Lankide:Ireneigea2/Proba orria

Triosafosfato isomerasa entzima

Entzimak bizidunek sintetizatzen dituzten eta prozesu oso espezifikoak modu eraginkorrean katalizatzeko gaitasuna duten molekula organikoak dira. Beste hitz batzuetan esanda, entzimek erreakzio kimikoen abiadura handitzen dute horien oreka kimikoa aldatu gabe. Gehienek proteina-izaera dute, baina entzima gisa jarduten duten RNA molekulak ere badaude, erribozimak, alegia. Entzimek substratu deritzen molekulen gainean eragiten dute, eta horiek erreakzioaren amaieran produktu bilakatzen dira. Substratua lotzen den entzimaren guneari zentro aktibo deritzo, eta bertan aktibitate katalitikoa gertatzen da. Beraz, zelula-prozesu gehienetan beharrezkoa da entzimen presentzia biziarekin bateragarriak diren erreakzio-abiadurak lortzeko. Are gehiago, egun badakigu 4.000 inguru direla entzimen parte-hartzea nahitaezkoa duten erreakzio biokimikoak.

Erreakzioen abiadura azkartzeko, entzimek horien aktibazio-energia murrizten dute; hau da, erreakzioa gertatu ahal izateko beharrezkoa den energia kantitatea jaisten dute. Katalisian zehar entzimek ez dute erreakzioaren oreka kimikoa aldatzen. Era berean, entzimek ez dute inongo aldaketarik jasaten lanean ari diren bitartean, eta berriro erabil daitezke erreakzioa amaitzen denean.

Entzimek aktibitate optimoa izan dezaten, ezinbestekoa da ingurune-baldintza espezifikoak mantentzea, hala nola tenperatura, pH-a eta presioa. Gauzak horrela, parametro fisiko-kimiko horien aldaketek entzimaren aktibitatearen galera eragin dezakete. Bestalde, entzimen jardueran eragina duten hainbat molekula ere badaude. Alde batetik, inhibitzaileek entzimen jarduera apaltzen dute eta, bestetik, aktibatzaileek entzimen jarduera areagotzen dute. Esate baterako, botika eta pozoi ugari inhibitzaileak dira.

Badira erabilera komertziala duten entzima ugari, adibidez, antibiotikoen ekoizpenerako erabiltzen direnak. Horrez gain, hainbat prozesu industrialetan ere erabiltzen dira entzimak, besteak beste, elikagaien, bioerregaien eta farmakoen ekoizpenean.

Egitura

Entzima gehienak proteina globularrak dira eta pisu molekular oso desberdina izan dezakete.  Entzimen aktibitatea egitura tertziarioaren menpe dago, eta azken hori, era berean, proteinaren aminoazido sekuentziaren araberakoa da. Hala ere, entzima batzuetan egitura kuaternarioa ezinbestekoa da aktibitate funtzionala lortzeko; izan ere, kasu horietan aktibitatea tolesketa egokiaren menpe dago. Proteinen konformazioa 5 indar ahulen bidez egonkortzen da: Van der Waals indarrak, hidrogeno-zubiak, disulfuro-zubiak, lotura elektroestatikoak eta elkarrekintza hidrofobikoak. Gauzak horrela, entzimek egitura tertziarioa galtzen badute, aktibitate katalitikoa ere galtzen dute.

Entzima osatzen duten azpiunitate kopuruaren arabera, oligomerizazio-maila desberdinak bereizten dira. Azpiunitate bakarra duten entzimei monomero deritze eta, hainbat azpiunitatez osatutakoei, aldiz, oligomero. Azken horiek azpiunitate kopuruaren arabera izen desberdina dute (dimero, trimero, tetramero…). Bestalde, oligomeroak azpiunitate mota berdinez edo desberdinez osatuta egon daitezke. Azpiunitate mota berdinez osatuta daudenei homooligomero deritze eta, azpiunitate desberdinez osatutakoei, berriz, heterooligomero.

