Pengendalian Aktivitas Enzim

Kuliah Biokimia Tanaman
ENZIM: STRUKTUR, NOMENKLATUR, DAN MEKANISME KERJA
Oleh: Dr. Ir. I. Marzuki
ENZIM
Enzim adalah protein yang mengkatalisis (yaitu, mempercepat atau mengurangi tingkat dari) reaksi kimia. [1] [2]
Dalam reaksi enzimatik, yang molekul pada awal proses disebut substrat , dan mereka diubah menjadi molekul yang
berbeda, disebut produk . Hampir semua proses dalam sel biologi perlu enzim terjadi pada tingkat yang signifikan.
Karena enzim adalah selektif untuk substrat mereka dan mempercepat hanya beberapa reaksi dari antara banyak
kemungkinan, set enzim yang dibuat dalam sel menentukan jalur metabolik terjadi pada sel tersebut.
Seperti semua katalis, enzim bekerja dengan menurunkan energi aktivasi (E a ‡) untuk suatu reaksi, sehingga secara
dramatis meningkatkan laju reaksi. Akibatnya, produk terbentuk lebih cepat dan reaksi mencapai keadaan
setimbang mereka lebih cepat. Kebanyakan tingkat reaksi enzim jutaan kali lebih cepat dibandingkan reaksi
sebanding un-katalis. Seperti dengan semua katalis, enzim tidak dikonsumsi oleh reaksi mereka mengkatalisasi,
juga tidak mengubah kesetimbangan reaksi ini. Namun, enzim yang berbeda dari kebanyakan katalis lain dengan
menjadi jauh lebih spesifik. Enzim dikenal untuk mengkatalisasi sekitar 4.000 reaksi biokimia. [3] Beberapa RNA
molekul yang disebut ribozymes juga mengkatalisis reaksi, dengan contoh penting menjadi beberapa bagian dari
ribosom. [4] [5] molekul sintetik yang disebut enzim buatan juga menampilkan enzim seperti katalisis. [6]
Aktivitas enzim dapat dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim,
aktivator adalah molekul yang meningkatkan aktivitas. Banyak obat dan racun adalah penghambat enzim. Kegiatan
ini juga dipengaruhi oleh suhu , lingkungan kimia (misalnya, pH ), dan konsentrasi substrat. Beberapa enzim yang
digunakan secara komersial, misalnya, dalam sintesis antibiotik . Selain itu, beberapa produk rumah tangga
menggunakan enzim untuk mempercepat reaksi biokimia (misalnya, enzim dalam biologi bubuk cuci memecah
protein atau lemak noda pada pakaian, enzim dalam pelunak daging memecah protein menjadi molekul yang lebih
kecil, membuat daging lebih mudah untuk dikunyah).
Etimologi dan Sejarah
Pada awal akhir abad 18 dan awal abad 19, pencernaan daging oleh sekresi perut [7] dan konversi pati untuk gula
oleh ekstrak tumbuhan dan ludah telah diketahui. Namun, mekanisme yang terjadi belum teridentifikasi. [8]
Pada abad ke-19, ketika mempelajari fermentasi gula ke alkohol oleh ragi , Louis Pasteur sampai pada kesimpulan
bahwa fermentasi ini dikatalisasi oleh suatu kekuatan penting yang terkandung dalam sel-sel ragi yang disebut "
fermentasi ", yang diperkirakan berfungsi hanya dalam organisme hidup . Ia menulis bahwa "fermentasi alkohol
adalah suatu tindakan yang berhubungan dengan kehidupan dan organisasi sel ragi, bukan dengan kematian atau
pembusukan dari sel." [9]
Pada tahun 1877, ahli fisiologi Jerman Wilhelm Kühne (1837-1900) pertama kali menggunakan istilah enzim , yang
berasal dari bahasa Yunani ενζυμον, "dalam ragi", untuk menggambarkan proses ini. [10] Enzim kata itu digunakan
kemudian untuk mengacu pada zat-zat tak hidup seperti pepsin , dan kata fermentasi digunakan untuk mengacu pada
aktivitas kimia yang diproduksi oleh organisme hidup.
Pada tahun 1897, Eduard Buchner menyerahkan kertas pertamanya pada kemampuan ekstrak ragi yang kekurangan
sel-sel ragi hidup untuk fermentasi gula. Dalam serangkaian percobaan di Universitas Berlin , ia menemukan bahwa
gula difermentasi bahkan ketika tidak ada sel ragi hidup dalam campuran. [11] Dia bernama enzim yang membawa
fermentasi sukrosa " zymase ". [12 ] Pada tahun 1907, ia menerima Hadiah Nobel dalam Kimia "untuk penelitian
biokimia dan penemuan fermentasi sel-bebas". Berikut contoh Buchner, enzim biasanya dinamai sesuai dengan
reaksi mereka lakukan. Biasanya, untuk menghasilkan nama enzim, akhiran -ase ditambahkan pada nama nya
substrat (misalnya, laktase adalah enzim yang memotong laktosa ) atau jenis reaksi (misalnya, DNA polimerase
membentuk polimer DNA). [13 ]
Setelah menunjukkan bahwa enzim bisa berfungsi di luar sel hidup, langkah berikutnya adalah untuk menentukan
sifat biokimia mereka. Banyak pekerja awal mencatat bahwa aktivitas enzim diasosiasikan dengan protein, namun
beberapa ilmuwan (seperti peraih Nobel Richard Willstätter ) menyatakan bahwa protein hanyalah pembawa untuk
enzim yang benar dan bahwa protein per se tidak mampu katalisis. Namun, pada tahun 1926, James B. Sumner
menunjukkan bahwa enzim urease adalah protein murni dan mengkristal itu, Sumner melakukan hal yang sama
untuk enzim katalase pada tahun 1937. Kesimpulan bahwa protein murni dapat enzim yang definitif dibuktikan oleh
Northrop dan Stanley , yang bekerja pada enzim pencernaan pepsin (1930), tripsin, dan kimotripsin. Ketiga
ilmuwan diberikan tahun 1946 Nobel Kimia. [14]
Penemuan bahwa enzim dapat dikristalisasi pada akhirnya memungkinkan struktur mereka harus dipecahkan oleh
kristalografi x-ray . Ini pertama kali dilakukan untuk lisozim , enzim yang ditemukan dalam air mata, air liur dan
putih telur yang mencerna lapisan dari beberapa bakteri, struktur ini diselesaikan oleh sebuah kelompok yang
dipimpin oleh David Chilton Phillips . dan diterbitkan pada tahun 1965 [15] struktur resolusi tinggi ini lisozim
menandai awal dari bidang biologi struktural dan usaha untuk memahami bagaimana enzim bekerja pada tingkat
atom detail.
Struktur dan Mekanisme
Enzim umumnya protein globular dan berkisar dari hanya 62 residu asam amino dalam ukuran, untuk monomer dari
4-oxalocrotonate tautomerase , [16] untuk lebih dari 2.500 residu pada hewan asam lemak sintase . [17] Sejumlah kecil
RNA berbasis biologi katalis ada, dengan yang paling umum adalah ribosom , ini disebut sebagai salah RNA-enzim
atau ribozymes . Aktivitas enzim ditentukan oleh mereka struktur tiga dimensi . [18] Namun, meskipun struktur tidak
menentukan fungsi, memprediksi aktivitas enzim novel hanya dari strukturnya adalah masalah yang sangat sulit
yang belum terpecahkan. [19]
Kebanyakan enzim yang jauh lebih besar daripada substrat mereka bertindak atas, dan hanya sebagian kecil dari
enzim (sekitar 3-4 asam amino ) secara langsung terlibat dalam katalisis. [20] Daerah yang berisi residu katalitik ini,
mengikat substrat, dan kemudian melakukan reaksi dikenal sebagai situs aktif . Enzim juga dapat berisi situs yang
mengikat kofaktor , yang dibutuhkan untuk katalisis. Beberapa enzim juga mengikat lokasi untuk molekul kecil,
yang sering langsung maupun tidak langsung produk atau substrat dari reaksi yang dikatalisasi. Ini mengikat dapat
berfungsi untuk menambah atau mengurangi aktivitas enzim, menyediakan sarana untuk umpan balik regulasi.
Seperti semua protein, enzim yang lama, rantai linear asam amino yang melipat untuk menghasilkan produk tiga
dimensi . Setiap urutan asam amino yang unik menghasilkan struktur tertentu, yang memiliki sifat unik. Rantai
protein individu kadang-kadang mungkin kelompok bersama untuk membentuk sebuah kompleks protein .
