5 Παραδείγματα ενζύμων στο σώμα

Ένζυμα στο ανθρώπινο σώμα εξυπηρετούν μια ποικιλία διαφορετικών λειτουργιών. Για παράδειγμα , διαφορετικές κατηγορίες ενζύμων περιλαμβάνουν πεπτικά ένζυμα, μεταβολικά ένζυμα, ηπατικά ένζυμα, νουκλεάσες και ένζυμα υποδοχέα. Η λεπτομερής εξέταση αυτών των πέντε κατηγοριών ενζύμων θα καταστήσει πιο σαφείς τους πολλούς σημαντικούς ρόλους των ενζύμων στο ανθρώπινο σώμα.

Ορισμός ενζύμων

Πριν συζητήσουμε τους διάφορους τύπους ενζύμων στο σώμα, ας αφιερώσουμε λίγο χρόνο για να ορίσουμε τα ένζυμα. Τα ένζυμα είναι βιολογικά μόρια που ενισχύουν την ταχύτητα με την οποία διεξάγονται οι χημικές αντιδράσεις μέσα στα κύτταρα. Τα ένζυμα είναι συνήθως πρωτεΐνες, αν και τα ένζυμα μπορεί να είναι και άλλοι τύποι μορίων. Τα ένζυμα βοηθούν σε διαδικασίες όπως ο μεταβολισμός και η πέψη και είναι κρίσιμα για τη ζωή στον πλανήτη Γη. Τα ένζυμα μπορούν να εκτελέσουν πολλούς διαφορετικούς ρόλους, όπως το σπάσιμο μεγάλων μορίων σε μικρότερα τμήματα, ώστε το σώμα να μπορεί να τα απορροφήσει πιο εύκολα ή να παράγει νέα μόρια συνδέοντας άλλα μόρια μεταξύ τους. Ωστόσο, αυτές οι αντιδράσεις θα πραγματοποιηθούν μόνο από ορισμένα ένζυμα, καθώς είναι εξαιρετικά εκλεκτικοί καταλύτες, μόνο η σωστή αντίδραση θα ενισχυθεί από ένα ένζυμο.

Τα ένζυμα με τα οποία χειρίζονται τα μόρια αναφέρονται ως υποστρώματα και συνδέονται με συγκεκριμένες περιοχές του ενζύμου που ονομάζονται ενεργές θέσεις. Υπάρχουν δύο διαφορετικά μοντέλα ενζυμικής δράσης:το μοντέλο επαγόμενης προσαρμογής και το μοντέλο κλειδώματος και κλειδιού. Στο πρώτο μοντέλο, τόσο το υπόστρωμα όσο και οι ενεργές θέσεις αλλάζουν το θεμελιώδες σχήμα τους για να ενωθούν μεταξύ τους, ενώ στο δεύτερο μοντέλο η ενεργή θέση ενός ενζύμου δεν μπορεί να αλλάξει και επομένως θα δέχεται μόνο συγκεκριμένα υποστρώματα. Και στις δύο περιπτώσεις, τα ένζυμα μπορούν να επιταχύνουν τον ρυθμό που λαμβάνει χώρα μια αντίδραση πάνω από ένα εκατομμύριο φορές όταν το υπόστρωμα έχει δεσμευτεί στην ενεργή θέση του ενζύμου. Οι χημικές αντιδράσεις που προκύπτουν από το συνδυασμό υποστρωμάτων και ενζύμων δημιουργούν νέα μόρια ή προϊόντα, τα οποία στη συνέχεια διακλαδίζονται από το ένζυμο και μπορούν να ξεκινήσουν άλλες αντιδράσεις.

Το συνολικό ατομικό βάρος ενός ενζύμου κυμαίνεται από περίπου 10.000 έως πάνω από 1 εκατομμύριο μονάδες. Ενώ τα περισσότερα ένζυμα είναι πρωτεΐνες, αυτό δεν ισχύει για κάθε ένζυμο. Ορισμένα ένζυμα έχουν στην πραγματικότητα μικρά μόρια RNA που δρουν ως καταλύτες αντί για τις καταλυτικές πρωτεΐνες που βρίσκονται σε άλλα ένζυμα. Μερικά ένζυμα κατασκευάζονται επίσης από σύμπλοκα πολλαπλών πρωτεϊνών που συνδέονται μεταξύ τους από πολλές μεμονωμένες πρωτεϊνικές υπομονάδες. Αν και πολλά ένζυμα είναι ικανά να καταλύουν αντιδράσεις από μόνα τους, ενζυμικοί συμπαράγοντες ή πρόσθετα μη πρωτεϊνικά συστατικά είναι μερικές φορές απαραίτητα για την κεφαλαιοποίηση της αντίδρασης. Ανόργανα ιόντα όπως Mn2+, Zn2+, Fe2+ ή Mg2+ μπορεί να χρησιμεύσουν ως συμπαράγοντες ή μεταλλοργανικές ενώσεις που ονομάζονται συνένζυμα μπορούν να χρησιμεύσουν ως συμπαράγοντας.