Aipatu bezala, zentro aktiboa substratua batu eta aktibitate katalitikoa gertatzen den gunea da. Entzima osoaren proportzio oso txikia hartzen du eta aminoazido desberdinez osatutako eskualde tridimentsionala da. Ezinbestekoa da aminoazido horiek egitura tertziarioan elkarrengandik hurbil egotea; hala ere, egitura primarioan beren artean urrun ager daitezke. Zentro aktiboa aminoazido mota desberdinez dago osatuta, eta aminoazido mota bakoitzak funtzio desberdina betetzen du. Alde batetik, substratua batzen duten aminoazidoak daude, eta horiek substratua finkatzen dute elkarrekintza ahulen bidez. Bestetik, entzimaren konformazioa mantentzen duten aminoazidoak daude, eta horiei esker egonkortzen da entzimaren egitura tridimentsionala. Aminoazido horiek beren funtzioa betetzeko ez dute substratuarekiko inolako elkarrekintzarik. Azkenik, aminoazido katalitikoak daude; hau da, katalisia aurrera eramateko ezinbestekoak diren aminoazidoak. Aminoazido horiek substratuarekin lotura kobalente ez-egonkorrak eratzen dituzte eta oso urriak dira.

Entzima batzuek kofaktore deritzen molekulak behar dituzte aktibitate katalitikoa lortzeko. Kofaktoreak, normalean, gune aktibotik urrun lotzen dira eta izaera kimiko desberdinekoak izan daitezke: molekula inorganikoak edo koentzimak. Koentzimak molekula organikoak dira, eta koentzimen beharra duten entzimen kasuan, koentzimaren presentziaren edo presentzia ezaren arabera, entzimek izen desberdina dute. Koentzima lotuta ez dutenean, apoentzima deritze eta, koentzima lotzean zaienean, berriz, holoentzima. Koentzima gehienak bitaminak dira.

Espezifikotasuna

Entzimak lotzen zaien substratuarekiko espezifikoak izan ohi dira. Hau da, entzimak gai dira beren benetako substratua antzeko egitura duten analogoetatik bereizteko. Bestetik, funtzioarekiko ere oso espezifikoak dira; izan ere, erreakzio biokimiko mota bakarra katalizatzen dute.

Entzimak substratu bakarrarekiko espezifikoak izanik, historian zehar gune aktiboaren eta substratuaren arteko elkarrekintza deskribatzeko, hainbat teoria proposatu dira:

• Fisher-en teoria (1894): Giltza eta sarrailaren teoria. Entzimaren eta susbstratuaren arteko akoplamendua giltzaren eta sarrailaren artekoaren antzekoa da. Beste era batean esanda, substratua eta gune aktiboa osagarriak dira egiturari eta elkarrekintza kimikoei dagokienez.

• Koshland-en teoria (1958): Eragindako doikuntza. Entzimaren gune aktiboa malgua da, eta substratuaren baturak gune horren berrordenatze espezifikoa eragiten du.

Egun jakina da entzimen gune aktiboaren eta substratuaren arteko elkarrekintzak Koshland-en eragindako doikuntza ereduari jarraitzen zaizkiola.

Katalisia

Katalizatzaileak erreakzio kimikoaren abiadura aldatzen duten substantziak dira. Biokimikan, katalisia aktibitate entzimatikoa duten proteinek edo azido nukleikoek substratuak produktu bihurtzeko joera aztertzen duen entzimologiaren alorra da.  Substratua entzimaren zentro aktiboari batzen zaionean, substratuaren eraldaketa ahalbidetu, eta produktua lortzen da. Era berean, entzima substratu berri bati lotzeko prest geratzen da.

Substratua produktu bihurtu ahal izateko, hau da, hasierako egoeratik amaierako egoerara pasatzeko, energia kantitate bat gainditu behar da, eta horri aktibazio-energia deritzo. Beste era batean esanda, katalisia gerta dadin, lehenik eta behin, substratua aktibatu behar da. Behin substratua aktibaturik, trantsizio-egoerara iristen da, eta produktu bihurtzen da. Prozesuan energia askatzen da.

Entzimek, eta oro har, katalizatzaile guztiek aktibazio-energia murrizten dute eta, horrela, erreakzio kimikoen hasiera errazten dute. Bestetik, katalizatzaileek ez dute eraginik erreakzioaren etekinean ezta oreka kimikoan ere.

