ENZYMY

    Inaczej fermenty (z gr. endzyme, co oznacza wewnątrz zaczynu, kwasu). Białka proste lub złożone produkowane w żywych organizmach i katalizujące przebieg reakcji metabolicznych. Skomplikowane katalizatory organiczne wytwarzane przez żywe komórki.
    Enzymy biorą udział we wszystkich reakcjach chemicznych ustroju, stąd ich nazwa: biokatalizatory. W budowie chemicznej enzymu wyróżnia się grupę prostetyczną, czyli koferment zwany inaczej koenzymem, który jest stosunkowo prosty chemicznie, oraz tzw. apoferment - bardzo skomplikowane ciało białkowe. Koferment i apoferment w połączeniu tworzą holoferment czyli enzym.
    Każdy enzym działa wyłącznie na pewną określoną substancję lub na grupę pokrewnych substancji.
    ZE WZGLĘDU NA DZIAŁANIE enzymy podzielono na trzy grupy:
    1. hydrolazy, które powodują rozkład złożonych substancji na prostsze, przy czym zostaje przyłączona woda. Do tej grupy należą proteazy, czyli enzymy proteolityczne rozszczepiające białka, lipazy czyli enzymy lipolityczne rozkładające tłuszcze, ureazy rozkładające mocznik na amoniak i dwutlenek węgla;
    2. dehydrazy odszczepiające wodór, co ma podstawowe znaczenie dla procesów oddychania i fermentacji;
    3. desmolazy powodujące przerwanie tzw. łańcuchów węglowych, czyli połączeń między atomami węgla w jednej cząsteczce.
    Do obu ostatnich grup należą enzymy oddechowe, szczególnie ważne w procesie przemiany materii. Materiał ulegający w organizmie utlenianiu i dostarczający mu w tym procesie energii, np. cukier, nie spala się w ustroju bezpośrednio na dwutlenek węgla i wodę, lecz przechodzi przez szereg reakcji, w których pośredniczą coraz inne enzymy, np. dehydraza, oksydaza itd.
    Enzymy umożliwiają trawienie - proces fizjologiczny występujący u istot cudzożywnych, polegający na rozkładaniu złożonych wielkich cząsteczek (białek, tłuszczy, węglowodanów) na elementy prostsze. Rozbijanie to odbywa się za pomocą enzymów wytwarzanych przez odżywiający się organizm.
    Odpowiednio do typu związków pokarmowych, odróżnia się:
    enzymy proteolityczne - rozszczepiające białka,
    enzymy amylolityczne - rozkładające skrobię i wiele innych węglowodanów oraz
    enzymy lipolityczne - działające na tłuszcze.
    Zazwyczaj w organizmie występuje po kilka enzymów z każdej grupy, czynnych w różnych odczynach środowiska, co gwarantuje bardzo dokładny rozkład określonego związku.
    ROZMIESZCZENIE ENZYMÓW W PRZEWODZIE POKARMOWYM:
    ptyalina w ślinie - rozkłada skrobię na glikozę działając w środowisku zasadowym,
    pepsyna w soku żołądkowym - rozkłada białka na albumozy i peptony działając w środowisku kwaśnym w skutek obecności kwasu solnego,
    trypsyna w dwunastnicy rozkłada cząsteczki białek na aminokwasy w środowisku zasadowym,
    lipaza rozszczepia tłuszcze na glicerynę i kwasy tłuszczowe,
    amylaza podejmuje działalność ptyaliny,
    enzym białkowy - erypsyna w jelicie cienkim (gdzie następuje wchłanianie), rozkłada albumozy i peptony (kontynuacja działalności pepsyny).
    Od 1961r. obowiązuje podział enzymów - opracowany przez Komisję Enzymową Międzynarodowej Unii Biochemicznej - na sześć klas głównych. Kryterium tego podziału stanowi rodzaj przeprowadzanej reakcji.