Sebagian besar enzim dapat didenaturasi -yaitu, membuka dan tidak aktif-dengan pemanasan atau denaturants kimia,
yang mengganggu struktur tiga dimensi dari protein. Tergantung pada enzim, denaturasi dapat bersifat reversibel
atau ireversibel.
Struktur enzim dalam kompleks dengan substrat atau analog substrat selama reaksi dapat diperoleh dengan
menggunakan Waktu diselesaikan kristalografi metode.
Kekhususan
Enzim biasanya sangat spesifik terhadap reaksi yang dikatalisis dan substrat yang terlibat dalam reaksi. Bentuk
komplementer, biaya dan hidrofilik / hidrofobik karakteristik enzim dan substrat bertanggung jawab atas spesifisitas
ini. Enzim juga dapat menunjukkan tingkat mengesankan stereospesifisitas , regioselectivity dan chemoselectivity .
[21]
Beberapa enzim menunjukkan spesifisitas dan akurasi tertinggi yang terlibat dalam menyalin dan ekspresi dari
genom. Enzim ini memiliki "bukti-membaca" mekanisme. Di sini, suatu enzim seperti DNA polimerase
mengkatalisis reaksi pada langkah pertama dan kemudian memeriksa bahwa produk ini benar pada langkah kedua.
[22]
hasil proses dua langkah ini dalam tingkat kesalahan rata-rata kurang dari 1 kesalahan dalam 100 juta reaksi
dalam high-fidelity mamalia polimerase. [23] mekanisme proofreading serupa juga ditemukan dalam RNA
polimerase , [24] aminoasil tRNA sintetase [25] dan ribosom . [26]
Beberapa enzim yang menghasilkan metabolit sekunder digambarkan sebagai promiscuous, karena mereka dapat
bertindak pada kisaran yang relatif luas substrat yang berbeda. Ia telah mengemukakan bahwa spesifisitas substrat
yang luas ini penting bagi evolusi jalur biosintesis baru. [27]
Model "Gembok dan Kunci"
Enzim sangat spesifik, dan itu disarankan oleh pemenang Nobel kimia organik Emil Fischer pada tahun 1894 bahwa
ini adalah karena kedua enzim dan substrat memiliki bentuk geometris komplementer spesifik yang tepat masuk ke
satu sama lain. [28] Hal ini sering disebut sebagai "kunci dan kunci" model. Namun, sementara model ini
menjelaskan spesifisitas enzim, gagal untuk menjelaskan stabilisasi keadaan transisi yang mencapai enzim.
Pada tahun 1958, Daniel Koshland mengusulkan modifikasi kunci dan model yang kunci: karena enzim adalah
struktur yang agak fleksibel, situs aktif terus dibentuk kembali oleh interaksi dengan substrat sebagai substrat
berinteraksi dengan enzim. [29] Sebagai hasilnya, substrat tidak hanya mengikat ke situs aktif kaku; asam amino
rantai samping yang membentuk situs aktif yang dibentuk menjadi posisi yang tepat yang memungkinkan enzim
untuk menjalankan fungsi katalitik. Dalam beberapa kasus, seperti glycosidases, molekul substrat juga berubah
bentuk sedikit karena memasuki situs aktif. [30] Situs aktif terus berubah sampai substrat benar-benar terikat, di mana
titik bentuk akhir dan muatan ditentukan. [ 31] fit Terimbas dapat meningkatkan kesetiaan dari pengakuan molekul
dengan adanya persaingan dan kebisingan melalui proofreading konformasi mekanisme. [32]
Mekanisme
Enzim dapat bertindak dalam beberapa cara, yang semuanya menurunkan delta G [33]
 Menurunkan energi aktivasi dengan menciptakan suatu lingkungan di mana keadaan transisi distabilkan
(misalnya mengejan bentuk substrat - dengan mengikat konformasi transisi-state dari molekul substrat /
produk, enzim mendistorsi substrat terikat (s) ke dalam transisi mereka bentuk negara, sehingga mengurangi
jumlah energi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan transisi).
 Menurunkan energi keadaan transisi, tetapi tanpa distorsi substrat, dengan menciptakan suatu lingkungan
dengan distribusi muatan berlawanan dengan keadaan transisi.
 Menyediakan jalur alternatif. Sebagai contoh, sementara bereaksi dengan substrat untuk membentuk sebuah
kompleks ES menengah, yang tidak mungkin tanpa adanya enzim.
 Mengurangi perubahan entropi reaksi dengan membawa substrat bersama pada orientasi yang benar untuk
bereaksi. Mengingat Δ H ‡ saja menghadap efek ini.
 Peningkatan suhu mempercepat reaksi. Dengan demikian, peningkatan suhu membantu fungsi enzim dan
mengembangkan produk akhir lebih cepat. Namun, jika dipanaskan terlalu banyak, bentuk enzim 's memburuk
dan enzim menjadi didenaturasi. Beberapa enzim seperti enzim termolabil bekerja terbaik pada suhu rendah.
Menariknya, entropi ini efek melibatkan destabilisasi keadaan dasar,
kecil. [35]
[34]
dan kontribusinya terhadap katalis relatif
Transisi Kondisi Stabilisasi
Pemahaman asal pengurangan delta G memerlukan satu untuk mengetahui bagaimana enzim dapat menstabilkan
keadaan transisi yang lebih dari keadaan transisi reaksi uncatalyzed. Rupanya, cara yang paling efektif untuk
mencapai stabilisasi yang besar adalah penggunaan efek elektrostatik, khususnya, dengan memiliki kutub
lingkungan yang relatif tetap yang berorientasi pada distribusi muatan keadaan transisi. [36] Lingkungan seperti tidak
ada di Reaksi uncatalyzed dalam air.
Dinamika dan fungsi
Dinamika internal enzim terkait dengan mekanisme mereka katalisis. [37] [38] [39] dinamika internal adalah pergerakan
bagian struktur enzim, seperti residu asam amino individual, sekelompok asam amino, atau bahkan seluruh domain
protein . Pergerakan ini terjadi pada berbagai skala waktu mulai dari femtoseconds ke detik. Jaringan residu protein
di seluruh struktur enzim dapat berkontribusi terhadap katalisis melalui gerakan dinamis. [40] [41] [42] [43] gerakan
Protein sangat penting untuk banyak enzim, tetapi apakah gerakan konformasi getaran kecil dan cepat, atau lebih
besar dan lebih lambat lebih penting tergantung pada jenis reaksi yang terlibat. Namun, meskipun gerakan ini
penting dalam mengikat dan melepaskan substrat dan produk, tidak jelas apakah gerakan protein membantu
mempercepat langkah-langkah kimia dalam reaksi enzimatik. [44] ini wawasan baru juga memiliki implikasi dalam
memahami efek alosterik dan pengembangan obat baru.
Modulasi Alosterik
Transisi alosterik enzim antara R dan T menyatakan, distabilkan oleh antagonis, inhibitor dan substrat (dengan
model yang MWC )
Situs alosterik situs pada enzim yang mengikat molekul dalam lingkungan selular. Situs membentuk lemah, ikatan
nonkovalen dengan molekul-molekul ini, menyebabkan perubahan dalam konformasi enzim. Perubahan konformasi
diterjemahkan ke situs aktif, yang kemudian mempengaruhi laju reaksi enzim. [45] interaksi alosterik dapat
menghambat baik dan mengaktifkan enzim dan merupakan cara yang umum bahwa enzim dikontrol di dalam tubuh.
[46]
Kofaktor dan Koenzim
Kofaktor
Beberapa enzim tidak memerlukan komponen tambahan untuk menunjukkan aktivitas penuh. Namun, yang lain
memerlukan molekul non-protein yang disebut kofaktor untuk terikat untuk kegiatan. [47] Koenzim dapat berupa
anorganik (misalnya, ion logam dan kluster zat besi-sulfur ) atau senyawa organik (misalnya, flavin dan heme ).
Kofaktor organik dapat berupa kelompok prostetik , yang terikat erat dengan enzim, atau koenzim , yang dilepaskan
dari situs aktif enzim selama reaksi. Koenzim mencakup NADH , NADPH dan adenosin trifosfat . Molekulmolekul ini mentransfer kelompok kimia antara enzim. [48]
Contoh enzim yang mengandung kofaktor adalah karbonat anhidrase , dan ditampilkan dalam diagram pita di atas
dengan kofaktor seng terikat sebagai bagian dari situs aktif. [49] Molekul terikat erat biasanya ditemukan di situs aktif
dan terlibat dalam katalisis. Misalnya, flavin dan heme kofaktor sering terlibat dalam redoks reaksi.
