2.2 enzymer- bygging og virkemåte

Enzymer er helt avgjørende for liv på jorden. I alle levende organismer skjer det kjemiske reaksjoner. Med Enzymer tilstede går reaksjonene opptil flere millioner ganger raskere. Energien man trener får å få reaksjon i gang kan bli redusert til opptil 90 % på grunn av Enzymer.

Får vær reaksjon trenger man et spesielt Enzymer.

De alle fleste Enzymer er proteiner. Proteiner er bygd opp av rekker av aminosyrer som er bundet sammen med såkalte peptidbindinger.

Slike rekker kaller vi polypeptider.

Polypeptider blir foldet på kryss og tvers ved hjelp av bindinger mellom atomene. Polypeptidene får på denne måten en 3D struktur.  Når polypeptidene har fått denne strukturen, kaller vi dem proteiner.

Enzymene er viktige proteiner i levende organismer. Noen få enzymer består bare av proteiner men de fleste enzymer har en tilleggsfaktor, en kofaktor, koplet til proteinet.  Noen kofaktorer er metabolismer andre er organiske molekyler. De organiske molekylene kaller vi koenzymer.  Kofaktorene deltar når proteinet får en 3D struktur og den strukturen avgjør hvilken stoff som kan sitte fast på enzymet.   

En katalysator er en påskynder som hjelper til i en reaksjon uten å selv bli brukt opp. Et enzym virker som en biologisk katalysator.  De fleste enzymer påvirker bare en spesiell kjemisk reaksjon. I en menneskecelle er det tusenvis av forskjellige enzymer.   

Aktiveringsenergien man trenger får å starte reaksjon er lavere med enzym en uten enzymet.  Å reaksjon går derfor raskere med enzym tilstede.   Enzymet er derfor nødvendig får at reaksjonen skal skje raskere med et lavt temperatur.  

Enzymet har et aktiv sete som bare noen bestemte stoffer substratene kan sette seg i.  Det aktive sete har plass til ett eller flere substrater som inngår i en kjemisk reaksjon.  Vi sier at reaksjonene er enzymspesifikke.  Når vi bruker dette begrepet mener vi at det bare er ett spesifikk enzym som er spesialisert til å delta i en bestemt reaksjon.  Når en kjemisk reaksjon skal skje fester substratene seg til enzymet.  Hensikten med dette er at de kan komme så nærme hverandre at en kjemisk reaksjon kan skje å et produkt kan dannes. Hensikten med at substratene er i det aktiv sete er fordi aktiveringsenergien senkes og reaksjonen går raskere.  Etter at produkter er dannet løsnes det fra det aktive setet.  Det er dette som gjør enzymet om til en katalysator den påvirker reaksjon uten å bli brukt opp. Den kan brukes om og om igjen.

Karbonsyreanhydrase er et svært effektiv enzym som finnes i alle levende organismer.  Det hjelper til å fjerne karbondioksidgass som blir produsert i kroppen ved den aerobe celleåndingen. Karbondioksidgass må bli fjernet fort får å unngå at blodet får for lav pH. (Altså at det blir får surt).  Dette enzymet katalyserer reaksjon der gassen karbondioksid reagerer med vann til karbonsyrer og videre til hydrogenkarbonat og hydrogenioner:

CO₂ +H₂O à H₂CO₃ à HCO₃ - +H⁺

I denne reaksjon er det stoffer som virker som en buffer, og den lave pH-en i blodet blir motvirket. Det er viktig for de fleste reaksjoner i kroppen kan bare skje ved en pH på rundt 7.4. en forandring i pH på mer enn 0.4 kan vare livstruende.  Blodet inneholder derfor buffere som motvirker pH-endringer. Det blir dannet hydrogenkarbonat som er løselig i kroppsvæskene, og som transporteres med blodet til gassutvekslingsorganene, der den motsatte reaksjon skjer:

HCO₃ - +H⁺ à H₂CO₃  à CO₂ +H₂O

Karbondioksidgassen blir slik fjernet fra blodet, og pH-en øker igjen. Også i denne reaksjon deltar enzymet Karbonsyreanhydrase. Karbondioksid går ut av blodårene og inn i lungene ved diffusjon fordi konsentrasjonen av CO₂ er lavere i lungene enn i blodet.

Enzymet katalase er viktig får å bryte ned hydrogenperoksid H₂O₂.  I cellene i alle levende organismer blir hydrogenperoksid dannet som et biprodukt ved metabolismen.  Hydrogenperoksid er giftig og veldig reaktivt og må brytes ned umiddelbart.  Derfor har alle levende organismer enzymet katalase. Det spalter hydrogenperoksid til vann og oksygengass:

H₂O₂ à H₂O +O₂

Uten enzym trengs det en aktiveringsenergi på 76 KJ/mol. Når katalase er til stede. Er det nok med en aktiveringsenergi på bare 8KJ/mol. Katalase senker aktiveringsenergien med omtrent 90% sammenlignet med aktiveringsenergien uten enzymet.

Alle kjemiske forbindelser har navn. De fleste enzymnavn slutter på ase. Mange av enzymene har navn som sier noe om den spesifikke reaksjon de katalyserer.  Et eksempel er fosfatase som hjelper til å overføre fosfatgruppen mellom molekyler. Andre navn sier mer om substratet enn om reaksjonen.  Laktose katalyserer reaksjon der laktose, melkesukker, blir omdannet til monosakkaridene glukose og galaktose.

ATP-aser er en stor gruppe enzymer som katalyserer reaksjon der ATP reager med vann og danner ADP. En fosfatgruppe og frigitt energi eller motsatt når ATP blir laget.  ATP-aser finnes i membraner og bidrar der til å pumpe ioner gjennom membranene slik at det oppstår gradienter. Eksempel er H⁺-ioner i kloroplast og mitokondriemembraner og NA⁺- og K⁺ ioner i cellemembranen i nervecellen.