Διαφορετικοί τύποι ενζύμων

Τα ένζυμα είναι μακρομόρια που καταλύουν βιοχημικές αντιδράσεις και οι αναστολείς είναι μόρια που μειώνουν τη δραστηριότητα των ενζύμων, ενώ οι ενεργοποιητές ενισχύουν την ενζυμική δραστηριότητα. Η ενζυμολογία είναι η μελέτη των ενζύμων. Τα ένζυμα μπορούν γενικά να χωριστούν σε πέντε διαφορετικές κατηγορίες:

• Οι υδρολάσες κόβουν ή διασπούν το τμήμα του υποστρώματος μέσω της διαδικασίας υδρόλυσης ή μέσω της πρόσληψης μορίων νερού.
• Οι οξειδορεδουκτάσες είναι ένζυμα που εμπλέκονται στη διαδικασία μεταφοράς ηλεκτρονίων.
• Οι ισομεράσες είναι ένζυμα που σχηματίζουν ισομερή μεταφέροντας ομάδες σε ένα μόριο.
• Οι λιγάσες δημιουργούν νέους χημικούς δεσμούς διασπώντας τους πυροφωσφορικούς δεσμούς σε ένα νουκλεοτίδιο.
• Οι τρανσφεράσες είναι εκείνες που μεταφέρουν χημικές ομάδες από ένα μόριο σε ένα άλλο μόριο.

Υπάρχουν περισσότερες από 5000 βιοχημικές αντιδράσεις που προκαλούνται από ένζυμα. Αυτά τα ένζυμα χρησιμοποιούνται σε πολλά διαφορετικά προϊόντα, τόσο σε προϊόντα οικιακής χρήσης όσο και σε προϊόντα βιομηχανικής αντοχής, για τη δημιουργία νέων μορίων. Τα ένζυμα χρησιμοποιούνται συχνά για την παρασκευή προϊόντων διατροφής όπως το τυρί, το κρασί και η μπύρα. Εν τω μεταξύ, ορισμένες ασθένειες οφείλονται στην έλλειψη ορισμένων ενζύμων, όπως ο αλμπινισμός και η φαινυλκετονουρία. Μερικά από τα πιο κοινά ένζυμα παρατίθενται παρακάτω:

Η DNA πολυμεράση είναι ένα ένζυμο που οδηγεί τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν καθώς το DNA αντιγράφεται και προετοιμάζεται για κυτταρική διαίρεση. Η DNA πολυμεράση διασφαλίζει ότι χρησιμοποιείται ο σωστός αριθμός βάσεων για την κατασκευή του DNA.

Πολλά διαφορετικά ένζυμα βρίσκονται σε χημικές ουσίες καθαρισμού, όπως αφαίρεση λεκέδων και απορρυπαντικό πλυντηρίου. Αυτά τα ένζυμα βοηθούν στην απομάκρυνση των ελαίων και των λεκέδων από τα υφάσματα διασπώντας τα ένζυμα αυτών των χημικών ουσιών, επιτρέποντας στους λεκέδες να βγουν από το ύφασμα.

Η παπαΐνη είναι ένας τύπος ενζύμου που βρίσκεται στα μαλακτικά κρέατος. Το ένζυμο χρησιμοποιείται για την υποβάθμιση των δεσμών μεταξύ των μορίων πρωτεΐνης και αυτή η αντίδραση είναι που κάνει το κρέας πιο τρυφερό.

Η αμυλάση είναι ένα παράδειγμα ενζύμου στο ανθρώπινο σώμα. Η αμυλάση βρίσκεται στο σάλιο μας και αποτελεί μέρος της αρχικής διαδικασίας πέψης των τροφών, ξεκινώντας τη διάσπαση των υδατανθράκων.

Τύποι ενζύμων στο σώμα

Υπάρχουν τουλάχιστον πέντε διαφορετικές κατηγορίες ενζύμων που μπορούν να βρεθούν στο σώμα:πεπτικά ένζυμα, μεταβολικά ένζυμα, ηπατικά ένζυμα, νουκλεάσες και ένζυμα υποδοχέων. Ας ρίξουμε μια ματιά σε αυτές τις διαφορετικές κατηγορίες ενζύμων και συγκεκριμένα παραδείγματα καθενός από αυτά.