Enzim yang memerlukan kofaktor tetapi tidak memiliki satu terikat disebut apoenzymes atau apoprotein. Sebuah
apoenzyme bersama dengan kofaktor (s) disebut holoenzyme (ini adalah bentuk aktif). Kebanyakan kofaktor tidak
kovalen melekat pada enzim, tetapi terikat sangat erat. Namun, kelompok prostetik organik dapat kovalen terikat
(misalnya, pirofosfat tiamin dalam enzim pyruvate dehydrogenase ). Istilah "holoenzyme" juga dapat diterapkan
untuk enzim yang berisi beberapa subunit protein, seperti DNA polimerase , di sini holoenzyme adalah kompleks
lengkap berisi semua subunit yang diperlukan untuk aktivitas.
Koenzim
Koenzim adalah molekul organik kecil yang dapat longgar mengikat enzim atau erat mengikat enzim. Dalam kasus,
koenzim mengikat tighly untuk enzim yang disebut kelompok alosterik. Koenzim adalah kelompok kimia
transportasi dari satu enzim yang lain. [50] Beberapa bahan kimia ini seperti riboflavin , thiamine dan asam folat
adalah vitamin (senyawa yang tidak dapat disintesis oleh tubuh dan harus diperoleh dari makanan). Kelompok
kimia yang dibawa meliputi hidrida ion (H -) yang dibawa oleh NAD atau NADP + , gugus fosfat yang dibawa oleh
adenosin trifosfat , gugus asetil yang dibawa oleh koenzim A , formil, methenyl atau metil kelompok yang dibawa
oleh asam folat dan kelompok metil yang dibawa by S-adenosylmethionine .
Karena koenzim secara kimiawi berubah sebagai konsekuensi dari aksi enzim, hal ini berguna untuk
mempertimbangkan koenzim untuk menjadi kelas khusus substrat, atau substrat kedua, yang umum bagi banyak
enzim yang berbeda. Sebagai contoh, sekitar 700 enzim yang dikenal untuk menggunakan NADH koenzim. [51]
Koenzim biasanya terus menerus diperbaharui dan konsentrasi mereka dipertahankan pada tingkat yang stabil di
dalam sel: misalnya, NADPH diregenerasi melalui lintasan pentosa fosfat dan S-adenosylmethionine oleh metionin
adenosyltransferase . Regenerasi terus menerus Ini berarti bahwa bahkan sejumlah kecil koenzim yang digunakan
sangat intensif. Sebagai contoh, tubuh manusia ternyata lebih beratnya sendiri dalam ATP setiap hari. [52]
Termodinamika Enzim
Energi dari tahapan reaksi kimia . Substrat membutuhkan banyak energi untuk mencapai keadaan transisi , yang
kemudian meluruh menjadi produk. Enzim menstabilkan keadaan transisi, mengurangi energi yang dibutuhkan
untuk membentuk produk.
Karena semua katalis, enzim tidak mengubah posisi kesetimbangan kimia reaksi. Biasanya, dengan adanya enzim,
reaksi berjalan dalam arah yang sama karena akan tanpa enzim, hanya lebih cepat. Namun, dengan tidak adanya
enzim, mungkin uncatalyzed, "spontan" reaksi lainnya dapat mengakibatkan produk yang berbeda, karena dalam
kondisi produk yang berbeda ini terbentuk lebih cepat.
Selanjutnya, enzim dapat pasangan dua atau lebih reaksi, sehingga reaksi termodinamika menguntungkan dapat
digunakan untuk "drive" yang termodinamika menguntungkan. Misalnya, hidrolisis ATP sering digunakan untuk
mendorong reaksi kimia lainnya. [53]
Enzim mengkatalisis reaksi maju dan mundur sama. Mereka tidak mengubah ekuilibrium itu sendiri, tetapi hanya
kecepatan yang tercapai. Sebagai contoh, karbonat anhidrase mengkatalisis reaksi di kedua arah tergantung pada
konsentrasi reaktan nya.
(Dalam jaringan ; CO 2 konsentrasi tinggi)
(Di paru-paru , CO 2 konsentrasi rendah)
Namun demikian, jika kesetimbangan tersebut sangat pengungsi dalam satu arah, yaitu, dengan cara yang sangat
eksergonik reaksi, reaksi secara efektif ireversibel. Dalam kondisi ini enzim akan, pada kenyataannya, hanya
mengkatalisis reaksi ke arah termodinamika diperbolehkan.
Kinetika
Mekanisme enzim substrat tunggal katalis reaksi. Enzim (E) mengikat substrat (S) dan menghasilkan produk (P).
Kinetika enzim adalah investigasi bagaimana enzim mengikat substrat dan mengubahnya menjadi produk. Data
tingkat yang digunakan dalam analisis kinetik yang diperoleh dari tes enzim .
Pada tahun 1902 Victor Henri [54] mengusulkan teori kuantitatif kinetika enzim, namun data eksperimental tidak
berguna karena pentingnya konsentrasi ion hidrogen belum dihargai. Setelah Peter Lauritz Sørensen telah
mendefinisikan pH skala logaritmik dan memperkenalkan konsep penyangga tahun 1909 [55] kimiawan Jerman
Leonor Michaelis dan Postdoc dari Kanada Maud Leonora Menten mengulangi eksperimen Henri dan
mengkonfirmasi persamaan nya yang disebut sebagai Henri-Michaelis- kinetika Menten (kadang-kadang juga
Michaelis-Menten kinetika ). [56] Pekerjaan mereka dikembangkan lebih lanjut oleh GE Briggs dan JBS Haldane ,
yang berasal persamaan kinetik yang masih banyak digunakan saat ini. [57]
Kontribusi utama Henri adalah memikirkan reaksi enzim dalam dua tahap. Pada bagian pertama, substrat mengikat
reversibel ke enzim, membentuk kompleks enzim-substrat. Ini kadang-kadang disebut kompleks Michaelis. Enzim
kemudian mengkatalisis langkah kimia dalam reaksi dan melepaskan produk.
Kurva saturasi untuk reaksi enzim yang menunjukkan hubungan antara konsentrasi substrat (S) dan laju (v).
Enzim dapat mengkatalisis hingga beberapa juta reaksi per detik. Sebagai contoh, dekarboksilasi uncatalyzed dari
orotidine 5'-monophosphate memiliki kehidupan setengah dari 78 juta tahun. Namun, ketika enzim dekarboksilase
orotidine 5'-fosfat yang ditambahkan, proses yang sama hanya butuh 25 milidetik. [58] tingkat enzim tergantung pada
kondisi larutan dan konsentrasi substrat. Kondisi itu mengubah sifat protein menghapuskan aktivitas enzim, seperti
suhu tinggi, pH ekstrem atau konsentrasi garam yang tinggi, sekaligus meningkatkan konsentrasi substrat cenderung
untuk meningkatkan aktivitas. Untuk menemukan kecepatan maksimum dari suatu reaksi enzimatik, konsentrasi
substrat ditingkatkan sampai laju konstan pembentukan produk terlihat. Hal ini ditunjukkan dalam kurva kejenuhan
di sebelah kanan. Kejenuhan terjadi karena, dengan meningkatnya konsentrasi substrat, semakin banyak enzim
bebas yang diubah menjadi bentuk ES substrat terikat. Pada kecepatan maksimum (V max) dari enzim, semua situs
aktif enzim terikat untuk substrat, dan jumlah kompleks ES adalah sama dengan jumlah total enzim. Namun, V max
hanyalah salah satu konstanta kinetika enzim. Jumlah substrat yang diperlukan untuk mencapai tingkat tertentu
reaksi juga penting. Ini diberikan oleh konstanta Michaelis-Menten (K m), yang merupakan konsentrasi substrat yang
diperlukan untuk enzim untuk mencapai setengah kecepatan maksimum. Setiap enzim memiliki karakteristik K m
untuk substrat tertentu, dan ini dapat menunjukkan seberapa ketat pengikatan substrat untuk enzim. Konstan lain
yang berguna adalah k cat, yang merupakan jumlah molekul substrat yang ditangani oleh satu situs aktif per detik.
Efisiensi dari suatu enzim dapat dinyatakan dalam kcat/K m. Ini juga disebut spesifisitas konstan dan menggabungkan
konstanta laju untuk semua langkah dalam reaksi. Karena kekhususan konstan mencerminkan afinitas dan
kemampuan katalitik, hal ini berguna untuk membandingkan enzim yang berbeda terhadap satu sama lain, atau
enzim yang sama dengan substrat yang berbeda. Maksimum teoritis untuk kekhususan konstan disebut batas difusi
dan sekitar 108 - 1010 (M -1 s -1). Pada titik ini setiap benturan enzim dengan substratnya akan mengakibatkan
katalisis, dan laju pembentukan produk tidak dibatasi oleh laju reaksi tetapi oleh laju difusi. Enzim dengan properti
ini disebut katalis sempurna atau kinetis sempurna. Contoh enzim tersebut isomerase triose-fosfat, karbonat
anhidrase, asetilkolinesterase, katalase, fumarase, β-laktamase, dan superoksida dismutase .
