Enzymer

Celler i naturen og kroppen laver proteiner for at kunne fungere og overleve. Det er generne i cellers DNA, som bestemmer, hvordan proteinerne skal se ud, og hvad de kan. Proteiner har mange vigtige funktioner, der spiller hver deres rolle i naturen, såsom at:

• Nedbryde mad til mindre stykker (enzymer).
• Sende signaler rundt i menneskekroppen (hormoner).
• Bekæmpe f.eks. bakterier og virus i kroppen (antistoffer).

En særligt sej gruppe af proteiner kaldes enzymer. Enzymer fungerer lidt som naturens værktøjskasse. F.eks. klipper og nedbryder de kemiske stoffer, opbygger dem til større stoffer og meget mere. Fælles for alle enzymer er, at de øger hastigheden for bestemte kemiske reaktioner, der ellers ville være for langsomme – endda kunne bruge op til millioner af år – hvis de skulle forløbe uden enzymers tilstedeværelse. Af den grund er enzymer essentielle for alt liv på Jorden.

De kemiske stoffer, som enzymer omdanner, kaldes substrater. Enzymers funktion er altså at omdanne substrater til andre kemiske stoffer, som vi kalder produkter.

En enzym-aktiveret kemisk reaktion forløber således:

1. Enzym (E) og substrat (S) er tæt på hinanden.
2. Substratet binder til enzymet. De danner et enzym-substrat kompleks (ES).
3. Enzymet omdanner substratet til produkter (P). Enzymet binder stadig til produktet i et enzym-produkt kompleks (EP).
4. Enzymet frigiver produkterne, og enzymet er nu i stand til at reagere med et nyt substrat.

Figur 3. Enzym-aktiveret kemisk reaktion. Figuren viser, hvordan et enzym omdanner et substrat til to produkter. Forkortelserne er: Enzym (E), substrat (S), enzym-substrat kompleks (ES), enzym-produkt kompleks (EP), og produkt (P).

Figur 3 viser en simpel kemisk reaktion aktiveret af et enzym. Enzymet nedbryder substratet til to produkter. Enzymet omdanner typisk substratet i eller omkring det aktive center i enzymer.

Det aktive center

Den del af enzymet hvor den kemiske reaktion forløber, kaldes det aktive center. Det aktive center afgør også, hvilke substrater som binder til enzymet. Det aktive center er opdelt i to dele: En bindingsdel og en reaktionsdel.

Bindingsdelens formål er at binde til substrater. Reaktionsdelens formål er at få ændringen til at ske. Når substratet er bundet til bindingsdelen, kan reaktionsdelen få den kemiske reaktion til at ske. På den måde bliver substratet omdannet, og der dannes et eller flere produkter.

Strukturen og illustration af enzymer

Enzymer ser helt forskellige ud. Men faktisk har enzymer kun tre forskellige måder, de kan lave variationer på sig selv på. Disse variationer kalder vi lokale strukturer.

Figur 4. De tre forskellige typer af lokale strukturer i enzymer.

Figur 4 viser lokale strukturer, som bliver dannet i et enzym. α-helixer (pink) og β-sheets (blå) er forbundet med β-loops (grøn).

Enzymer illustreres ofte på forskellige måder alt efter, hvad man er interesseret i at undersøge ved enzymet. Typisk er forskere interesseret i at undersøge deres udseende, og hvilke stoffer de binder og omdanner. Figur 5 viser det samme enzym på tre forskellige måder.

Figur 5. Strukturen af et enzym fra bakterien Bacillus cereus vist på tre forskellige måder. De forskellige farver (hvid, pink og orange) angiver de samme steder på enzymet. Her vises α-helix (pink), β-sheets (orange) og β-loops (hvid).

Det virker besynderligt, at vise strukturen af enzymer på mange måder. Men det giver mening for forskere, når de skal se enzymer helt tæt på.

• Figuren til venstre, sticks, bruger forskere, når de vil kigge på enkelte dele af enzymer.
• Figuren i midten, lokale strukturer, er vigtig for at se, hvordan enzymet folder sig. Det er nemlig foldningen af enzymet, som afgør, hvordan enzymet binder og omdanner stoffer. Modellen af de lokale strukturer er også den mest anvendte måde at illustrere enzymer på.
• Figuren til højre, overflade, viser delene af enzymet, der er tilgængelig for andre kemiske stoffer eller det opløsningsmiddel, enzymet befinder sig i. Det er vigtigt at undersøge, da forskere skal vide, om substrater binder på overfladen af enzymet eller inde i enzymet. Og, om det skal være et helt specielt opløsningsmiddel, som skal bruges, for at enzymet virker.

Navngivning af enzymer

Navnene på enzymer har typisk endelsen -ase. Udover endelsen, er navnet på substratet de ændrer oftest inkluderet i navnet. F.eks. har enzymet laktase dets navn, da det nedbryder sukker-stoffet laktose i mælk, se figur 6.

Figur 6. Laktase klipper i laktose. (a) Enzymet laktase og dets substrat, laktose, er tæt på hinanden. (b) Laktase binder og klipper i laktose i et enzym-substrat kompleks. (c) Laktase og produkterne er bundet sammen i et enzym-produkt kompleks. (d) Produkterne forlader enzymet. Laktase kan nu klippe i et nyt laktose-molekyle.

Se nedenstående faktaboks for navne på andre enzymer.

Faktaboks: Navne på forskellige enzymer.

Brug af enzymer i industrien

Vi ser altså, at enzymer kan seje ting med deres substrater. Rigtig mange industrier bruger forskellige enzymers evner. Fødevareindustrien bruger f.eks. enzymer til modning af ost, til at gøre juice mindre grumset og til at give brød en sprødere skorpe. Inden for rengøring er der tilsat enzymer i vaskepulver. Enzymerne fjerner nemlig stivelsespletter (såsom glasur), proteiner (såsom blod) og fedtpletter.

Enzymer er altså overalt i vores hverdag, og har aldrig været så stort et forskningsfelt som det er i dag. Der bliver hele tiden forsket i nye enzymer. Et rigtig godt eksempel på det er enzymer som nedbryder plastik.

Nu er du klar til at læse om plastiknedbrydende enzymer. Rigtig god læselyst!