STRUKE:

enzimi

enzimi (en- + grč. ζύμη: kvasac) (u starijoj literaturi fermenti), biološki katalizatori, tvari koje enormno ubrzavaju biokemijske procese u živim organizmima. Enzimi su proizvodi žive stanice, a po kemijskoj su naravi bjelančevine, iako među njima ima i katalitičkih ribonukleinskih kiselina (ribozimi). Po reakcijama koje kataliziraju enzimi se svrstavaju u šest skupina: oksidoreduktaze (reakcije oksidacije i redukcije), transferaze (prijenos skupina atoma), hidrolaze (hidrolitičke reakcije), liaze (eliminacija skupina atoma uz nastanak dvostruke veze), izomeraze (reakcije izomerizacije) i ligaze (reakcije stvaranja kovalentne veze uz istodobnu hidrolizu adenozin-trifosfata) (→ adenozin). Unutar svake skupine enzimi se dijele po decimalnoj enzimskoj klasifikaciji u tri dodatne razine. Tvari na koje enzim djeluje nazivaju se njegovim supstratima, a naziv enzima obično se tvori dodatkom sufiksa -aza nazivu supstrata ili nazivu reakcije, npr. alkohol-dehidrogenaza, DNK-polimeraza. Često se rabe i stara trivijalna imena, kao za probavne enzime tripsin, pepsin i dr.

Premda se pokoravaju svim fizikalnim i kemijskim zakonima, enzimi se u mnogo čemu razlikuju od običnih kemijskih katalizatora. Enzimske su reakcije 106 do 1012 puta brže od nekataliziranih i barem tisuću puta brže od reakcija kataliziranih kemijskim katalizatorima. One se zbivaju pod fiziološkim uvjetima, dok kemijska kataliza često zahtijeva ekstremne uvjete temperature, tlaka i koncentracije vodikovih iona (pH). Enzimi pokazuju visoku specifičnost prema svojim supstratima, a to omogućuje da se važni biološki procesi, poput sinteze velikih molekula bjelančevina ili nukleinskih kiselina, odvijaju gotovo bez pogreške. Konačno, enzimi su katalizatori kojima se aktivnost može regulirati tvarima koje nisu njihovi supstrati, pa to omogućuje skladno funkcioniranje svih procesa u živoj stanici i organizmu. Aktivnost pojedinih enzima koče njihovi specifični inhibitori, a pojačavaju je aktivatori.

Neki enzimi mogu djelovati samo u prisutnosti tzv. kofaktora. To mogu biti ioni metala ili pak neke organske molekule, tzv. koenzimi. Neki se kofaktori samo privremeno vežu na enzim, dok se drugi, koji se nazivaju prostetičkim skupinama, vežu trajno. Ako enzim sadrži kofaktor, njegov polipeptidni dio naziva se apoenzimom. Prema tomu, neaktivni apoenzim i kofaktor čine potpuni, aktivni enzim (holoenzim).

Danas je poznata primarna struktura (→ bjelančevine) golemoga broja enzima, a tisućama njih poznata je i prostorna građa. To omogućuje bolje razumijevanje samoga čina enzimske katalize (biokatalize). Da bi djelovao, enzim mora doći u fizički dodir sa svojim supstratom. Zbog toga se nekada zamišljalo da molekula supstrata pristaje u aktivno mjesto molekule enzima kao što ključ pristaje u bravu, tj. da su enzim i supstrat međusobno komplementarni. Pokazalo se, međutim, da je enzim komplementaran prijelaznomu stanju, tj. onomu kemijskom obliku koji supstrat mora poprimiti pri prelasku u produkt reakcije, pa je upravo to razlogom ubrzanja reakcije. Na taj se način, uspostavljanjem slabih veza između molekula enzima i supstrata, smanjuje energija aktivacije za kataliziranu reakciju. Enzimi mogu biti vrlo djelotvorni. Broj molekula supstrata koji se u jednoj sekundi preradi u produkt na jednoj molekuli enzima (obrtni broj enzima) može biti čak 300 000!

Većina enzima djeluje unutar stanice u kojoj se sintetizira, katalizirajući u njoj sve kataboličke i biosintetske procese. Neki se pak enzimi izlučuju i djeluju ekstracelularno, kao npr. probavni enzimi, koje izlučuje stijenka crijeva ili gušterača. Takvi se enzimi obično sintetiziraju u žlijezdama u obliku neaktivnih proenzima ili zimogena, a aktivni postaju u probavnom traktu. Tjelesne tekućine, kao što je krvna plazma, u pravilu sadrže vrlo male koncentracije enzima. Pri oštećenju pojedinih tkiva zbog bolesti tkivni enzimi dospijevaju u krv, pa je mjerenje aktivnosti tih enzima u krvnoj plazmi važan sastavni dio laboratorijske dijagnostike.

Enzimi različita stupnja čistoće proizvode se industrijski. Neki se upotrebljavaju kao lijekovi, drugi ulaze u sastav deterdženata, mnogi su potrebni u medicinskoj dijagnostici. Enzimi se također upotrebljavaju u proizvodnji antibiotika te u prehrambenoj i kemijskoj industriji, jer svojom prirodnom selektivnošću usmjeruju reakcije na način koji se ne može postići klasičnim kemijskim postupcima. Danas se velike količine različitih enzima proizvode s pomoću genetički izmijenjenih mikroorganizama.

enzimi. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 6.12.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=18053>.