Michaelis-Menten kinetika bergantung pada hukum aksi massa, yang berasal dari asumsi gratis difusi dan
termodinamika didorong tabrakan acak. Namun, banyak proses biokimia atau seluler menyimpang secara signifikan
dari kondisi ini, karena crowding makromolekul, fase-pemisahan enzim / substrat / produk, atau satu atau gerakan
molekul dua dimensi. [59] Dalam situasi ini, sebuah fraktal Michaelis-Menten kinetika dapat diterapkan. [60] [61] [62] [63]
Beberapa enzim beroperasi dengan kinetika yang lebih cepat dari tingkat difusi, yang tampaknya akan menjadi
mustahil. Beberapa mekanisme telah dipanggil untuk menjelaskan fenomena ini. Beberapa protein diyakini
mempercepat katalisis dengan menarik substratnya dan pra-orientasi mereka dengan menggunakan medan listrik
dipolar. Model-model lain memanggil kuantum mekanik tunneling penjelasan, dimana proton atau elektron dapat
terowongan melalui hambatan aktivasi, meskipun untuk proton tunneling model ini masih agak kontroversial. [64] [65]
Quantum tunneling untuk proton telah diamati pada tryptamine . [66 ] Hal ini menunjukkan bahwa enzim katalisis
mungkin lebih akurat dicirikan sebagai "melalui penghalang" daripada model tradisional, yang membutuhkan
substrat untuk pergi "lebih" penghalang energi diturunkan.
Penghambatan (Penghambatan)
Inhibitor kompetitif mengikat reversibel ke enzim, mencegah pengikatan substrat. Di sisi lain, mengikat substrat
mencegah pengikatan inhibitor. Substrat dan inhibitor bersaing untuk enzim.
Jenis penghambatan. Klasifikasi ini diperkenalkan oleh WW Cleland . [67]
Laju reaksi enzim dapat dikurangi dengan berbagai jenis inhibitor enzim .
Penghambatan kompetitif
Pada Penghambatan kompetitif, inhibitor dan substrat bersaing untuk enzim (yaitu, mereka tidak dapat mengikat
pada waktu yang sama). [68] Seringkali inhibitor kompetitif sangat menyerupai substrat nyata enzim. Sebagai
contoh, metotreksat adalah inhibitor kompetitif enzim dihydrofolate reduktase , yang mengkatalisis pengurangan
dihydrofolate ke tetrahydrofolate . Kesamaan antara struktur asam folat dan obat ini ditunjukkan pada gambar ke
kanan bawah. Perhatikan bahwa pengikatan inhibitor tidak perlu ke situs pengikatan substrat (sesering lain), jika
pengikatan inhibitor perubahan konformasi enzim untuk mencegah substrat yang mengikat dan sebaliknya. Pada
Penghambatan kompetitif kecepatan maksimal reaksi tidak berubah, tetapi konsentrasi substrat lebih tinggi
diperlukan untuk mencapai kecepatan tertentu, meningkatkan jelas K m.
Penghambatan kompetitif
Dalam penghambatan kompetitif inhibitor tidak dapat berikatan dengan enzim bebas, tetapi hanya untuk ESkompleks. The EIS kompleks yang terbentuk adalah enzimatis aktif. Jenis Penghambatan jarang terjadi, tetapi
dapat terjadi pada enzim multimerik.
Penghambatan non-kompetitif
Inhibitor non-kompetitif dapat mengikat enzim pada situs pengikatan pada saat yang sama sebagai substrat, tetapi
tidak untuk situs aktif. Baik kompleks EI dan EIS adalah enzimatis aktif. Karena inhibitor tidak dapat diusir dari
enzim oleh konsentrasi yang lebih tinggi substrat (berbeda dengan Penghambatan kompetitif), yang jelas perubahan
Vmax. Tetapi karena substrat masih dapat mengikat enzim, K m tetap sama.
Penghambatan campuran
Jenis Penghambatan menyerupai non-kompetitif, kecuali bahwa EIS-kompleks memiliki activity.This jenis sisa
enzimatik inhibitor tidak mengikuti persamaan Michaelis-Menten.
Dalam banyak organisme inhibitor dapat bertindak sebagai bagian dari umpan balik mekanisme. Jika enzim
memproduksi terlalu banyak dari satu zat dalam organisme, zat yang dapat bertindak sebagai inhibitor bagi enzim
pada awal jalur yang menghasilkan, menyebabkan produksi substansi untuk memperlambat atau berhenti ketika ada
jumlah yang cukup. Ini adalah bentuk umpan balik negatif . Enzim yang tunduk pada bentuk regulasi sering
multimerik dan memiliki situs mengikat alosterik untuk zat pengatur. Mereka plot substrat / kecepatan tidak
hyperbolar, tapi sigmoidal (S-berbentuk).
Koenzim asam folat (kiri) dan methotrexate obat anti-kanker (kanan) sangat mirip dalam struktur. Akibatnya,
metotreksat adalah inhibitor kompetitif dari banyak enzim yang menggunakan folates.
Inhibitor ireversibel bereaksi dengan enzim dan membentuk kovalen aduk dengan protein. Inaktivasi ireversibel.
Senyawa ini termasuk eflornithine obat yang digunakan untuk mengobati penyakit parasit penyakit tidur . [69]
Penisilin dan Aspirin juga bertindak dengan cara ini. Dengan obat ini, senyawa ini terikat pada tapak aktif dan
enzim kemudian mengubah inhibitor menjadi bentuk aktif yang bereaksi secara ireversibel dengan satu atau lebih
residu asam amino.
Penggunaan Inhibitor
Karena inhibitor memodulasi fungsi enzim mereka sering digunakan sebagai obat. Sebuah contoh umum dari
inhibitor yang digunakan sebagai obat adalah aspirin , yang menghambat COX-1 dan COX-2 enzim yang
menghasilkan peradangan utusan prostaglandin , sehingga menekan rasa sakit dan peradangan. Namun, inhibitor
enzim lainnya adalah racun. Sebagai contoh, racun sianida adalah inhibitor enzim ireversibel yang menggabungkan
dengan tembaga dan besi pada tapak aktif enzim sitokrom c oksidase dan blok respirasi sel. [70]
Fungsi Biologis Enzim
Enzim melayani berbagai fungsi dalam organisme hidup. Mereka sangat diperlukan untuk transduksi sinyal dan
regulasi sel, seringkali melalui kinase dan fosfatase . [71] Mereka juga menghasilkan gerakan, dengan myosin
hydrolysing ATP untuk menghasilkan kontraksi otot dan juga bergerak kargo di sekitar sel sebagai bagian dari
sitoskeleton . [72] ATPase lainnya dalam membran sel adalah pompa ion yang terlibat dalam transpor aktif . Enzim
juga terlibat dalam fungsi yang lebih eksotis, seperti luciferase menghasilkan cahaya dalam kunang-kunang . [73]
Virus juga dapat mengandung enzim untuk menginfeksi sel, seperti integrase HIV dan reverse transcriptase , atau
untuk pelepasan virus dari sel, seperti influenza virus neuraminidase .
Salah satu fungsi penting enzim adalah pada sistem pencernaan hewan. Enzim seperti amilase dan protease
memecah molekul besar ( pati atau protein , masing-masing) menjadi lebih kecil, sehingga mereka dapat diserap
oleh usus. Molekul pati, misalnya, terlalu besar untuk diserap dari usus, tetapi enzim menghidrolisis rantai pati
menjadi molekul yang lebih kecil seperti maltosa dan akhirnya glukosa , yang kemudian dapat diserap. Enzim yang
berbeda mencerna zat-zat makanan yang berbeda. Pada ruminansia yang memiliki herbivora diet, mikroorganisme
dalam usus menghasilkan enzim lain, selulase untuk memecah dinding sel selulosa serat tanaman. [74]
Enzim glikolitik dan fungsinya dalam jalur metabolisme glikolisis
Beberapa enzim dapat bekerja sama dalam urutan tertentu, menciptakan jalur metabolik . Dalam jalur metabolisme,
satu enzim mengambil produk enzim lainnya sebagai substrat. Setelah reaksi katalitik, produk ini kemudian
diteruskan ke enzim lain. Kadang-kadang lebih dari satu enzim dapat mengkatalisis reaksi yang sama secara paralel,
ini dapat memungkinkan peraturan yang lebih kompleks: misalnya dengan aktivitas rendah konstan yang disediakan
oleh satu enzim tetapi aktivitas tinggi diinduksi dari enzim kedua.
