Entzimak eta Bitaminak

 

1.- Entzimak: Historia.

1850 ean Louis Pasteur-ek azukretik alkoholerako hartzidura katalizatzeko gai zen substantziak aurkitu zituen legamietan.

1897 ean, Eduard Buchner-ek behatu ahal izan zuen substantzia horiek zelula bizietatik kanpo ere jarduten zutela.

1926 ean, James Sumner-ek entzima bat (Ureasa) isolatu zuen eta proteina bat zela egiaztatu zuen.

1930 inguruan J.B.S. Haldane-k entzimen jarduerari buruzko aurreneko lanak argitaratu zuen.

 

 

1.2.- Ezaugarri molekularrak:

a) Funtzio biologikoa: erreakzio kimikoen abiadura azkartzen duten substantziak dira, baina ez dira errekatiboak ezta produktuak.

Katalisia burutzen dute, biokatalisia. Entzimak, beraz, biokatalizatzaileak dira. Entzimarik gabe, erreakzio metabolikoen gehiengoa 37ºC-tan oso abiadura txikiko erreakzioak dira; esanahi biologikotik ikusita, burutuko ez balira bezalakoak izango ziren.

b) Entzima gehiengoek izaera proteiniko dute eta gutxi batzuk ARN txikiak dira.

Entzima gehiengoa (ez guztiak, %3 inguruan, ARN txikiak baitira) katea polipeptidiko batez edo gehiagoz osatutako biomolekula handiak dira (izaera proteinikoa daukate).

 

c) Molekula entzimatikoen egitura hirudimentsionalean elementu berezi bat azpimarratu behar da: gune aktiboa.(Sitio activo, active site edo catalytic site).

Haien egitura tridimentsionala dela medio, sargune asko dituzte azaleran zehar, horien artean, gune aktiboa (susbtratuarekin lotzeko gunea, hau da erreakzio kimikoen erreaktibo batekin lotzeko gunea).

Molekularen gune aktiboa (sitio activo, catalytic site) osatzen duten aminoazidoren artean, funtzio desberdinak bereizten dira:

c.1- Atxekipen aminoazidoak: substratuarekin lotura ahulen bidez loturik daude.

c.2- Aminoazido katalizatzaileak: 10-ren bat aminoazidoz osatutako zona berezia da; hau da gune katalitikoa, eta aminoazido hauek, lotura kobalentez lotzen dira substratuarekin.

Entzimek substratua eralda dezakete eta horren ondorioz, produktu izeneko substantzia berriak sortaraziko dituzte. Gune aktiboaren ( edo catalytic site edo sitio activo) osagai ez diren beste aminoazidoek, molekularen egitura tridimentsionala mantentzen dute (egitura-aminoazidoak dira).

 

d) Kofaktoreak eta koentzimak:

Zenbait entzimek osagai gehigarri bat (osagai ez proteinikoa) behar dute gune aktiboan, katalisia burutu ahal izateko.

 

Konposatu horri kofaktorea deritzo: ioi metalikoak izaten dira (Fe2+, Mg2+, Zn2+ , Ni2+ ...).

Baina osagai gehigarri hori konposatu organikoak ere izan daitezke (ez proteinikoak) ; kasu honetan kofaktore terminua erabili beharrean koentzima hitza erabiltzen da (adibidez, NAD eta FAD).

 

Entzimek, ioi metaliko bat edo gehiago, koentzima bat edota bi kofaktore motak batera eduki dezakete (ioi metalikoa eta koentzima).

Kofaktorearen eta entzimaren arteko elkarketa, lotura ahulen bidez edo lotura kobalenteren bidez gerta daiteke.

 

 

 

 

 

 

 

e) Espezifikotasuna:

Entzimen substratu batekin duten afinitateari espezifikotasuna deritzo. Espezifikotasun-maila desberdinak daude:

c.1- Substratuarekiko espezifikotasuna (entzima batzu substratu-mota bakar batekiko espezifikoak dira) eta beste batzuetan,

c.2- Erreakzio-motarekiko edo antzeko ezaugarri kimikoak dituzten substratuarekikoak.

 

 

1.3.- Sailkapena: Entzimak sailkatzeko gehien erabiltzen den eraizpidea erreakzio motaren araberakoa izaten da.

 

Oxidoerreduktasak	Oxidazio/erredukzio erreakzioak katalizatzen dituzten entzimak dira.                                                                                                Erreakzio garrantzitsuenak dira, bertan bi elektroi eta beste bi protoiren transferentzia ematen da. Adibidez:
Transferasak	Entzima hauek katalizatzen dituzten erreakzioetan talde bat transferitzen da, molekula batetik beste batera.
Hidrolasak	Hidrolisi erreakzioak katalizatzen dituzten entzimak dira. Bertan lotura bat puskatzen da ur molekula bat medio; zatiei ura eransten zaie. Adibidez:                                                                                                    Triglizeridoren hidrolisia                                                                                                                                             Sakarosaren hidrolisia
Liasak	Lotura bat apurtzen da, ur molekularik erantsi gabe; apurtzen diren loturak, -C-C- koak, -C-N- koak edo -C-H koak izaten dira.
Isomerasak	Entzima hauek isomeroak eraldatzen dituzte. Talde baten transferentzia molekula barnean ematen denean ere isomeroaren artean sartzen da.
Ligasak edo sintetasak	Lotura berriak eratzen dira. Sintetasa izenaz ere ezagutzen dira. Kasu hauetan, bi erreakzio erabat sinkronizatuta burutzen dira. Bat, endotermikoa izaten da (energia kontsumitzen du) eta bestea exotermikoa, gehiengoetan ATP aren defosforilazioa. Ligasek parte hartzen dute erreakzio endotermikoan.

