Kuliah Biokimia TanamanENZIM: 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, [34] dan kontribusinya terhadap katalis relatif kecil. [35]

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 . Molekul-molekul 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 ES-kompleks. 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. 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 beta-laktam 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 .

2. 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]

3. 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.

4. 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 .

5. 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] EC 1 Oxidoreductase : mengkatalisis reaksi oksidasi/reduksi [2] EC 2 Transferase : mentransfer gugus fungsional (misalnya gugus metil atau fosfat) [3] EC 3 Hydrolase : mengkatalisis hidrolisis berbagai ikatan [4] EC 4 lyases : berbagai pemutusan ikatan dengan cara selain hidrolisis dan oksidasi [5] EC 5 Isomerase : mengkatalisis reaksi isomerisasi/perubahan dalam satu molekul [6] 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

Pengolahan bahan pangan

Amilase mengkatalisis pelepasangula sederhana dari pati

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.

Makanan bayi Tripsin Untuk predigest makanan bayi.

Industri pembuatan bir

Berkecambah barley malt digunakan untuk.

Enzim dari barley yang dilepaskan selama tahap menumbuk produksi bir.

Mereka menurunkan pati dan protein untuk menghasilkan gula sederhana, asam amino dan peptida yang digunakan oleh ragi untuk fermentasi.

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]

Jus buah Selulase, pectinases Memperjelas jus buah

Industri susu

Keju Roquefort

Rennin , yang berasal dari perut muda hewan ruminansia (seperti sapi dan domba).

Pembuatan keju, digunakan untuk menghidrolisis protein.

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.

Pelunak daging Papain Untuk melembutkan daging untuk memasak.

Industri Pati

Glukosa Fruktosa

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.

Industri kertas

Sebuah pabrik kertas di Carolina Selatan . 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 lignin-enzim merendahkan menghilangkan lignin untuk melunakkan kertas.

Biofuel industri

Selulosa dalam 3D

Selulase Digunakan untuk memecah selulosa menjadi gula yang dapat difermentasi (lihat etanol selulosa ).

Ligninases Penggunaan lignin limbah

Deterjen Biologi

Terutama protease , diproduksi dalam ekstraseluler bentuk dari bakteri

Digunakan untuk kondisi presoak dan aplikasi cair langsung membantu dengan penghapusan noda protein dari pakaian.

Amilase Deterjen untuk mencuci piring mesin untuk menghilangkan residu pati resisten.

Lipase Digunakan untuk membantu dalam penghapusan lemak dan berminyak noda.

Selulase Digunakan dalam biologi kondisioner kain .

Pembersih lensa kontak Protease Untuk menghapus protein pada lensa kontak untuk mencegah infeksi.

Industri karet Katalase Untuk menghasilkan oksigen dari peroksida untuk mengkonversi lateks menjadi karet busa.

Industri fotografi Protease (ficin) Larutkan gelatin off memo Film , yang memungkinkan pemulihan yang silver konten.

Biologi molekuler

Bagian dari DNA helix ganda . 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 .

Referensi

1. Smith AL (Ed) et al. (1997). Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 0-19-854768-4.

2. Grisham, Charles M.; Reginald H. Garrett (1999). Biochemistry. Philadelphia: Saunders College Pub. pp. 426–7. ISBN 0-03-022318-0.

3. 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.

4. 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.

5. Cech T (2000). "Structural biology. The ribosome is a ribozyme". Science 289 (5481): 878–9. doi:10.1126/science.289.5481.878. PMID 10960319.

6. Groves JT (1997). "Artificial enzymes. The importance of being selective". Nature 389 6649): 329–30. doi:10.1038/38602. PMID 9311771.

7. de Réaumur, RAF (1752). "Observations sur la digestion des oiseaux". Histoire de l'academie royale des sciences 1752: 266, 461.

8. 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

9. 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.

10. 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.)

11. Nobel Laureate Biography of Eduard Buchner at http://nobelprize.org. Retrieved 4 April 2007.12. Text of Eduard Buchner's 1907 Nobel lecture at http://nobelprize.org. Retrieved 4 April 2007.13. 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.

14. 1946 Nobel prize for Chemistry laureates at http://nobelprize.org. Retrieved 4 April 2007.15. 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.

16. Chen LH, Kenyon GL, Curtin F, Harayama S, Bembenek ME, Hajipour G, Whitman CP (1992). "4-Oxalocrotonate tautomerase, an enzyme composed of 62 amino acid residues per monomer". J. Biol. Chem. 267 (25): 17716–21. PMID 1339435.

17. 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.

18. 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.

19. Dunaway-Mariano D (2008). "Enzyme function discovery". Structure 16 (11): 1599–600. doi:10.1016/j.str.2008.10.001. PMID 19000810.

20. The Catalytic Site Atlas at The European Bioinformatics Institute. Retrieved 4 April 2007.21. 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 15358000.22. Shevelev IV, Hubscher U. (2002). "The 3' 5' exonucleases". Nat Rev Mol Cell Biol. 3 (5): 364–76.

doi:10.1038/nrm804. PMID 11988770.23. 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 0-7167-1615-1.

34. Jencks, William P. (1987). Catalysis in chemistry and enzymology. Mineola, N.Y: Dover. ISBN 0-486-65460-5.

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.S0022-0302(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.