Enzim menentukan langkah-langkah apa yang terjadi di jalur ini. Tanpa enzim, metabolisme akan baik kemajuan
melalui langkah yang sama, juga tidak cukup cepat untuk melayani kebutuhan sel. Memang, jalur metabolisme
seperti glikolisis tidak bisa ada secara independen dari enzim. Glukosa, contohnya, dapat bereaksi secara langsung
dengan ATP untuk menjadi terfosforilasi pada satu atau lebih karbon nya. Dengan tidak adanya enzim, hal ini terjadi
begitu lambat untuk menjadi tidak signifikan. Namun, jika heksokinase ditambahkan, reaksi ini lambat terus
berlangsung kecuali bahwa fosforilasi pada karbon 6 terjadi sangat cepat sehingga jika campuran diuji beberapa
waktu kemudian, glukosa-6-fosfat ditemukan sebagai satu-satunya produk yang signifikan. Akibatnya, jaringan jalur
metabolisme dalam setiap sel tergantung pada set enzim fungsional yang hadir.
Pengendalian Aktivitas Enzim
Ada lima cara utama aktivitas enzim dikendalikan dalam sel.
1.
2.
3.
4.
5.
Produksi enzim ( transkripsi dan translasi enzim gen ) dapat ditingkatkan atau dikurangi oleh sel sebagai
respon terhadap perubahan lingkungan sel. Bentuk regulasi gen ini disebut induksi enzim dan Penghambatan
(lihat induksi enzim ). Sebagai contoh, bakteri bisa menjadi resisten terhadap antibiotik seperti penisilin
karena enzim yang disebut beta-laktamase yang diinduksi yang menghidrolisis yang penting cincin betalaktam dalam molekul penisilin. Contoh lain adalah enzim dalam hati yang disebut sitokrom P450 oksidase ,
yang penting dalam metabolisme obat . Induksi atau Penghambatan enzim ini dapat menyebabkan interaksi
obat .
Enzim dapat terkompartementasi, dengan jalur metabolisme yang berbeda yang terjadi di berbagai
kompartemen selular . Sebagai contoh, asam lemak disintesis oleh satu set enzim dalam sitosol , retikulum
endoplasma dan aparatus Golgi dan digunakan oleh satu set yang berbeda dari enzim sebagai sumber energi
dalam mitokondria melalui β-oksidasi . [75]
Enzim dapat diatur oleh inhibitor dan aktivator . Sebagai contoh, produk akhir (s) dari jalur metabolisme
sering penghambat untuk salah satu enzim pertama dari jalur (biasanya merupakan langkah ireversibel
pertama, disebut berkomitmen langkah ), sehingga mengatur jumlah produk akhir yang dibuat oleh jalur.
Mekanisme regulasi seperti ini disebut mekanisme umpan balik negatif , karena jumlah produk akhir yang
dihasilkan diatur oleh konsentrasi sendiri. Mekanisme umpan balik negatif dapat secara efektif mengatur laju
sintesis metabolit menengah sesuai dengan tuntutan dari sel. Hal ini membantu mengalokasikan bahan dan
energi secara ekonomis, dan mencegah pembuatan produk akhir yang berlebihan. Kontrol aksi enzimatik
membantu untuk mempertahankan lingkungan internal yang stabil dalam organisme hidup.
Enzim dapat diatur melalui modifikasi pasca-translasi . Hal ini dapat mencakup fosforilasi , myristoylation
dan glikosilasi . Misalnya, dalam respon terhadap insulin , yang fosforilasi beberapa enzim, termasuk
glikogen sintase , membantu mengontrol sintesis atau degradasi glikogen dan memungkinkan sel untuk
menanggapi perubahan gula darah . [76] Contoh lain modifikasi pasca-translasi adalah pembelahan rantai
polipeptida. Chymotrypsin , pencernaan protease , diproduksi dalam bentuk aktif sebagai chymotrypsinogen
dalam pankreas dan diangkut dalam bentuk ini ke perut dimana itu diaktifkan. Ini berhenti enzim dari
mencerna pankreas atau jaringan lain sebelum memasuki usus. Jenis prekursor inaktif menjadi enzim yang
dikenal sebagai zymogen .
Beberapa enzim dapat diaktifkan bila berpindah ke lingkungan yang berbeda (misalnya dari mengurangi
( sitoplasma ) ke oksidasi ( periplasm ) lingkungan, pH tinggi ke rendah pH dll). Misalnya, hemagglutinin
dalam influenza virus diaktifkan oleh perubahan konformasi disebabkan oleh kondisi asam, ini terjadi ketika
diambil di dalam sel inang dan memasuki lisosom . [77]
Keterlibatan dalam Penyakit
Karena kontrol ketat aktivitas enzim sangat penting untuk homeostasis , setiap kerusakan (mutasi, kelebihan
produksi, kekurangan produksi atau penghapusan) enzim kritis tunggal dapat menyebabkan penyakit genetik .
Pentingnya enzim ditunjukkan oleh fakta bahwa penyakit mematikan dapat disebabkan oleh kerusakan hanya satu
jenis enzim dari ribuan jenis hadir dalam tubuh kita.
Salah satu contoh adalah jenis yang paling umum dari fenilketonuria . Sebuah mutasi dari asam amino tunggal
dalam enzim fenilalanin hidroksilase , yang mengkatalisis langkah pertama dalam degradasi phenylalanine ,
mengakibatkan penumpukan fenilalanin dan produk terkait. Hal ini dapat menyebabkan keterbelakangan mental jika
penyakit ini tidak diobati. [78]
Contoh lain adalah ketika mutasi germline dalam gen coding untuk perbaikan DNA enzim menyebabkan sindrom
kanker herediter seperti xeroderma pigmentosum . Cacat pada enzim ini menyebabkan kanker karena tubuh kurang
mampu memperbaiki mutasi pada genom. Hal ini menyebabkan akumulasi lambat mutasi dan hasil dalam
pengembangan berbagai jenis kanker pada penderita.
Tatanama Enzim
Nama enzim ini sering berasal dari substrat atau reaksi kimia yang mengkatalisis, dengan kata berakhiran -ase .
Contohnya adalah laktase , dehidrogenase alkohol dan polymerase DNA . Hal ini dapat mengakibatkan enzim yang
berbeda, yang disebut isozim , dengan fungsi yang sama memiliki nama dasar yang sama. Isoenzim memiliki urutan
asam amino yang berbeda dan mungkin dibedakan dengan optimal pH , sifat kinetik atau imunologis. Isoenzim dan
isozim adalah protein homolog. Selain itu, reaksi fisiologis normal enzim mengkatalisis mungkin tidak sama seperti
dalam kondisi buatan. Hal ini dapat mengakibatkan enzim yang sama yang diidentifikasi dengan dua nama yang
berbeda. Misalnya glukosa isomerase, digunakan dalam industri untuk mengubah glukosa menjadi pemanis fruktosa,
adalah isomerase xylose in vivo.
The International Union of Biochemistry and Molecular Biology telah mengembangkan nomenklatur untuk enzim,
di mana nomor EC masing-masing enzim digambarkan oleh urutan empat nomor yang didahului oleh "EC". Nomor
pertama secara luas mengklasifikasikan enzim berdasarkan mekanisme kerjanya.
Klasifikasi utama enzim:
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
EC 1 Oxidoreductase : mengkatalisis reaksi oksidasi/reduksi
EC 2 Transferase : mentransfer gugus fungsional (misalnya gugus metil atau fosfat)
EC 3 Hydrolase : mengkatalisis hidrolisis berbagai ikatan
EC 4 lyases : berbagai pemutusan ikatan dengan cara selain hidrolisis dan oksidasi
EC 5 Isomerase : mengkatalisis reaksi isomerisasi/perubahan dalam satu molekul
EC 6 Ligase : menggabungkan dua molekul dengan ikatan kovalen .
Nomenklatur lengkap dapat diakses di http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/ .
Menurut konvensi penamaan, enzim umumnya diklasifikasikan ke dalam enam kelompok utama dan banyak
subkelompok. Beberapa web-server, misalnya, EzyPred [79] dan bioinformatika alat telah dikembangkan untuk
memprediksi kelas utama atau kelompok enzim [80] dan sub-kelompok [81] [82] molekul enzim milik menurut
informasi urutan nya sendiri melalui komposisi asam amino semu .