Aktibitate katalitikoa neurtzeko nazioarteko sistemaren unitatea katala da, eta hori mol zati segundotan neurtzen da. Katalizatzaile baten aktibitatea konbertsio-kantitatearen bidez neur daiteke (turn over number), eta efizientzia katalitikoa, aldiz, konbertsio-maiztasunaren bidez (turn over frequency). Biokimikan, entzima-aktibitatearen unitate bat (U) minuturo 1 µmol substratu produktu bihurtzeko beharrezkoa den aktibitate katalitikoa da. Nazioarteko sistemaren arabera, 1 katal 60·106 U dira.

Zenbait faktore fisiko-kimikok eragiten dute entzima-aktibitatean, esaterako, tenperaturak, pH-ak eta gatz kontzentrazioak. Alde batetik, entzima bakoitzak tenperatura optimo bat du. Hortaz, tenperatura horretatik aldendu ahala, entzimaren aktibitate katalitikoa murrizten da desnaturalizazioaren eraginez. Bestetik, medioaren pH-ak entzimaren aminoazidoen protonazioa edo desprotonazioa eragin dezake. Hori dela eta, zentro aktiboko aminoazidoen protonazio-maila aldatzeak eragina izan dezake substratuaren loturan. Azkenik, ezinbestekoa da gatz-kontzentrazio egokia izatea, entzimaren karga eta egitura egokia mantentzeko.

Substratu bakarreko erreakzioek zinetika asetzailea dute, hau da, katalisi-abiadurak ez du harreman linealik substratu-kontzentrazioarekin. Jokaera hori Michaelis-Mentenen zinetika-ereduak azaltzen du: substratu-kontzentrazioa, [S], abzisa-ardatzean adierazten da eta, abiadura, berriz, V, ordenatu-ardatzean. Grafiko horretan hiperbola aldekide angeluzuzena lortzen da. Grafikotik lor daitezkeen parametro zinetikoei dagokienez, abiadura maximoaren erdia lortzeko behar den substratu-kontzentrazioari Michaelis-Mentenen konstantea deritzo (K_m), eta afinitatearen berri ematen du. Grafikoaren asetze-mailak, aldiz, abiadura maximoari buruzko informazioa ematen du.

Ezaugarriak

• Entzima guztiak proteinak dira
• Katalizatzile eran entzimek kantitate txikietan jarduten dute eta behin eta berriro erabil daitezke, suspertu egiten baitira.
• Espezifikotasuna: entzimen ezaugarri nagusia da. Bikoitza da espezifikotasuna; hau da, substratuak entzima konkretu bat aukeratzen du eta zein erreakzio mota egin nahi duenaren arabera beste entzima bat edukiko du; eta azpiproduktuak osatzea galarazten du.
• Kate polipeptidikoa bere buruaren gainean tolesten da, bere baitan ur molekularik ez sartzeko eta hutsunerik ez egoteko. Izan ere, gainazalean talde ionizatuek gune hidrofobikoak agertarazten dituzte.
• Substratua elkarrekintza ahul askoren bidez elkartzen da entzimara, hidrogeno-zubiak, indar hidrofobo, sakabanatze-indarrak, indar elektrostatikoak eta disulfuro zubiak. Elkartze horiek gune aktibo izeneko entzimaren gunean ematen dira.
• Ingurune-balndintzen menpekotasuna dute; tenperatura, pHa edo gatz-kontzentrazioen arabera, entzimek bere egitura edo aktibitatean aldaketak jasango dituzte.
• Itzulgarritasuna: entzima gehienek bi noranzkoetan katalizatzen dute erreakzioa.
• Koentzima eta kofaktoreen beharra eman daiteke, eta erreakzio kimikoan zuzenean parte hartzen dute.
• Erregulazioa: entzimen aktibitatea inhibizio edo aktibazio-fenomenoen menpe dago. Hau itzulezina edo itzulgarria izan daiteke

Sailkapena eta nomenklatura

== Inhibizioa eta aktibazioa