Entsyymi

Entsyymit ovat biologisia katalyyttejä, eli ne nopeuttavat kemiallisia reaktioita. Entsyymit ovat tyypillisesti proteiineja, mutta myös RNA-molekyylit voivat olla entsyymejä, jolloin puhutaan ribotsyymeistä. Monissa proteiinientsyymeissä aktiivinen keskus koostuu muusta kuin aminohapoista, usein aminohappoihin koordinoituneesta yhdestä tai useammasta metalli-ionista. Näitä entsyymiä auttavia ryhmiä kutsutaan kofaktoreiksi ja tavallisimpia näistä ovat kupari-, rauta- ja sinkki-ionit. Jos kofaktori on orgaaninen molekyyli, puhutaan koentsyymistä. Entsyymiin kiinnittyneitä kofaktoreita ja koentsyymejä kutsutaan prosteettisiksi ryhmiksi. Molekyyliä, johon entsyymin toiminta kohdistuu, kutsutaan substraatiksi.

Entsyymien katalyyttinen toiminta perustuu niiden kykyyn alentaa substraattiin (entsyymin kohde) kohdistuvan reaktion aktivaatioenergiaa. Tämä tapahtuu siten, että entsyymi pakottaa substraatin kohti siirtymätilaa muodostamalla sen kanssa heikkoja vuorovaikutuksia, joita muodostuu eniten substraatin ollessa juuri siirtymätilassa. Heikkojen vuorovaikutusten ja siirtymätilan uusien sidosten syntyminen vapauttaa energiaa, joka sysää katalysoitavan reaktion liikkeelle nopeammin. Lisäksi substraatti voi sitoutua entsyymiin sellaisessa asennossa, että sille voidaan tarjota muita katalyysiin osallistuvia atomiryhmiä tai toinen molekyyli, johon substraatin on tarkoitus sitoutua.^[1]

Ilman entsyymejä kemialliset reaktiot tapahtuisivat soluissa liian hitaasti, eikä elämä olisi mahdollista. Entsyymit nopeuttavat reaktioita vähintään tuhatkertaisesti, joskus jopa 10¹⁷-kertaisesti. Nopeimmat entsyymit muuttavat jopa 40 miljoonaa molekyyliä reaktiotuotteiksi yhdessä sekunnissa. Entsyymit ovat erittäin spesifejä katalyyttejä eli ne katalysoivat vain tiettyjä reaktioita, mutta niiden substraatteina voi toimia useita samankaltaisia molekyylejä. Entsyymin spesifisyyden määrää sen aktiivinen kohta.

Entsyymit tarvitsevat sopivan lämpötilan, liuoksen suolapitoisuuden ja happamuuden toimiakseen hyvin. Liian korkeissa lämpötiloissa ja suolapitoisuuksissa ja liian alhaisissa tai korkeissa happamuusasteissa entsyymit denaturoituvat eli menettävät muotonsa ja aktiivisuutensa. Jokaiselle entsyymille on olemassa oma lämpötila- ja pH-optiminsa, ja ne voivat poiketa toisten entsyymien optimista huomattavastikin.

Suurin osa entsyymeistä toimii solujen sisällä, osa ulkopuolella. Kun entsyymit katalysoivat reaktioita, reagoiva aine eli substraatti kiinnittyy joksikin aikaa entsyymin aktiiviseen kohtaan. Reaktiossa substraatti muuttuu lopputuotteeksi. Entsyymi ei muutu reaktion aikana, vaan se voi reaktion jälkeen katalysoida uudelleen. Reaktion ollessa ohi entsyymi ja lopputuotteeksi muuttunut substraatti irtoavat toisistaan.

1. ↑ Heino J, Vuento M: Biokemian ja solubiologian perusteet, s. 67. WSOY, 2010. ISBN 978-951-0-35591-6