Τα πεπτικά ένζυμα είναι εκείνα που εμπλέκονται στη διάσπαση της τροφής στα ζώα και στον άνθρωπο. Παραδείγματα πεπτικών ενζύμων περιλαμβάνουν αμυλάση, πεψίνη, λιπάση, νουκλεάσες και λυσοζύμες.

Η αμυλάση είναι ένας τύπος ενζύμου που βοηθά στη διάσπαση/πέψη των υδατανθράκων. Η περισσότερη αμυλάση διασπά τους υδατάνθρακες σε γλυκόζη και η πραγματική διαδικασία ξεκινά μέσα στο στόμα, όπου η αμυλάση του σάλιου, το ένζυμο που βρίσκεται στο σάλιο μας, αρχίζει να διασπά την τροφή καθώς τη μασάμε. Η αμυλάση του σάλιου αρχίζει να αποικοδομεί το άμυλο σε γλυκόζη, ενώ η υπόλοιπη τροφή θα δημιουργηθεί και θα απορροφηθεί όπως σε ταξίδια μέσω του στομάχου και των εντέρων. Τα λυσοσώματα βρίσκονται επίσης μέσα στο σάλιο και η δουλειά τους είναι να σκοτώνουν τα μικρόβια μέσα στο στόμα.

Η πεψίνη ή οι πεπτιδάσες είναι ένζυμα που διασπούν διαφορετικές πρωτεΐνες σε αμινοξέα, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να σχηματίσουν μόρια απαραίτητα για την κυτταρική λειτουργία. Μεγάλο μέρος της διάσπασης πολύπλοκων μορίων συμβαίνει στο λεπτό έντερο, αν και μερικά από αυτά συμβαίνουν στο στομάχι.

Η λιπάση είναι ένας τύπος ενζύμου που είναι υπεύθυνος για τη διάσπαση των ελαίων και των λιπών σε αλκοόλες και λιπαρά οξέα. Η λιπάση συμβαίνει να είναι ένα από τα ένζυμα που βρίσκονται στο πάγκρεας ή στα παγκρεατικά ένζυμα.

Τα ένζυμα υποδοχείς είναι εκείνα που εμπλέκονται στη λήψη διαφορετικών βιομορίων. Τα ένζυμα υποδοχείς βοηθούν στην ενεργοποίηση ή αδρανοποίηση βιομορίων όπως η γλυκόζη και το γλυκογόνο. Τα ένζυμα υποδοχείς μπορούν είτε να βοηθήσουν στην αποφωσφορυλίωση είτε στη φωσφορυλίωση, με τα ένζυμα αποφωσφορυλίωσης να ονομάζονται φωσφατάσες και τα ένζυμα φωσφορυλίωσης που αναφέρονται ως κινάσες. Μόνο λίγα ένζυμα είναι επίσης υποδοχείς.

Τα μεταβολικά ένζυμα, όπως υποδηλώνει το όνομα, εμπλέκονται στον μεταβολισμό των κυττάρων και στην αποτοξίνωση των ουσιών που βρίσκονται στο σώμα. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά μεταβολικά ένζυμα που ειδικεύονται στη διάσπαση διαφορετικών ουσιών. Για παράδειγμα, οι οξειδάσες είναι ένζυμα που μετατρέπουν διαφορετικές ουσίες σε κετόνες, ενώ οι υδρολάσες διασπούν τα υλικά όταν εμπλέκεται νερό.

Οι αναγωγάσες είναι ένζυμα που εισάγουν υδρογόνο σε υποστρώματα κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, ενώ οι λυάσες είναι ένζυμα που συνδέονται με την αποικοδόμηση των μορίων χωρίς οξείδωση ή υδρόλυση. Οι λιγάσες είναι ένζυμα που συνδέουν δύο ή περισσότερα μόρια μεταξύ τους. Η ισομεράση μπορεί να μετατρέψει μόρια σε διαφορετικές μορφές, ικανά να πάρουν ένα μόριο και να το μετατρέψουν σε παρόμοια αν και διακριτή μορφή και πάλι πίσω. Το γλυκουρονικό οξύ εισάγεται σε μη υδατοδιαλυτές ουσίες μέσω της γλυκουρονιδάσης, η οποία καθιστά τα μόρια υδατοδιαλυτά και επομένως μπορούν να απεκκριθούν στα ούρα του σώματος. Τα transanunes είναι ένζυμα που είτε αφαιρούν είτε προσθέτουν αμινοξέα σε ενώσεις.