 

Katalisis entzimatikoaren azalpena (gaztelaniaz)

How enzymes work?

 

 

 

1.4.- Jarduera entzimatikoa:

Aktibazio energia: Aktibazio energia erreakzio kimiko bat  bat gerta dadin behar den hasierako energia da. Entzimeek, aktibazio energia jaisten dute eta, ondorioz, lehenago eta errazago erreaktiboak aktibazio-puntura iristen dira. Erreakzio kimiko bat gertatzeko erreaktiboeen molekulak "aktibatu" behar dira (berotuz edo/eta presioa handituz). Aktibazio energiak bi efektu ditu: erreakzionatuko duten molekulei beren lotura kimikoak apurtzen dizkie. molekulen elektroiek sortzen dituzten aldarapen-indarrak ezabatzen dituzte. Modu horretan erreakzionatuko dituzten molekulak elkartu ahal dira eta talka egin dezakete. Bi efektu horien bidez molekulen arteko elkarrekintza burutzen da, eta erreakzionatzerakoan molekula berri bat sortuko dute, produktua. Beraz, jarduera entzimatikoaren ondorio nagusia aktibazio energia murriztea da, dagoeneko ez da beharrezkoa tenperatura handitzea eta honi esker, biziduneen gorputz barnean, erreakzio kimikoak burutzen dira azkar (erreakzio abiadura handitzen da eta) baino giro-tenperaturan. Entzimei esker, erreaktiboek lehenago eta merkeago (energia gutxiagorekin, giroko presioa eta tenperaturan) lortzen dute egoera aktibatura iristea. Nola lortzen eta burutzen da hau?: Bi hipotesi proposatzen dira: a) Fischer-ren hipotesia:  sarraila/giltza ( lock and key) eredua, (ikusi eskubiko azalpena). Entzima-substratu moldagarritasuna, sarraila-giltza moldagarritasun bezalakoa da, hasieratik moldagarriak izan behar dira. Entzima eta substratua elkartzeak ez du entzimaren espazio-arkitektura eraldatzen. Animazio hauetan jarduera-eredu hau hobeto uler dezakegu: Jarduera entzimatikoa. Trantsizio-egoera, aktibazioa-egoera Jarduera katalitikoa Elkarekintza kimikoa Entzimak errepide biokimikoetan   b) Koshland-en hipotesia: eragindako doikuntza edo eskua/eskularrua eredua. Hipotesi honen arabera, substratua eta entzimaren arteko moldagarritasuna, bi hauek elkartzeak eragiten du; elkartzen direnean orduan berauen espazio arkitektura elkarri egokitzen diote (eta ez lehenago).   Ondoko animazioetan, bi ereduak ikus ditzakezu:    Koshland-en eredua, the induced fit theory. Koshland-en hipotesia ulertzeko.     Sarraila-giltza ereduaren irudikapena (lock-key model) goian, eta animazioa behean.   Irudikapena gaztelaniaz                                Eragindako doikuntza ereduaren irudikapena (induced fit model) goian eta animazioa behean.

 

 

1.5.- Inhibizio entzimatikoa.

a) Ez-espezifikoa: proteinen desnaturalizazioarengatik (pH aldaketa, beroa ......). Entzimak proteinak globularrak dira eta beti espazio-arkitektura zuzenki erlazionatuta dago funtzio biologikoarekin. Espazio-arkitektura eraldatzen bada, funtzio biologikoa (biokatalisia kasu honetan) ere eraldatuko da. Proteina entzimatiko baten egitura eraldatzen duen guztiak, bere funtzio katalitikoa eragozteko gaitasuna izango du.

 

b) Espezifikoa:Kasu honetan, substratuaren nortasuna kontuan hartzen da. Bi taldetan sailkatu ohi dira:

 

b1) Lehiakorra: (Competitive inhibitor) Inhibitzailea eta substratua entzimaren forma askearekin lotzeko lehiatzen dira, leku berean lotzeko lehiatzen baitira.

b2) Ez-lehiakorra: (Noncompetitive inhibitor) Inhibitzaileak entzima askearekin nahiz entzima-substratu konplexuarekin elkarreragiten du, gune aktiboa ez den beste zona batean. Elkarreragin honek moteldu egiten du entzimaren aktibitatea, substratua gune aktiboarekin lotuta egon zein egon ez. (Ikusi ondoko animazioa).

