ISOMERASE: PROSES, FUNGSI, TATANAMA DAN SUB-KELAS - BIOLOGI - 2026

The isomerases adalah kelas enzim yang terlibat dalam penyusunan semula isomer struktur atau positional dan stereoisomer molekul yang berbeza. Mereka terdapat di hampir semua organisme selular, memenuhi fungsi dalam berbagai konteks.

Enzim kelas ini bertindak pada satu substrat, walaupun sebilangannya mungkin saling berkaitan dengan kofaktor, ion, antara lain. Oleh itu, reaksi umum dapat dilihat seperti berikut:

XY → YX

Reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini melibatkan penyusunan semula ikatan dalaman, yang boleh bererti perubahan kedudukan kumpulan berfungsi, dalam kedudukan ikatan berganda antara karbon, antara lain, tanpa perubahan dalam formula molekul substrat.

Mekanisme tindakan Isopentenil Pyrophosphate Isomerase memangkinkan isomerisasi isopentenil pirofosfat kepada dimetilallyl pirofosfat (Sumber: Yjlu22 melalui Wikimedia Commons)

Isomerase memenuhi pelbagai fungsi dalam pelbagai proses biologi, di mana mungkin termasuk laluan metabolik, pembelahan selular, replikasi DNA, untuk beberapa nama.

Isomerase adalah enzim pertama yang digunakan secara industri untuk pengeluaran sirap dan makanan bergula yang lain, berkat kemampuan mereka untuk menukar isomer pelbagai jenis karbohidrat.

Proses biologi di mana mereka mengambil bahagian

Isomerase mengambil bahagian dalam pelbagai proses sel penting. Antara yang paling ketara ialah replikasi dan pembungkusan DNA, yang dikatalisis oleh topoisomerase. Kejadian ini sangat penting untuk replikasi asid nukleik, dan juga untuk pemeluwapannya sebelum pembelahan sel.

Glikolisis, salah satu jalur metabolik pusat dalam sel, merangkumi sekurang-kurangnya tiga enzim isomer, iaitu, isomerase fosfoglukosa, isomerase fosfat trio, dan mutase fosfogliserat.

Penukaran UDP-galaktosa menjadi UDP-glukosa dalam jalur katabolisme galaktosa dicapai dengan tindakan epimerase. Pada manusia enzim ini dikenali sebagai UDP-glukosa 4-epimerase.

Protein lipatan adalah proses penting untuk fungsi banyak enzim di alam semula jadi. Enzim isomerase protein-disulfida membantu melipat protein yang mengandungi jambatan disulfida dengan mengubah kedudukannya dalam molekul yang digunakannya sebagai substrat.

ciri-ciri

Fungsi utama enzim yang tergolong dalam kelas isomerase dapat dilihat sebagai mengubah substrat melalui perubahan struktur kecil, untuk menjadikannya rentan untuk diproses lebih lanjut oleh enzim di hilir di jalur metabolik, sebagai contoh.

Contoh isomerisasi adalah perubahan dari kumpulan fosfat pada kedudukan 3 ke karbon pada kedudukan 2 dari 3-fosfogliserat untuk mengubahnya menjadi 2-fosfogliserat, dikatalisis oleh enzim fosfogliserat mutase di jalur glikolitik, sehingga menghasilkan sebatian tenaga yang lebih tinggi yang merupakan substrat enolase berfungsi.

Tatanama

Klasifikasi isomerase mengikuti peraturan umum untuk klasifikasi enzim yang dicadangkan oleh Enzyme Commission pada tahun 1961, di mana setiap enzim menerima kod berangka untuk klasifikasinya.

Kedudukan nombor dalam kod tersebut menunjukkan setiap bahagian atau kategori dalam klasifikasi dan nombor-nombor ini didahului dengan huruf "EC".

Untuk isomerase, nombor pertama mewakili kelas enzim, yang kedua menunjukkan jenis isomerisasi yang mereka lakukan, dan yang ketiga substrat di mana mereka bertindak.

Tatanama kelas isomerase adalah EC.5. Ia mempunyai tujuh subkelas, jadi enzim dengan kod dari EC.5.1 hingga EC.5.6 akan dijumpai. Terdapat "sub-kelas" keenam isomerase yang dikenali sebagai "isomerase lain", yang kodnya adalah EC.5.99, kerana ia merangkumi enzim dengan pelbagai fungsi isomerase.