Aplikasi dalam Industri
Enzim yang digunakan dalam industri kimia dan aplikasi industri lain ketika katalis yang sangat khusus yang
diperlukan. Namun, enzim pada umumnya terbatas dalam jumlah reaksi mereka telah berevolusi untuk
mengkatalisasi dan juga oleh kurangnya stabilitas di pelarut organik dan pada suhu tinggi. Akibatnya, rekayasa
protein merupakan bidang penelitian aktif dan melibatkan usaha untuk menciptakan enzim baru dengan sifat baru,
baik melalui desain rasional atau in vitro evolusi. [83] [84] Upaya ini telah mulai untuk menjadi sukses, dan beberapa
enzim miliki sekarang telah desiged "dari awal" untuk mengkatalisis reaksi yang tidak terjadi di alam. [85]
Aplikasi
Enzim yang digunakan
Penggunaan
Amilase dari jamur dan tanaman.
Produksi gula dari pati , seperti dalam pembuatan tinggi
fruktosa sirup jagung . [86] Dalam memanggang,
mengkatalisis pemecahan pati dalam tepung gula. Ragi
fermentasi gula menghasilkan karbon dioksida yang
menimbulkan adonan.
Protease
Produsen biskuit menggunakannya untuk menurunkan
tingkat protein tepung.
Tripsin
Untuk predigest makanan bayi.
Pengolahan bahan pangan
Amilase mengkatalisis pelepasan
gula sederhana dari pati
Makanan bayi
Mereka menurunkan pati dan protein untuk menghasilkan
Enzim dari barley yang dilepaskan selama tahap
gula sederhana, asam amino dan peptida yang digunakan
menumbuk produksi bir.
oleh ragi untuk fermentasi.
Industri pembuatan bir
Berkecambah barley malt digunakan untuk.
Jus buah
Diproduksi industri enzim barley
Banyak digunakan dalam proses pembuatan bir untuk
menggantikan enzim alami yang ditemukan dalam barley.
Amilase, glukanase, protease
Membagi polisakarida dan protein dalam malt .
Betaglucanases dan arabinoxylanases
Meningkatkan wort dan bir karakteristik filtrasi.
Amiloglukosidase dan pullulanases
Rendah kalori bir dan penyesuaian fermentabilitas.
Protease
Hapus kekeruhan yang diproduksi selama penyimpanan bir.
Acetolactatedecarboxylase (ALDC)
Meningkatkan efisiensi fermentasi dengan mengurangi
diacetyl formasi. [87]
Selulase, pectinases
Memperjelas jus buah
Rennin , yang berasal dari perut muda hewan
Pembuatan keju, digunakan untuk menghidrolisis protein.
ruminansia (seperti sapi dan domba).
Industri susu
Keju Roquefort
Pelunak daging
Industri Pati
Glukosa
Fruktosa
Enzim mikroba yang diproduksi
Sekarang menemukan meningkatnya penggunaan dalam
industri susu.
Lipase
Diimplementasikan selama produksi keju Roquefort untuk
meningkatkan pematangan keju biru-cetakan .
Lactases
Memecah laktosa untuk glukosa dan galaktosa.
Papain
Untuk melembutkan daging untuk memasak.
Amilase, amyloglucosideases dan glucoamylases
Mengkonversi pati menjadi glukosa dan berbagai sirup .
Glukosa isomerase
Mengubah glukosa menjadi fruktosa dalam produksi sirup
fruktosa tinggi dari bahan tepung-tepungan. Sirup ini telah
meningkatkan pemanis sifat dan rendah nilai kalor dari
sukrosa untuk tingkat yang sama manisnya.
Amilase , xilanase , selulase dan ligninases
Menurunkan pati untuk menurunkan viskositas , membantu
ukuran dan kertas pelapis. Xilanase mengurangi pemutih
diperlukan untuk decolorising; selulase serat halus,
meningkatkan pembuangan air, dan mempromosikan
penghapusan tinta, lipase mengurangi pitch dan ligninenzim merendahkan menghilangkan lignin untuk
melunakkan kertas.
Selulase
Digunakan untuk memecah selulosa menjadi gula yang
dapat difermentasi (lihat etanol selulosa ).
Industri kertas
Sebuah pabrik kertas di Carolina Selatan .
Biofuel industri
Selulosa dalam 3D
Ligninases
Terutama protease , diproduksi
dalam ekstraseluler bentuk
dari bakteri
Amilase
Lipase
Penggunaan lignin limbah
Digunakan untuk kondisi presoak dan aplikasi cair langsung
membantu dengan penghapusan noda protein dari pakaian.
Deterjen untuk mencuci piring mesin untuk menghilangkan
residu pati resisten.
Digunakan untuk membantu dalam penghapusan lemak dan
berminyak noda.
Deterjen Biologi
Selulase
Pembersih lensa kontak
Protease
Industri karet
Katalase
Industri fotografi
Protease (ficin)
Untuk menghasilkan oksigen dari peroksida untuk
mengkonversi lateks menjadi karet busa.
Larutkan gelatin off memo Film , yang memungkinkan
pemulihan yang silver konten.
Enzim restriksi , DNA ligase dan polimerase
Digunakan untuk memanipulasi DNA di rekayasa genetika ,
penting dalam farmakologi , pertanian dan obat-obatan .
Penting untuk pembatasan pencernaan dan polymerase chain
reaction . Biologi molekular juga penting dalam ilmu
forensik .
Biologi molekuler
Bagian dari DNA helix ganda .
Digunakan dalam biologi kondisioner kain .
Untuk menghapus protein pada lensa kontak untuk
mencegah infeksi.
Referensi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Smith AL (Ed) et al. (1997). Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Oxford
[Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 0-19-854768-4.
Grisham, Charles M.; Reginald H. Garrett (1999). Biochemistry. Philadelphia: Saunders College Pub.
pp. 426–7. ISBN 0-03-022318-0.
Bairoch A. (2000). "The ENZYME database in 2000" (PDF). Nucleic Acids Res 28 (1): 304–5.
doi:10.1093/nar/28.1.304. PMID 10592255. PMC 102465. http://www.expasy.org/NAR/enz00.pdf.
Lilley D (2005). "Structure, folding and mechanisms of ribozymes". Curr Opin Struct Biol 15 (3): 313–23.
doi:10.1016/j.sbi.2005.05.002. PMID 15919196.
Cech T (2000). "Structural biology. The ribosome is a ribozyme". Science 289 (5481): 878–9.
doi:10.1126/science.289.5481.878. PMID 10960319.
Groves JT (1997). "Artificial enzymes. The importance of being selective". Nature 389 6649): 329–30.
doi:10.1038/38602. PMID 9311771.
de Réaumur, RAF (1752). "Observations sur la digestion des oiseaux". Histoire de l'academie royale des
sciences 1752: 266, 461.
Williams, H. S. (1904) A History of Science: in Five Volumes. Volume IV: Modern Development of the
Chemical and Biological Sciences Harper and Brothers (New York) Accessed 4 April 2007
Dubos J. (1951). "Louis Pasteur: Free Lance of Science, Gollancz. Quoted in Manchester K. L. (1995)
Louis Pasteur (1822–1895)—chance and the prepared mind". Trends Biotechnol 13 (12): 511–5.
doi:10.1016/S0167-7799(00)89014-9. PMID 8595136.
Kühne coined the word "enzyme" in: W. Kühne (1877) "Über das Verhalten verschiedener organisirter und
sog. ungeformter Fermente" (On the behavior of various organized and so-called unformed ferments),
Verhandlungen des naturhistorisch-medicinischen Vereins zu Heidelberg, new series, vol. 1, no. 3, pages
190–193. The relevant passage occurs on page 190: "Um Missverständnissen vorzubeugen und lästige
Umschreibungen zu vermeiden schlägt Vortragender vor, die ungeformten oder nicht organisirten
Fermente, deren Wirkung ohne Anwesenheit von Organismen und ausserhalb derselben erfolgen kann, als
Enzyme zu bezeichnen." (Translation: In order to obviate misunderstandings and avoid cumbersome
periphrases, [the author, a university lecturer] suggests designating as "enzymes" the unformed or not
organized ferments, whose action can occur without the presence of organisms and outside of the same.)
Nobel Laureate Biography of Eduard Buchner at http://nobelprize.org. Retrieved 4 April 2007.
Text of Eduard Buchner's 1907 Nobel lecture at http://nobelprize.org. Retrieved 4 April 2007.
The naming of enzymes by adding the suffix "-ase" to the substrate on which the enzyme acts, has been
traced to French scientist Émile Duclaux (1840–1904), who intended to honor the discoverers of diastase –
the first enzyme to be isolated – by introducing this practice in his book Traité de Microbiologie, vol. 2
(Paris, France: Masson and Co., 1899). See Chapter 1, especially page 9.
