Inom området modern bioteknik och finkemikalier blir användningen av enzymer allt mer utbredd. Från livsmedelsbearbetning till läkemedelsproduktion, från miljöskydd till jordbruksfoder spelar enzymer en stor roll med sin höga effektivitet och miljöskyddsegenskaper. För att på djupet förstå enzymernas roll och potential måste du först behärska dess grundläggande koncept. Denna artikel kommer systematiskt att reda ut den grundläggande kunskapen om enzymer från aspekterna av definition, struktur, namngivningsmetod, klassificering och roll för enzymer i reaktioner.
Enzymerär en klass av organiska makromolekyler med biologiska katalytiska funktioner som syntetiseras av levande celler. De allra flesta enzymer är proteiner, och ett fåtal är RNA-molekyler (kallade ribozymer). Enzymer kan avsevärt påskynda hastigheten på kemiska reaktioner och förbrukas inte under reaktionsprocessen.
Med andra ord är enzymer som en "nyckel" som kan öppna en specifik "reaktionsdörr" och hjälpa till att omvandla substrat till produkter. De spelar en viktig katalytisk roll inom industri, medicin och natur.
Den grundläggande strukturen för ett enzym är en eller flera polypeptidkedjor sammansatta av aminosyror, som bildar en tredimensionell struktur med katalytisk aktivitet genom komplex rumslig veckning. Det aktiva området av ett enzym kallas det "aktiva stället", där substratet binder till enzymet för att fullborda reaktionen.
Vissa enzymer kräver också hjälpmolekyler för att fungera, vilket kan vara:
Koenzymer: såsom NAD+, FAD, etc., ofta involverade i elektronöverföring;
Kofaktorer: såsom metalljoner såsom järn och zink, som stabiliserar enzymets struktur eller deltar i den katalytiska processen;
Aktivatorer eller inhibitorer: kan förstärka eller hämma enzymets katalytiska aktivitet.
För vetenskaplig ledning och kommunikation,enzymerdelas in i sex kategorier av International Commission on Enzyme beroende på vilken typ av reaktion de katalyserar:
1. Oxidoreduktas: Delta i överföringen av elektroner eller vätejoner;
2. Transferas: Överför en grupp från en molekyl till en annan;
3. Hydrolas: Bryt ner substrat genom vatten, vanligt i matsmältningsenzymer;
4. Lyas: Bryt kol-kol, kol-kväve och andra bindningar, men inte genom vatten;
5. Isomeras: Katalyserar den strukturella omarrangemanget av substrat;
6. Syntetas (ligas): Kombinera två molekyler för att bilda en ny bindning, samtidigt som du förbrukar energi.
Enzymer brukar namnges baserat på de substrat och reaktionstyper de katalyserar. Till exempel kallas enzymer som katalyserar stärkelsenedbrytning "amylaser", och enzymer som katalyserar fettnedbrytning kallas "lipaser".
Enzymer påskyndar reaktionshastigheten genom att reducera aktiveringsenergin för reaktioner. Processen kan grovt delas in i tre steg:
1. Enzymet binder till substratet för att bilda ett enzym-substratkomplex;
2. Under inverkan av enzymet omvandlas substratet till en produkt;
3. Produkten frigörs från enzymet och enzymet återgår till sitt ursprungliga tillstånd, redo att katalysera nästa omgång.
Det är värt att notera att enzymer har extremt stark specificitet, det vill säga ett enzym verkar bara på ett specifikt substrat eller en specifik typ av reaktion, vilket också är dess fördel i effektiv reaktionskontroll.
Enzymets aktivitet är inte fixerad, det kommer att påverkas av många faktorer, såsom:
Temperatur: De flesta enzymer är mest aktiva vid medeltemperatur (som 30–40°C), och för hög kommer att orsaka denaturering;
pH-värde: Det optimala pH-värdet för enzymet varierar från typ till typ, och aktiviteten minskar när den avviker;
Substratkoncentration: Ju högre substratkoncentrationen är inom ett visst område, desto snabbare blir enzymreaktionen;
Inhibitor eller aktivator: Externa kemikalier kan förstärka eller hämma enzymets funktion.
Att förstå dessa påverkande faktorer är mycket viktigt för att förbättra reaktionseffektiviteten och kontrollera processparametrar i produktionsprocessen.
På grund av egenskaperna hos hög effektivitet, specificitet och miljöskydd har enzymer använts i stor utsträckning i många industrier som livsmedel, medicin, papperstillverkning, textilier, foder och miljöskydd. Till exempel:
Pektinas och laktas används i livsmedelsindustrin för att förbättra smak och näringsupptaget;
Proteas och lipas används i tvättmedelsindustrin för att bryta ner fläckar;
Enzymer används inom det farmaceutiska området för att delta i läkemedelssyntes och biokemisk diagnos;
Enzymer används inom textil- och papperstillverkning för att ersätta vissa kemiska behandlingar för att minska föroreningarna.
Även omenzymerär osynliga för blotta ögat spelar de en avgörande roll i otaliga nyckelreaktioner. Från grundforskning till industriell tillämpning, varje koncept av enzymer är relaterat till den långtgående betydelsen av effektivitet och hållbar utveckling. Att bemästra de grundläggande koncepten för enzymer är det första steget för att förstå deras tillämpningsvärde.
Om du är mer intresserad av det tekniska urvalet, applikationslösningar eller kooperativ utveckling av enzymprodukter, vänligen kontakta oss så ger vi dig professionell support och skräddarsydda lösningar.
