Lactoperoxidaza

1. Generalităţi despre enzime

1.1. Definiţia enzimelor

Reacţiile enzimatice au fost folosite din timpurile cele mai vechi pentru fabricarea vinului, a oţetului, a berii şi a brânzei. O cercetare sistematica a lor a fost întreprinsă abia în epoca modernă. Un moment istoric deosebit de important este recunoaşterea clară, de către Berzelius, în 1835, a caracterului catalitic al reacţiilor enzimatice, precum şi a rolului esenţial pentru viaţa animalelor şi a plantelor jucat de aceste reacţii.

Enzimele (din limba greacă - zymosis - ferment) sunt proteine sau proteide fără de care celule vii nu pot înfăptui reacţii complexe într-un timp scurt, la temperatura mediului înconjurător.Ele sunt substanţe carea catalizează reacţiile biochimice din organism, avînd un rol esenţial în biosinteza şi degradarea substanţelor din materia vie, întîlnindu-se în toate organismele animale, vegetale şi în microorganisme, mai fiind denumite din această cauză biocatalizatori.Fără enzime , procesele biochimice s-ar desfăşura cu viteze foarte mici.

1.2. Structura enzimelor

Enzimele pot fi alcătuite fie numai din polipeptide ale căror unităţi de bază sunt resturile de aminoacizi şi din punct de vedere chimic sunt proteine simple sau holoproteine, fie din două componente (una de natură proteică şi alta de natură neproteică) şi atunci pot fi definite ca heteroproteine. Partea neproteică poate fi o coenzimă când se leagă de partea proteică prin legături necovalente sau o grupare proteică când este legată prin legături de tip covalent şi poate fi reprezentată prin diferite vitamine hidrosolubile sau derivaţi ai lor, nucleotide, ioni metalici, etc. Partea proteică, numită apoenzimă poate fi constituită din una sau mai multe catene polipeptidice.

1.3. Activitatea enzimelor

Când o reacţie poate fi catalizată atat de o enzimă cât şi de substanţe simple se constantă de obicei că reacţia enzimatică decurge cu viteză mult mai mare; astfel reacţia enzimatică are o energie de activare mult mai mică. Datorită acestei enorme activităţi catalitice, sunt suficiente concentraţii foarte mici de enzimă pentru a obţine efecte considerabile. Activitatea enzimelor este în general mai scurtă decât cea a catalizatorilor heterogeni. În cazul reacţiilor enzimatice, cu cât trece timpul, cu atât cantitatea de substrat transformată în unitatea de timp se micşorează, iar după un timp mai lung reacţia practic încetează. Inactivarea enzimelor se explică prin denaturarea lor sau prin alte transformări datorită caracterului lor de proteine globulare. Celulele vii sintetizând enzime fără încetare.

1.4. Factorii care influenţează enzimele

Temperatua optimă a reacţiilor enzimatice. Temperatura optimă nu poate fi însă exact definită, căci ea variază în limite largi, cu concentraţia enzimei, cu concentraţia ionilor de hidrogen şi cu prezenţa diferitelor impurităţi ale preparatului enzimatic sau ale substratului. Deci la creşterea temperaturii creşte activitatea enzimatică, dar la temperaturi însă prea mari, enzimele încep să se descompună şi activitatea enzimatică se micşorează.

Influenţa pH-ului. După cum a arătat Sörensen (1909), activitatea enzimelor depinde, într-o mare măsură de concentraţia ionilor de hidrogen din soluţie. Este necesar ca în cursul reacţiilor enzimatice să se menţină pH-ul optim constant, prin folosirea de tampoane.

1.5. Mecanismul de acţiune al enzimelor. Centri activi

Se ştie că într-un sistem chimic, nu toate moleculele reacţionează cu aceeaşi viteză. Moleculele care reacţionează se găsesc pe un nivel energetic superior celui pe care se găsesc moleculele obişnuite. Diferenţa de energie dintre moleculele active şi cele pasive poartă numele de energie de activare.

Un catalizator este o substanţă care, prin prezenţa ei, determină într-o substanţă sau un amestec de substanţe o reacţie ce nu are loc în absenţa ei (definiţie după Berzelius, 1836) sau care mareşte viteza unei reacţii, ce are loc şi în absenţa ei, dar cu viteză mai mică, eventual imperceptibilă (definiţie după Ostwald, 1894). Catalizatorul se regăseşte neschimbat, calitativ şi cantitativ, după reacţie. Aparent catalizatorul nu ia parte la reacţie.

Este necesar să se accentueze caracterul de substanţe al catalizatorilor. Se numeşte substrat, substanţa sau amestecul de substanţe asupra cărora acţionează un catalizator.

Catalizatorii determină sau accelerează numai reacţii termodinamic posibile, adică reacţii decurgând spontan, cu creşterea entalpiei libere de reacţie, în sensul stabilirii unui echilibru. Există catalizatori (MnO2, NaOH) care accelerează transformarea ozonului, O3 în O2, dar nu există un catalizator care să producă ozon din oxigen. Această scădere a energiei de activare se datorează formării unui “complex activat” între catalizator şi reactant, pentru care energia de activare este mult mai mică.

În cazul catalizei enzimatice, între enzimă şi substratul care se transformă, se formează un complex activat enzimă-substrat, care apoi se transformă cu viteza mare în produşii finali de reacţie. La formarea complexului activat enzimă – substrat, substratul se fixează pe regiuni bine determinate de pe suprafaţa enzimei, care poartă numele de centri activi şi molecula substratului, există complementarităţi conformaţionale şi chimice care permit asamblarea lor.