Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:36 • sest 21:19 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 16:44 • Sest 05:50 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Lífvísindi: almennt

Hvað er ensím?

Hörður Filippusson

Ensím eru hvatar, upprunnir úr lifandi frumum, sem hvetja efnahvörf í frumunum. Það er kallað efnahvörf þegar frumefni eða efnasambönd breytast í önnur, til dæmis: A -> B, það er að segja að efnin A breytast í efnin B.

Orðið hvati (e. catalyst) er almennt heiti yfir efni sem auka hraða efnahvarfa án þess að eyðast í hvörfunum þegar upp er staðið. Einfalt dæmi um hvata er platínuduft sem notað er í efnaiðnaði til að auðvelda efnahvörf, til dæmis við framleiðslu brennisteinssýru. Hvatar breyta ekki eðli efnahvarfanna, svo sem orkuinnihaldi hvarfefnis eða myndefnis, og breyta því ekki heldur jafnvægisfasta þeirra.

Einföld samlíking er að hvörfin séu eins og maður ætli að færa sig yfir fjall úr einum dal í annan. Ef jarðgöng eru boruð gegnum fjallið er auðveldara fyrir manninn að komast um göngin milli dalanna, hann notar til þess minni orku og er fljótari að því, en stöðuorka hans fyrir og eftir flutning breytist ekki. Hvatinn er þá í hlutverki gangagerðarmanna, flýtir fyrir hvörfunum en breytir ekki orkugildi A eða B, eða með öðrum orðum orkunni í upphafs- og lokaástandi.

Ensím eru sérhæfðir hvatar sem finnast í lifandi frumum. Nær öll ensím eru prótein en örfá dæmi eru þekkt um kjarnsýrur með hvatahlutverk. Aðstæður í lifandi frumu, meðal annars lágt hitastig og þrýstingur og hlutlaust sýrustig, eru þannig að efnahvörf mundu sjaldan eiga sér stað nema til kæmu hvatar. Ensím eru auk þess mjög sérhæfðir hvatar og áhrifamiklir því að hraði efnahvarfa getur margfaldast með allt frá 103 upp í 1017 af völdum þeirra.

Oft er hvötunarhæfni ensíma tjáð með svokallaðri veltitölu, sem segir til um hve mörgum hvarfefnissameindum ein ensímsameind getur umbreytt á sekúndu. Þessi tala getur verið mjög mismunandi; oft er hún í stærðarþrepinu 103 en getur orðið miklu hærri. Til dæmis hefur ensímið kolsýruanhýdrasi, sem bindur koltvíoxíð við vatn í blóði manna, veltitöluna 106, það er að segja að hver ensímsameind "afgreiðir" eina milljón hvarfefnissameinda á sekúndu.

Saga ensíma er nátengd sögu gerjunar til vín- og bjórgerðar, enda merkir orðið ensím eitthvað sem er í geri (en-zyme) . Segja má að vitneskja um tilvist ensíma hafi fyrst komið fram þegar sýnt var fram á það árið 1833 að útdráttarlausn úr spíruðu byggi innihélt efni sem gat brotið sterkju (mjölva) niður í sykur. Efnið var kallað diastase en er nú nefnt amýlasi. Þetta leiddi til hugmynda Svíans Berzeliusar um hvötun. Um svipað leyti var sýnt fram á að útdráttarlausn úr magaslímhúð gat "melt" fæðu í tilraunaglasi. Þetta efni er kallað pepsín.

Þrátt fyrir þetta taldi Frakkinn Pasteur (um 1860) að ensím væru óaðgreinanlega tengd heilum frumum þó að gerjun væri þeirra verk; engin gerjun án lífs. En árið 1897 sýndi Þjóðverjinn Büchner fram á að gerjun gat átt sér stað fyrir tilstilli frumulausrar útdráttarlausnar úr geri. Þetta var upphaf nútímahugmynda um efnaskipti og um lífsferli sem raðir af ensímhvöttum efnahvörfum.

Fyrstu ensímin sem unnin voru sem hrein efni voru úreasi (1926) og meltingarensím maga og briskirtils, pepsin, trypsin og chymotrypsin (1930-1936). Nú eru mörg þúsund ensím þekkt. Þrívíddarlögun sameinda margra þeirra hefur verið rannsökuð og skýrar hugmyndir mótaðar um hvernig þau vinna starf sitt en skýringar á því eru margbrotnar.

Þess má geta að ensím hafa um áratugaskeið verið hagnýtt til ýmissa verka. Sem dæmi má nefna að þau eru notuð sem hjálparefni við þvott (ensímþvottaefni), sykurvinnslu, margskonar efnasmíðar, lækningar og efnamælingar og loks má nefna svokölluð skerðiensím og DNA-fjölliðunarensím sem eru lykiltæki í nútíma erfðatækni.



Mynd af Berzeliusi: The Chemical Heritage Foundation

Mynd af Pasteur: Lucidcafé

Mynd af Büchner: Nobel e-Museum

Höfundur

Hörður Filippusson

Hörður Filippusson

prófessor emeritus í lífefnafræði við Háskóla Íslands

Útgáfudagur

14.12.2001

Spyrjandi

Ingvar Freyr f. 1987
Ragnheiður Gissurardóttir

Efnisorð

Tilvísun

Hörður Filippusson. „Hvað er ensím?“ Vísindavefurinn, 14. desember 2001. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=2011.