Η συνθάση του γλυκογόνου είναι ένας τύπος ενζύμου που εμπλέκεται στην παραγωγή γλυκογόνου, λαμβάνοντας το γλυκογόνο από τη γλυκόζη και επιτρέποντάς του να αποθηκευτεί στο ήπαρ. Η γαλακτική αφυδρογονάση είναι ένα ένζυμο που παράγει το πυροσταφυλικό οξύ από το γαλακτικό. Η συνθετάση αμινοακυλο tRNA (translation RNA) είναι ένας τύπος ενζύμου που είναι υπεύθυνος για τη δέσμευση διαφορετικών αμινοξέων στο tRNA, το οποίο θα βοηθήσει στην αναπαραγωγή των γενετικών πληροφοριών του κυττάρου.

Το συκώτι είναι ένα όργανο υπεύθυνο για την αποτοξίνωση των ουσιών, επιτρέποντας στο σώμα να απαλλαγεί από τα άχρηστα προϊόντα μέσω των ούρων. Το ήπαρ έχει πολλά διαφορετικά ένζυμα μέσα του προκειμένου να διασπάσει τοξικές ενώσεις, με μερικά από τα πιο σημαντικά ένζυμα να είναι η ασπαρτική αμινοτρανσφεράση (AST) και η τρανσαμινάση της αλανίνης (ALT). Η τρανσαμινάση αλανίνης (ALT) μπορεί επίσης να αναφέρεται ως γλουταμινική πυροσταφυλική τρανσαμινάση ορού (SGPT), ενώ η ασπαρτική αμινοτρανσφεράση (AST) μπορεί να ονομάζεται γλουταμινική οξαλοξική τρανσαμινάση ορού (SGOT). Αυτά τα δύο ένζυμα δρουν και τα δύο σε αμινοξέα για να τα αξιοποιήσουν. Εκτός από το AST και το ALT υπάρχει μια οικογένεια ενζύμων που αναφέρονται ως κυτόχρωμα p450, υπεύθυνα για το χειρισμό της διάσπασης διαφορετικών φαρμάκων.

Υπάρχουν επίσης πολλά ένζυμα στο νευρικό σύστημα που βοηθούν στο μεταβολισμό των νευροδιαβιβαστών. Για παράδειγμα, η ακετυλοχολινεστεράση είναι υπεύθυνη για τη διάσπαση της ακετυλοχολίνης, ενώ η μονοαμινοξειδάση αποδομεί πολύ ουσίες όπως η νοραδρεναλίνη, η αδρεναλίνη και η ντοπαμίνη.

Πέρα από τα ένζυμα που συνδέονται με διάφορα συστήματα του σώματος, υπάρχουν και ειδικά ένζυμα μέσα στο σώμα, ένζυμα που εξυπηρετούν ρόλους που δεν συνδέονται με τα παραπάνω συστήματα. Η ουροκινάση είναι ένα ένζυμο που διασπά τους θρόμβους, ενώ οι ενδονουκλεάσες είναι ένζυμα που χωρίζουν τους κλώνους του DNA. Υπάρχουν υποτύποι ενδονουκλεασών που αναφέρονται ως περιοριστικές ενδονουκλεάσες που διαχωρίζουν τους κλώνους του DNA σε μια συγκεκριμένη θέση. Η υαλουρονιδάση είναι ένα ένζυμο που μεταφέρεται από το σπέρμα το οποίο απελευθερώνεται όταν βρίσκεται στη γυναικεία αναπαραγωγική οδό και προορίζεται να βοηθήσει το σπέρμα να διεισδύσει στο τοίχωμα των ωαρίων και να συγχωνευθεί με το ωάριο. Ένα ένζυμο που ειδικεύεται στην κοπή και σφράγιση του DNA είναι το DNA τοποϊσομεράση-II, ενώ η εξαρτώμενη από το DNA RNA πολυμεράση είναι ένα ένζυμο που βοηθά στη δημιουργία mRNA. Τέλος, τα ένζυμα κυκλοοξυγενάσης έρχονται σε δύο μορφές CO X1 και COX-2 και είναι υπεύθυνα για τον έλεγχο της δημιουργίας προσταγλανδίνης, μιας χημικής ουσίας που εμπλέκεται στην παραγωγή γαστρικής βλέννας και στη φλεγμονή.