Enzymy

Ważnym rodzajem białka funkcjonalnego i regulacyjnego są enzymy. Te najczęściej białkowe substancje biorą udział we wszystkich rodzajach przemian metabolicznych jako katalizatory czyli czynniki je inicjujące. Enzymy są wysoce wyspecjalizowane wobec substratów, więc biorą udział w katalizowaniu zaledwie kilku reakcji wobec wielu możliwych. Są zazwyczaj dużo większe od substratów które przerabiają, ale tylko kilka kluczowych aminokwasów z ich składu bierze udział w danej reakcji.

Jak każde białko, enzymy są syntetyzowane jako długie łańcuchy aminokwasowe, które następnie zwijają się przybierając odpowiednią strukturę przestrzenną. Najbardziej skomplikowane enzymy posiadają do kilku tysięcy aminokwasów, szczególnie te biorące udział w przemianach tłuszczowych. Nawet replikacja komórki odbywa się przy udziale odpowiednich enzymów. Są to wysoce precyzyjne i wyspecjalizowane struktury białkowe, które posiadają dodatkowo możliwość korekty i naprawy DNA. W rezultacie, dzięki tym dwóm właściwościom (precyzja syntezy i korekcja błędów), ryzyko popełnienia błędu, który nie zostanie zauważony w procesie syntezy, wynosi mniej niż jeden na miliard wprowadzonych nukleotydów.

Specjalizacje enzymów określa ilość i rodzaj aminokwasów w pojedynczym łańcuchu, ilość łańcuchów połączonych ze sobą, kształt jaki one przybierają w wyniku oddziaływania ze sobą poszczególnych aminokwasów oraz dołączone do nich równolegle cząsteczki pełniące rolę koenzymów lub metale będące aktywatorami. Całość spełnia rolę donorów bądź akceptorów elektronowych. Z tego powodu aktywność enzymatyczna może być zatrzymana lub obniżona przez inne cząsteczki – inhibitory. Wiele leków i trucizn jest inhibitorami enzymów.
Jeśli mówimy o hamowaniu bądź zatrzymywaniu działania danego enzymu, to mówimy o lokalnie zaburzonym procesie metabolicznym. W dłuższym czasie może to spowodować wykształcenie nowego szlaku metabolicznego lub będzie się przekładało na zaburzenie funkcjonowania komórek danej tkanki czyli również organu. Jeśli jednak dane białko czy enzym w wyniku kontaktu z podejrzaną metabolicznie substancją ulega złej konformacji, jego specyficzny charakter podlega również zmianie. Może on przeprogramować funkcje komórki w nieokreślonym kierunku nadając początek procesom chorobowym.

Utlenianie i redukcja – „REDOX”

Wszystkie składniki diety, które trafiają do naszego organizmu są jedynie surowcami i przechodzą wieloetapową obróbkę chemiczną. Rozpoczyna się ona w układzie pokarmowym mającym swój początek w jamie ustnej a kończy w pojedynczych komórkach naszego ciała. Już na etapie jamy ustnej enzymy zawarte w ślinie rozkładają skrobie do glukozy. Ogólnie rzecz ujmując, przewód pokarmowy musi „przerobić” dostępne w diecie surowce, które możemy na tym etapie również nazwać substratami, do produktów które w następnych przemianach chemicznych będą spełniać także rolę substratów. Komórki z jednych substratów muszą pozyskać energię do tych przemian a z innych wytworzyć kolejne produkty. Produkty przemian innych komórek są wykorzystywane jako własne substraty.

Utlenienie polega na oddawaniu elektronów przez atomy lub grupy atomów (proces deelektronizacji).
Redukcja polega na przyjmowaniu elektronów przez atomy lub grupy atomów.

Zaburzenia na tym poziomie sprowadzają się do ograniczonych możliwości przyjmowania lub oddawania elektronów spowodowanych przez inhibitory znajdujące się w środowisku reakcji. W przypadku niektórych enzymów uczestniczących w produkcji metabolitów wtórnych, (wytwarzanych tylko w niektórych tkankach lub szczególnych warunkach środowiska) które charakteryzują się stosunkowo szeroką specjalizacją wobec substratów, może dojść do utworzenia się nowego szlaku metabolicznego, niekoniecznie korzystnego dla funkcjonowania organizmu.
Niebezpieczeństwo wykształcenia się którejś z chorób cywilizacyjnych wzrasta wraz ze wzrostem udziału substancji metabolicznie nieprzewidywalnych w codziennej diecie oraz jednoczesnym niedoborze naturalnych metabolitów.

dr Jacek Radwański