Hörður Filippusson. (2001, 14. desember). Hvað er ensím? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=2011

Hörður Filippusson. „Hvað er ensím?“ Vísindavefurinn. 14. des. 2001. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=2011>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvað er ensím?
Ensím eru hvatar, upprunnir úr lifandi frumum, sem hvetja efnahvörf í frumunum. Það er kallað efnahvörf þegar frumefni eða efnasambönd breytast í önnur, til dæmis: A -> B, það er að segja að efnin A breytast í efnin B.

Orðið hvati (e. catalyst) er almennt heiti yfir efni sem auka hraða efnahvarfa án þess að eyðast í hvörfunum þegar upp er staðið. Einfalt dæmi um hvata er platínuduft sem notað er í efnaiðnaði til að auðvelda efnahvörf, til dæmis við framleiðslu brennisteinssýru. Hvatar breyta ekki eðli efnahvarfanna, svo sem orkuinnihaldi hvarfefnis eða myndefnis, og breyta því ekki heldur jafnvægisfasta þeirra.

Einföld samlíking er að hvörfin séu eins og maður ætli að færa sig yfir fjall úr einum dal í annan. Ef jarðgöng eru boruð gegnum fjallið er auðveldara fyrir manninn að komast um göngin milli dalanna, hann notar til þess minni orku og er fljótari að því, en stöðuorka hans fyrir og eftir flutning breytist ekki. Hvatinn er þá í hlutverki gangagerðarmanna, flýtir fyrir hvörfunum en breytir ekki orkugildi A eða B, eða með öðrum orðum orkunni í upphafs- og lokaástandi.

Ensím eru sérhæfðir hvatar sem finnast í lifandi frumum. Nær öll ensím eru prótein en örfá dæmi eru þekkt um kjarnsýrur með hvatahlutverk. Aðstæður í lifandi frumu, meðal annars lágt hitastig og þrýstingur og hlutlaust sýrustig, eru þannig að efnahvörf mundu sjaldan eiga sér stað nema til kæmu hvatar. Ensím eru auk þess mjög sérhæfðir hvatar og áhrifamiklir því að hraði efnahvarfa getur margfaldast með allt frá 103 upp í 1017 af völdum þeirra.

Oft er hvötunarhæfni ensíma tjáð með svokallaðri veltitölu, sem segir til um hve mörgum hvarfefnissameindum ein ensímsameind getur umbreytt á sekúndu. Þessi tala getur verið mjög mismunandi; oft er hún í stærðarþrepinu 103 en getur orðið miklu hærri. Til dæmis hefur ensímið kolsýruanhýdrasi, sem bindur koltvíoxíð við vatn í blóði manna, veltitöluna 106, það er að segja að hver ensímsameind "afgreiðir" eina milljón hvarfefnissameinda á sekúndu.

Saga ensíma er nátengd sögu gerjunar til vín- og bjórgerðar, enda merkir orðið ensím eitthvað sem er í geri (en-zyme) . Segja má að vitneskja um tilvist ensíma hafi fyrst komið fram þegar sýnt var fram á það árið 1833 að útdráttarlausn úr spíruðu byggi innihélt efni sem gat brotið sterkju (mjölva) niður í sykur. Efnið var kallað diastase en er nú nefnt amýlasi. Þetta leiddi til hugmynda Svíans Berzeliusar um hvötun. Um svipað leyti var sýnt fram á að útdráttarlausn úr magaslímhúð gat "melt" fæðu í tilraunaglasi. Þetta efni er kallað pepsín.

Þrátt fyrir þetta taldi Frakkinn Pasteur (um 1860) að ensím væru óaðgreinanlega tengd heilum frumum þó að gerjun væri þeirra verk; engin gerjun án lífs. En árið 1897 sýndi Þjóðverjinn Büchner fram á að gerjun gat átt sér stað fyrir tilstilli frumulausrar útdráttarlausnar úr geri. Þetta var upphaf nútímahugmynda um efnaskipti og um lífsferli sem raðir af ensímhvöttum efnahvörfum.

Fyrstu ensímin sem unnin voru sem hrein efni voru úreasi (1926) og meltingarensím maga og briskirtils, pepsin, trypsin og chymotrypsin (1930-1936). Nú eru mörg þúsund ensím þekkt. Þrívíddarlögun sameinda margra þeirra hefur verið rannsökuð og skýrar hugmyndir mótaðar um hvernig þau vinna starf sitt en skýringar á því eru margbrotnar.

Þess má geta að ensím hafa um áratugaskeið verið hagnýtt til ýmissa verka. Sem dæmi má nefna að þau eru notuð sem hjálparefni við þvott (ensímþvottaefni), sykurvinnslu, margskonar efnasmíðar, lækningar og efnamælingar og loks má nefna svokölluð skerðiensím og DNA-fjölliðunarensím sem eru lykiltæki í nútíma erfðatækni.



Mynd af Berzeliusi: The Chemical Heritage Foundation

Mynd af Pasteur: Lucidcafé

Mynd af Büchner: Nobel e-Museum...