1946 Nobel prize for Chemistry laureates at http://nobelprize.org. Retrieved 4 April 2007.
Blake CC, Koenig DF, Mair GA, North AC, Phillips DC, Sarma VR. (1965). "Structure of hen egg-white
lysozyme. A three-dimensional Fourier synthesis at 2 Angstrom resolution". Nature 22 (206): 757–61.
doi:10.1038/206757a0. PMID 5891407.
Chen LH, Kenyon GL, Curtin F, Harayama S, Bembenek ME, Hajipour G, Whitman CP (1992). "4Oxalocrotonate tautomerase, an enzyme composed of 62 amino acid residues per monomer". J. Biol. Chem.
267 (25): 17716–21. PMID 1339435.
Smith S (1 December 1994). "The animal fatty acid synthase: one gene, one polypeptide, seven enzymes".
FASEB J. 8 (15): 1248–59. PMID 8001737. http://www.fasebj.org/cgi/reprint/8/15/1248.
Anfinsen C.B. (1973). "Principles that Govern the Folding of Protein Chains". Science 181 (96): 223–30.
doi:10.1126/science.181.4096.223. PMID 4124164.
Dunaway-Mariano D (2008). "Enzyme function discovery". Structure 16 (11): 1599–600.
doi:10.1016/j.str.2008.10.001. PMID 19000810.
The Catalytic Site Atlas at The European Bioinformatics Institute. Retrieved 4 April 2007.
Jaeger KE, Eggert T. (2004). "Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution". Curr Opin
Biotechnol. 15 (4): 305–13. doi:10.1016/j.copbio.2004.06.007. PMID 15358000.
Shevelev IV, Hubscher U. (2002). "The 3' 5' exonucleases". Nat Rev Mol Cell Biol. 3 (5): 364–76.
doi:10.1038/nrm804. PMID 11988770.
Tymoczko, John L.; Stryer Berg Tymoczko; Stryer, Lubert; Berg, Jeremy Mark (2002). Biochemistry. San
Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-4955-6.
24. Zenkin N, Yuzenkova Y, Severinov K. (2006). "Transcript-assisted transcriptional proofreading". Science.
313 (5786): 518–20. doi:10.1126/science.1127422. PMID 16873663.
25. Ibba M, Soll D. (2000). "Aminoacyl-tRNA synthesis". Annu Rev Biochem. 69: 617–50.
doi:10.1146/annurev.biochem.69.1.617. PMID 10966471.
26. Rodnina MV, Wintermeyer W. (2001). "Fidelity of aminoacyl-tRNA selection on the ribosome: kinetic and
structural mechanisms". Annu Rev Biochem. 70: 415–35. doi:10.1146/annurev.biochem.70.1.415.
PMID 11395413.
27. Firn, Richard. "The Screening Hypothesis – a new explanation of secondary product diversity and
function".
Archived
from
the
original
on
2006-05-16.
http://web.archive.org/web/20060516035537/http://www-users.york.ac.uk/~drf1/rdf_sp1.htm.
Retrieved
2006-10-11.
28. Fischer E. (1894). "Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme". Ber. Dt. Chem. Ges. 27:
2985–93. doi:10.1002/cber.18940270364. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90736r/f364.chemindefer.
29. Koshland D. E. (1958). "Application of a Theory of Enzyme Specificity to Protein Synthesis". Proc. Natl.
Acad. Sci. 44 (2): 98–104. doi:10.1073/pnas.44.2.98. PMID 16590179.
30. Vasella A, Davies GJ, Bohm M. (2002). "Glycosidase mechanisms". Curr Opin Chem Biol. 6 (5): 619–29.
doi:10.1016/S1367-5931(02)00380-0. PMID 12413546.
31. Boyer, Rodney (2002) [2002]. "6". Concepts in Biochemistry (2nd ed.). New York, Chichester, Weinheim,
Brisbane, Singapore, Toronto.: John Wiley & Sons, Inc.. pp. 137–8. ISBN 0-470-00379-0.
OCLC 51720783.
32. Savir Y & Tlusty T (2007). "Conformational proofreading: the impact of conformational changes on the
specificity of molecular recognition". PLoS ONE 2 (5): e468. doi:10.1371/journal.pone.0000468.
PMID 17520027. PMC 1868595. http://www.weizmann.ac.il/complex/tlusty/papers/PLoSONE2007.pdf.
33. Fersht, Alan (1985). Enzyme structure and mechanism. San Francisco: W.H. Freeman. pp. 50–2. ISBN 07167-1615-1.
34. Jencks, William P. (1987). Catalysis in chemistry and enzymology. Mineola, N.Y: Dover. ISBN 0-48665460-5.
35. Villa J, Strajbl M, Glennon TM, Sham YY, Chu ZT, Warshel A (2000). "How important are entropic
contributions to enzyme catalysis?". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (22): 11899–904.
doi:10.1073/pnas.97.22.11899. PMID 11050223.
36. Warshel A, Sharma PK, Kato M, Xiang Y, Liu H, Olsson MH (2006). "Electrostatic basis for enzyme
catalysis". Chem. Rev. 106 (8): 3210–35. doi:10.1021/cr0503106. PMID 16895325.
37. Eisenmesser EZ, Bosco DA, Akke M, Kern D (2002). "Enzyme dynamics during catalysis". Science 295
(5559): 1520–3. doi:10.1126/science.1066176. PMID 11859194.
38. Agarwal PK (2005). "Role of protein dynamics in reaction rate enhancement by enzymes". J. Am. Chem.
Soc. 127 (43): 15248–56. doi:10.1021/ja055251s. PMID 16248667.
39. Eisenmesser EZ, Millet O, Labeikovsky W (2005). "Intrinsic dynamics of an enzyme underlies catalysis".
Nature 438 (7064): 117–21. doi:10.1038/nature04105. PMID 16267559.
40. Yang LW, Bahar I (5 June 2005). "Coupling between catalytic site and collective dynamics: A requirement
for mechanochemical activity of enzymes". Structure 13 (6): 893–904. doi:10.1016/j.str.2005.03.015.
PMID 15939021. PMC 1489920. http://www.cell.com/structure/abstract/S0969-2126%2805%2900167-X.
41. Agarwal PK, Billeter SR, Rajagopalan PT, Benkovic SJ, Hammes-Schiffer S. (5 March 2002). "Network of
coupled promoting motions in enzyme catalysis". Proc Natl Acad Sci USA. 99 (5): 2794–9.
doi:10.1073/pnas.052005999. PMID 11867722.
42. Agarwal PK, Geist A, Gorin A (2004). "Protein dynamics and enzymatic catalysis: investigating the
peptidyl-prolyl cis-trans isomerization activity of cyclophilin A". Biochemistry 43 (33): 10605–18.
doi:10.1021/bi0495228. PMID 15311922.
43. Tousignant A, Pelletier JN. (2004). "Protein motions promote catalysis". Chem Biol. 11 (8): 1037–42.
doi:10.1016/j.chembiol.2004.06.007. PMID 15324804.
44. Olsson, MH; Parson, WW; Warshel, A (2006). "Dynamical Contributions to Enzyme Catalysis: Critical
Tests of A Popular Hypothesis". Chem. Rev. 106 (5): 1737–56. doi:10.1021/cr040427e. PMID 16683752.
45. Neet KE (1995). "Cooperativity in enzyme function: equilibrium and kinetic aspects". Meth. Enzymol. 249:
519–67. doi:10.1016/0076-6879(95)49048-5. PMID 7791626.
46. Changeux JP, Edelstein SJ (2005). "Allosteric mechanisms of signal transduction". Science 308 (5727):
1424–8. doi:10.1126/science.1108595. PMID 15933191.
47. de Bolster, M.W.G. (1997). "Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Cofactor". International
Union of Pure and Applied Chemistry. http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/CD.html#34. Retrieved
2007-10-30.
48. de Bolster, M.W.G. (1997). "Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Coenzyme". International
Union of Pure and Applied Chemistry. http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/CD.html#33. Retrieved
2007-10-30.
49. Fisher Z, Hernandez Prada JA, Tu C, Duda D, Yoshioka C, An H, Govindasamy L, Silverman DN and
McKenna R. (2005). "Structural and kinetic characterization of active-site histidine as a proton shuttle in
catalysis by human carbonic anhydrase II". Biochemistry. 44 (4): 1097–115. doi:10.1021/bi0480279.
PMID 15667203.
50. Wagner, Arthur L. (1975). Vitamins and Coenzymes. Krieger Pub Co. ISBN 0-88275-258-8.
51. BRENDA The Comprehensive Enzyme Information System. Retrieved 4 April 2007.
52. Törnroth-Horsefield S, Neutze R (2008). "Opening and closing the metabolite gate". Proc. Natl. Acad. Sci.
U.S.A. 105 (50): 19565–6. doi:10.1073/pnas.0810654106. PMID 19073922.
