym je neaktivní forma enzymu, která se skládá pouze z proteinové části. Samotný apoenzym nemůže katalyzovat reakci, protože mu chybí další složky, které jsou potřebné pro jeho aktivitu. Apoenzym se stává aktivním, když se na něj naváže kofaktor nebo koenzym.
Kofaktor
Kofaktor je neproteinová molekula, která je nezbytná pro aktivitu apoenzymu. Kofaktory mohou být ionty (například kovové ionty jako zinek, hořčík nebo železo) nebo organické molekuly. Kofaktor se váže na apoenzym a mění jeho strukturu, což umožňuje enzymu vykonávat svou katalytickou funkci. V některých případech jsou kofaktory nezbytné pro správnou funkci enzymu, jindy pouze zvyšují jeho efektivitu.
Holoenzym
Holoenzym je kompletní a funkční enzym, který se skládá z apoenzymu a všech potřebných kofaktorů nebo koenzymů. Tato forma enzymu je schopna vykonávat katalytickou reakci. Holoenzym je tedy aktivní enzym, který je schopen efektivně reagovat se substrátem a provádět chemické reakce.
...
Typy enzymů
Enzymy se dělí do šesti hlavních skupin podle typu reakcí, které katalyzují.
Oxidoreduktázy: Katalyzují redoxní reakce, tj. reakce, při nichž dochází k přenosu elektronů mezi molekulami.
Transferázy: Přenášejí funkční skupiny z jedné molekuly na druhou. Například aminotransferázy (přenášejí aminoskupiny)
Hydrolázy: Katalyzují rozklad molekul pomocí vody.
Lyázy: Odstraňují části z molekul, což vede ke změně tvaru a vytvoření nových dvojných vazeb nebo cyklických struktur.
Izomerázy: Mění strukturu molekul, aniž by je rozkládaly nebo spojovaly s jinými molekulami.
Ligázy: Spojují dvě molekuly do jedné za použití energie, často z ATP.
Translokázy: Zajišťují přesun látek přes biologickou membránu. Umožňují specifický přestup atomů a molekul.
Jaké jsou hlavní rozdíly mezi enzymem a proteinem?
Enzym | Protein | |
|---|---|---|
Definice | Enzym je specifický typ proteinu, který slouží jako biologický katalyzátor. To znamená, že enzymy urychlují chemické reakce v těle, aniž by se samy během těchto reakcí trvale změnily. | Protein je velká biomolekula složená z aminokyselin, které jsou spojeny peptidovými vazbami. Proteiny mají různé funkce v těle, včetně struktury, transportu, signální komunikace a obrany (např. protilátky). |
Funkce | Jejich hlavní funkcí je urychlovat chemické reakce, které jsou nezbytné pro metabolismus a další biochemické procesy. Enzymy jsou specifické pro určité reakce a substráty. | Mohou mít různé funkce, jako je stavba buněk (např. kolagen v kůži), transport látek (např. hemoglobin v krvi), regulace procesů (např. hormony) nebo imunologická obrana (např. protilátky). |
Struktura | Jsou také proteiny, ale mají specifickou strukturu, která obsahuje aktivní místo, kam se váže substrát. Tato struktura je klíčová pro jejich enzymatickou aktivitu. | Mají různou strukturu a tvar v závislosti na jejich funkcích. Proteiny mohou být jednoduché (složené z jednoho polypeptidového řetězce) nebo složené (složené ze dvou nebo více polypeptidových řetězců). |
Příklad | Amyláza (štěpí škrob na cukry), lipáza (štěpí tuky), DNA polymeráza (účastní se replikace DNA). | Kolagen, keratin, hemoglobin, imunoglobuliny. |
...