Entsyymien rakenne ja reaktiot

Entsyymi on solun muodostama yhdiste, joka katalysoi jonkin solussa tai sen ulkopuolella tapahtuvan reaktion. Entsyymit ovat rakenteeltaan proteiineja eli valkuaisaineita, kuten myös vaikkapa ihon, kynsien ja jänteiden rakenneproteiinit. Vaikkakin nämä kaikki ovat proteiineja, ovat ne hyvin erilaisia ominaisuuksiltaan, kuten vesiliukoisuudeltaan. Kaikki proteiinit kuitenkin koostuvat aminohapoista, jotka muodostavat monenlaisia ketjuja.

Aminohapot

Aminohapolla on hiilirunko, johon on liittyneenä sekä karboksyyli- (-COOH) että aminoryhmä (-NH₂), siksi aminohapoilla on vesiliuoksissa sekä hapon että emäksen ominaisuuksia, eli ne ovat amfolyyttejä.

Aminohapot voivat esiintyä nk. kahtaisioneina. Kahtaisioni syntyy kun emäksiseen aminoryhmään liittyy protoni ja happamasta karboksyyliryhmästä irtoaa protoni. Tämän rakenteen vuoksi aminohapot ovat kiinteinä aineina kiteisiä (kuten suolat) ja niiden sulamislämpötila on korkea, yli 200°C.

Kun vaikkapa glysiiniä (rakenteeltaan yksinkertaisin aminohappo) on emäksisessä liuoksessa, sen aminoryhmä luovuttaa protonin hydroksidi-ionille ja muodostuu kationi.

Vastaavasti glysiinin vaikuttaessa happamassa liuoksessa, sen karboksyyliryhmä ottaa vastaan protonin ja syntyy anioni.

Eri aminohapot esiintyvät kahtaisioneina eri pH-arvoilla, sillä sivuryhmät vaikuttavat omalta osaltaan aminoryhmän ja karboksyyliryhmän reagointiin.

Aminohapot liittyvät toisiinsa peptidisidoksin dipeptidiksi tai useamman aminohapon ketjuksi, polypeptidiksi. Reaktiota kutsutaan kondensaatioreaktioksi. Reaktiossa muodostuu karboksyyliryhmän hiilen ja aminoryhmän typen välille sidos, sekä lohkeaa vettä.

Näin voi syntyä pitkiä ja hyvin vaihtelevia ketjuja. Jo kahdesta eri aminohaposta voi syntyä neljä erilaista dipeptidiä, puhumattakaan ihmiselimistön kaikista 21 aminohaposta. Elimistön entsyymit katalysoivat ja ohjaavat reaktioita niin, että syntyy vain oikein järjestäytyneitä, tarpeellisia proteiineja.