    1. OKSYDOREDUKTAZY (np. dehydrogenazy, oksydazy) - przenoszą elektrony i protony do odpowiedniego akceptora, enzymy katalizujące reakcje, w których dochodzi do zmiany stopnia utlenienia, na przykład: dehydrogenaza mleczanowa uczestnicząca w wątrobie w pozbywaniu się szkodliwego kwasu mlekowego i oksydaza L-aminokwasowa bezpośrednio utleniająca aminokwasy w mikrociałkach.
    2. TRANSFERAZY (np. aminotransferazy, acetylotransferazy, kinazy) - przenoszące określoną grupę chemiczną (np. aminową, acetylową) z jednego związku do drugiego, czyli katalizujące reakcje przenoszenia grup funkcyjnych z jednej cząsteczki na drugą, na przykład: transaminaza glutaminianowa przenosząca grupę aminową na ketoglutaran przez co powstaje m. in. kwas glutaminowy i syntaza laktozowa przenosząca w gruczołach mlecznych ssaków galaktozę na glukozę przez co powstaje laktoza.
    3. HYDROLAZY (np. proteazy, celulaza, inwertaza) - rozkładające substrat hydrolitycznie, z jednoczesnym przyłączeniem cząsteczki wody. Zazwyczaj są to białka proste przeprowadzające reakcje rozpadu z udziałem wody. Enzymy te rozkładają wiązania w cząsteczkach używając wody - (hydroliza wiązań peptydowych, glikozydowych, estrowych), np.: wszystkie enzymy trawienne układu pokarmowego.
    4. LIAZY (np. dekarboksylazy aminokwasów) odszczepiające pewne grupy od substratu bez udziału wody, czyli katalizują reakcje rozpadu bez udziału wody, przy czym tworzą się zazwyczaj wiązania podwójne, np.: dekarboksylaza pirogronianowa odpowiedzialna za pgronianu dwutlenku węgla, w wyniku czego powstaje aldehyd octowy (fermentacja alkoholowa).
    5. IZOMERAZY - przeprowadzają reakcje przegrupowań wewnątrzcząsteczkowych, czyli przebudowują strukturę cząsteczki bez zmiany jej składu atomowego, np.: izomeraza cytrynianowa katalizująca reakcję przekształcania cytrynianu w izocytrynian (cykl Krebsa).
    6. LIGAZY (syntetazy) - katalizujące tworzenie nowych wiązań, czyli łączenie się dwóch cząsteczek (reakcje syntezy).
    Inną grupę enzymów stanowią ENZYMY RESTRYKCYJNE z grupy endonukleaz, które przecinają nici DNA w miejscu występowania krótkich, kilkunukleotydowych sekwencji, specyficznych dla danego enzymu restrykcyjnego. Występują w komórkach bakteryjnych, gdzie służą do niszczenia obcego DNA, np. bakteriofagowego. Uzyskano już ponad 100 różnych enzymów restrykcyjnych, których nazwy wskazują na źródło ich pochodzenia. Enzymy te znalazły niezwykle szerokie zastosowanie w biologii molekularnej. W inżynierii genetycznej wykorzystuje się enzymy restrykcyjne do cięcia nici DNA. Określone fragmenty DNA otrzymane z dowolnego organizmu w wyniku cięcia enzymami restrykcyjnymi włącza się do niewielkich cząstek DNA mających zdolność autonomicznej replikacji (np. plazmidów lub wirusów). Spełniają one rolę przenośników czyli wektorów, które po wprowadzeniu do komórki gospodarza, np. bakterii, umożliwiają namnażanie się w niej obcych genów i przekazywanie ich komórkom potomnym. Technika ta stwarza teoretycznie nieograniczone możliwości łączenia ze sobą różnych genów, które w komórkach biorcy stanowią matrycę dla syntezy RNA i białek. Pozwala to na dokładne poznanie funkcji ściśle określonych fragmentów DNA i umożliwia produkcję pożądanych białek przez organizmy, które w naturze nie są do tego zdolne.