53. Ferguson, S. J.; Nicholls, David; Ferguson, Stuart (2002). Bioenergetics 3 (3rd ed.). San Diego: Academic.
ISBN 0-12-518121-3.
54. Henri, V. (1902). "Theorie generale de l'action de quelques diastases". Compt. Rend. Hebd. Acad. Sci.
Paris 135: 916–9.
55. Sørensen,P.L. (1909). "Enzymstudien {II}. Über die Messung und Bedeutung der
Wasserstoffionenkonzentration bei enzymatischen Prozessen". Biochem. Z. 21: 131–304.
56. Michaelis L., Menten M. (1913). "Die Kinetik der Invertinwirkung". Biochem. Z. 49: 333–369. English
translation. Retrieved 6 April 2007.
57. Briggs G. E., Haldane J. B. S. (1925). "A note on the kinetics of enzyme action". Biochem. J. 19 (2): 339–
339. PMID 16743508. PMC 1259181. http://www.biochemj.org/bj/019/0338/bj0190338_browse.htm.
58. Radzicka A, Wolfenden R. (1995). "A proficient enzyme". Science 6 (267): 90–931.
doi:10.1126/science.7809611. PMID 7809611.
59. Ellis RJ (2001). "Macromolecular crowding: obvious but underappreciated". Trends Biochem. Sci. 26 (10):
597–604. doi:10.1016/S0968-0004(01)01938-7. PMID 11590012.
60. Kopelman
R
(1988). "Fractal
Reaction Kinetics".
Science 241
(4873):
1620–26.
doi:10.1126/science.241.4873.1620. PMID 17820893.
61. Savageau MA (1995). "Michaelis-Menten mechanism reconsidered: implications of fractal kinetics". J.
Theor. Biol. 176 (1): 115–24. doi:10.1006/jtbi.1995.0181. PMID 7475096.
62. Schnell S, Turner TE (2004). "Reaction kinetics in intracellular environments with macromolecular
crowding: simulations and rate laws". Prog. Biophys. Mol. Biol. 85 (2–3): 235–60.
doi:10.1016/j.pbiomolbio.2004.01.012. PMID 15142746.
63. Xu F, Ding H (2007). "A new kinetic model for heterogeneous (or spatially confined) enzymatic catalysis:
Contributions from the fractal and jamming (overcrowding) effects". Appl. Catal. A: Gen. 317 (1): 70–81.
doi:10.1016/j.apcata.2006.10.014.
64. Garcia-Viloca M., Gao J., Karplus M., Truhlar D. G. (2004). "How enzymes work: analysis by modern rate
theory and computer simulations". Science 303 (5655): 186–95. doi:10.1126/science.1088172.
PMID 14716003.
65. Olsson M. H., Siegbahn P. E., Warshel A. (2004). "Simulations of the large kinetic isotope effect and the
temperature dependence of the hydrogen atom transfer in lipoxygenase". J. Am. Chem. Soc. 126 (9): 2820–
8. doi:10.1021/ja037233l. PMID 14995199.
66. Masgrau L., Roujeinikova A., Johannissen L. O., Hothi P., Basran J., Ranaghan K. E., Mulholland A. J.,
Sutcliffe M. J., Scrutton N. S., Leys D. (2006). "Atomic Description of an Enzyme Reaction Dominated by
Proton Tunneling". Science 312 (5771): 237–41. doi:10.1126/science.1126002. PMID 16614214.
67. Cleland, W.W. (1963). "The Kinetics of Enzyme-catalyzed Reactions with two or more Substrates or
Products 2. {I}nhibition: Nomenclature and Theory". Biochim. Biophys. Acta 67: 173–87.
68. Price, NC. (1979). "What is meant by ‘competitive inhibition’?". Trends in Biochemical Sciences 4: pN272.
69. R Poulin; Lu, L; Ackermann, B; Bey, P; Pegg, AE (1992-01-05). "Mechanism of the irreversible
inactivation of mouse ornithine decarboxylase by alpha-difluoromethylornithine. Characterization of
sequences at the inhibitor and coenzyme binding sites.". Journal of Biological Chemistry 267 (1): 150.
PMID 1730582. http://www.jbc.org/cgi/reprint/267/1/150.
70. Yoshikawa S and Caughey WS. (15 May 1990). "Infrared evidence of cyanide binding to iron and copper
sites in bovine heart cytochrome c oxidase. Implications regarding oxygen reduction". J Biol Chem. 265
(14): 7945–58. PMID 2159465. http://www.jbc.org/cgi/reprint/265/14/7945.
71. Hunter T. (1995). "Protein kinases and phosphatases: the yin and yang of protein phosphorylation and
signaling". Cell. 80 (2): 225–36. doi:10.1016/0092-8674(95)90405-0. PMID 7834742.
72. Berg JS, Powell BC, Cheney RE (1 April 2001). "A millennial myosin census". Mol. Biol. Cell 12 (4):
780–94. PMID 11294886. PMC 32266. http://www.molbiolcell.org/cgi/content/full/12/4/780.
73. Meighen EA (1 March 1991). "Molecular biology of bacterial bioluminescence". Microbiol. Rev. 55 (1):
123–42.
PMID 2030669.
PMC 372803.
http://mmbr.asm.org/cgi/reprint/55/1/123?view=long&pmid=2030669.
74. Mackie RI, White BA (1 October 1990). "Recent advances in rumen microbial ecology and metabolism:
potential impact on nutrient output". J. Dairy Sci. 73 (10): 2971–95. doi:10.3168/jds.S00220302(90)78986-2. PMID 2178174. http://jds.fass.org/cgi/reprint/73/10/2971.
75. Faergeman NJ, Knudsen J (1997). "Role of long-chain fatty acyl-CoA esters in the regulation of
metabolism and in cell signalling". Biochem. J. 323 (Pt 1): 1–12. PMID 9173866.
76. Doble B. W., Woodgett J. R. (2003). "GSK-3: tricks of the trade for a multi-tasking kinase". J. Cell. Sci.
116
(Pt
7):
1175–86.
doi:10.1242/jcs.00384.
PMID 12615961.
http://jcs.biologists.org/cgi/content/full/116/7/1175.
77. Carr C. M., Kim P. S. (2003). "A spring-loaded mechanism for the conformational change of influenza
hemagglutinin". Cell 73 (4): 823–32. doi:10.1016/0092-8674(93)90260-W. PMID 8500173.
78. Phenylketonuria: NCBI Genes and Disease. Retrieved 4 April 2007.
79. Shen H. B., Chou K. C. (2007) EzyPred: A top-down approach for predicting enzyme functional classes
and subclasses. Biochem Biophys Res Comm 364, 53–59.
80. Qiu J. D., Huang J. H., Shi S. P., Liang R. P. (2010) Using the Concept of Chou's Pseudo Amino Acid
Composition to Predict Enzyme Family Classes: An Approach with Support Vector Machine Based on
Discrete Wavelet Transform. ‘’Protein & Peptide Letters’’ 17, 715–712.
81. Zhou, X. B., Chen, C., Li, Z. C. & Zou, X. Y. (2007). "Using Chou's amphiphilic pseudo-amino acid
composition and support vector machine for prediction of enzyme subfamily classes". Journal of
Theoretical Biology 248 (3): 546–551. doi:10.1016/j.jtbi.2007.06.001. PMID 17628605.
82. Chou, K. C. (2005). "Using amphiphilic pseudo amino acid composition to predict enzyme subfamily
classes". Bioinformatics 21 (1): 10–19. doi:10.1093/bioinformatics/bth466. PMID 15308540.
83. Renugopalakrishnan V, Garduno-Juarez R, Narasimhan G, Verma CS, Wei X, Li P. (2005). "Rational
design of thermally stable proteins: relevance to bionanotechnology". J Nanosci Nanotechnol. 5 (11):
1759–1767. doi:10.1166/jnn.2005.441. PMID 16433409.
84. Hult K, Berglund P. (2003). "Engineered enzymes for improved organic synthesis". Curr Opin Biotechnol.
14 (4): 395–400. doi:10.1016/S0958-1669(03)00095-8. PMID 12943848.
85. Jiang L, Althoff EA, Clemente FR (2008). "De novo computational design of retro-aldol enzymes". Science
(journal) 319 (5868): 1387–91. doi:10.1126/science.1152692. PMID 18323453.
86. Guzmán-Maldonado H, Paredes-López O (1995). "Amylolytic enzymes and products derived from starch:
a
review".
Critical
reviews
in
food
science
and
nutrition
35 (5):
373–403.
doi:10.1080/10408399509527706. PMID 8573280.