Denotasi subkelas dilakukan terutamanya mengikut jenis isomerisasi yang dilakukan oleh enzim ini. Walaupun demikian, mereka juga dapat menerima nama seperti racemases, epimerases, cis-trans-isomerases, isomerases, tautomerases, mutases atau cyclo isomerases.

Subkelas

Terdapat 7 kelas enzim dalam keluarga isomerase:

EC.5.1 Racemases dan epimerase

Mereka memangkinkan pembentukan campuran racemik berdasarkan kedudukan α-karbon. Mereka boleh bertindak terhadap asid amino dan derivatif (EC.5.1.1), pada kumpulan asid hidroksi dan derivatif (EC.5.1.2), pada karbohidrat dan derivatif (EC.5.1.3) dan lain-lain (EC.5.1.99).

EC.5.2

Mereka menjadi pemangkin penukaran antara bentuk isomerik cis dan trans dari molekul yang berbeza.

EC.5.3 Isomerase intramolekul

Enzim ini bertanggungjawab untuk isomerisasi bahagian dalaman dalam molekul yang sama. Terdapat beberapa yang melakukan tindak balas redoks, di mana penderma dan akseptor elektron adalah molekul yang sama, sehingga tidak diklasifikasikan sebagai oksidoriduktase.

Mereka boleh bertindak dengan menukar aldosis dan ketosa (EC.5.3.1), pada kumpulan keto dan enol (EC.5.3.2), mengubah kedudukan ikatan berkembar CC (EC.5.3.3), ikatan SS disulfida ( EC.5.3.4) dan lain-lain "oxidoreductases" (EC.5.3.99).

EC.5.4 Transferase intramolekul (mutase)

Enzim ini memangkinkan perubahan kedudukan pelbagai kumpulan dalam molekul yang sama. Mereka dikelaskan mengikut jenis kumpulan yang mereka "pindahkan".

Terdapat Phosphomutases (EC.5.4.1), yang memindahkan kumpulan amino (EC.5.4.2), mereka yang memindahkan kumpulan hidroksil (EC.5.4.3), dan mereka yang memindahkan jenis kumpulan lain (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Lyases intramolekul

Mereka memangkinkan "penghapusan" kumpulan yang merupakan bahagian molekul, tetapi masih terikat secara kovalen.

EC.5.6 Isomerase yang mengubah konformasi makromolekul

Mereka boleh bertindak dengan mengubah konformasi polipeptida (EC.5.6.1) atau asid nukleik (EC.5.6.2).

EC.5.99 Isomerase lain

Subkelas ini menyatukan enzim seperti Thiocyanate isomerase dan 2-hydroxychrome-2-carboxylate isomerase.

Rujukan

1. Adams, E. (1972). Racemases dan Epimerases Asid Amino. Enzim, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Pengelasan dan Tatanama Enzim. Ensiklopedia Sains Kehidupan, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL, & Chen, YZ (2004). Klasifikasi Keluarga Enzim oleh Mesin Vektor Sokongan. Protein: Struktur, Fungsi dan Bioinformatik, 55, 66–76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - Trans Isomerisasi Molekul Organik dan Biomolekul: Implikasi dan Aplikasi. Ulasan Kimia, 103, 2475-2532.
5. Ensiklopedia Britannica. (2018). Diakses pada 3 Mac 2019, dari britannica.com
6. Freedman, RB, Hirst, TR, & Tuite, MF (1994). Protein disulphide isomerase: membina jambatan dalam lipatan protein. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Klasifikasi struktur protein: keluarga super baru Alexey G Murzin. Klasifikasi Struktur Protein: Keluarga Super Baru, 6, 386–394.
8. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (edisi ke-5).
9. Jawatankuasa Tatanama Kesatuan Antarabangsa Biokimia dan Biologi Molekul (NC-IUBMB). (2019). Diperolehi dari qmul.ac.uk
10. Thoden, JB, Frey, PA, & Holden, HM (1996). Struktur Molekul Kompleks Abortif NADH / UDP-glukosa UDP-galaktosa 4-Epimerase dari Escherichia coli: Implikasi terhadap Mekanisme Pemangkin. Biokimia, 35, 5137-5144.