 

 

1.6.- Alosterismoa:

Entzima alosterikoetan, bi gune desberdin bereizten dira: gune alosterikoa (hemen, erregulatzailea lotuko da) eta gune aktiboa (substratuarekin lotzeko lekua); erregulatzailearen egitura eta substratuarena erabat independienteak dira (ez da gertatzen inhibizio prozesuetan bezala; inhibizio prozesuetan, erregulatzaileak eta susbtratuak gune aktiboarekiko egokitasuna edo moldagarritasuna izaten dute) eta entzimaren erregulazioa lortzen da, erregulatzaile-substratu erlazio zuzenarik gabe.

Erregulatzailea lotzen denean (gune alosterikoan), entzimaren espazio-egitura eraldatzen da (gunea aktiboa barne) eta bere funtzio biologikoa eraldatzen da, jarduera inhibituz (errepresioa) edo jarduera sustatuz (eragiketa).

 

Alosterismoa

 

Inhibition of enzyme at allosteric site.

 

 

Feed-back inhibizioa (katea metabolikoeen ohiko erregulazio-sistema). 

Produktua kontzentrazio handitan izaten denean, katea metabolikoaren lehen urratsa inhibitzen du eta produktu-ekoizpena etentzen da. Produktuaren kontzentrazioa murriztuz doan neurrian, Enzyme 1 deshinibitzen da eta katea metabolikoa berriro martxan jartzen da, produktuaren molekula berriak sortzen direlarik.

 

2.- Bitaminak:

2.1- Ezaugarri orokorrak:

a) Bitaminak organismo bizidunetan zenbait erreakzio metaboliko gerta daitezen behar beharrezkoak diren sustantzia organikoak dira.

b) Oso kopuru txikiak behar izaten diren arren, giza gorputzak sintetizatu ezin dituenez, ezinbesteko mantenugaiak dira, hau da, behar beharrezkoa da elikagaien bidez sustantzia hauek jasotzea osasuntsu egoteko.

c) Gorputzean funtzio erregulatzailea betetzen dute bitaminek entzimen kofaktore lana eginez, koentzima gisa edo talde prostetiko gisa. Honela, bizidunen oinarrizko funtzioetan parte hartzen dute, metabolismoan, mineralen orekan, eta egitura eta ehunen kontserbazioan esaterako.

d) Ez diote energiarik ematen organismoari eta egitura funtziorik ere eztute betetzen.

e) Bitaminen eskasiak abitaminosi izeneko gaixotasun larriak eragin ditzake. Bestalde, zenbait bitamina behar baino gehiago hartzeak ere ondorio txarrak dakartza, hiperbitaminosia eraginez.

1913 ean, Casimir Funk poloniarrak bitaminak deskribatu zituen lehen aldiz.

 

2.2-Sailkapena:

Disolbagarritasunaren arabera, bi mota bereizten dira:

2.2.1- Bitamina liposolugarriak

Elikagaien gantzetan daude, eta gorputzak era egokian xurga ditzan, beharrezkoa da pankreak eta behazun xixkuak beren lana ongi egitea. Gorputzean metatu daitezke. Mota honetakoak dira:

• A bitamina edo erretinola
• D bitamina edo kolekaltziferola
• E bitamina edo tokoferola
• K bitamina

 

A bitaminaren gabeziak:   Arina: gaueko itsutasuna, konjuntiba-xerosis, Bitot-en orbanak.  Ertaina: xerosis korneala. Larria: begiaren gainazalean erremina, ultzera kornealak, xeroftalmia.

D bitaminaren gabeziak: errakitismoa.

 

 

 

2.2.2- Bitamina hidrosolugarriak

Uretan disolbagarriak dira eta tratamentu termiko arinekin deusezta daitezke. Ez dira orokorrean gorputzean metatzen iraitz aparatuaren bidez kanporatzen dira.

Talde honetakoak dira:

• B1 bitamina edo tiamina
• B2 bitamina edo erriboflabina
• B3 bitamina, PP bitamina edo niazina
• B5 bitamina edo azido pantotenikoa
• B6 bitamina edo piridoxina
• B8 bitamina, H bitamina edo biotina
• B9 bitamina, M bitamina edo azido folikoa
• B12 bitamina edo zianokobalamina
• C bitamina edo azido askorbikoa

 

Beri-beri sindromearen adierazpenak (eragozpenak ibiltzeko)

C bitaminaren gabeziaren adierazpena: purpura petekiala (hemorragia perifolikularrak). C bitaminaren gabeziaren adierazpena: eskorbutoa.C bitamina antioxidatzailea eta erradikal askeen eraginagandik babesten du gorputza, honela, zahartzaro goiztiarra eragotziz. Gainera, beste mineral eta bitamina batzuen absortzioa errazten du (esaterako, burdinarena). Hortz eta hortzondoen garapenean parte hartzen du, zaurien orbaintza-prozesuan eta kolagenoaren eraketan ere. Eskorbuto kasuetan, hortzoietan hanturak ikusten dira eta hortzak erraz gal daitezke. Azido askorbikoa (C bitamina)

Pelagra-ren adierazpenak (goian). Pelagra-k eragiten duen dermatitis bereizgarria, eskuetan.