Om Isomerase:
Isomerase er navnet på en klasse af enzymer, som er i stand til at omdanne molekyler fra en isomer til en anden. Disse isomeraser er en nøglekomponent i dannelsen og forringelsen af intramolekylære omlejringer.
Når dette sker, dannes der kun ét produkt af et enkelt substrat. Selv om produktet deler en fælles molekylær formel med substratet, vil det være forskelligt i bindingsforbindelse eller rumlig placering.
Isomerase-mekanisme
Isomeraser er nøglen til katalysering i forskellige reaktioner på tværs af mange biologiske processer. Almindelige eksempler kunne være metabolisme af kulhydrater og glykolyse.
Isomeraser har en række mekanismer.
Epimerisering, I Calvin-cyklusen, for eksempel når D-ribulose-5-fosfat omdannes til D-xylulose-5-fosfat af ribulose-fosfat-3-epimerase. Den eneste forskel i stereokemi mellem substratet og produktet er ved det tredje kulstof i kæden. Den underliggende mekanisme kræver, at tredje kulstof bliver deprotoneret for at danne et reaktivt enolatintermediat.
Intramolekylær overførsel, Chorismat mutase er en intramolekylær transferase, som katalyserer omdannelsen af chorismat til præfenat. Dette bruges undertiden som en forløber for L-tyrosin og L-phenylalanin i visse bakterier og floraer. Denne reaktion er en Claisen-omlægning, som kan foregå med eller uden isomerase. Hastigheden stiger dog eksponentielt ved tilstedeværelse af chorismatmutase. Reaktionen går gennem en stoleovergangstilstand med substratet i en trans-diaxial position med isomerase, der selektivt binder stoleovergangstilstanden. Den nøjagtige katalysemekanisme er endnu ikke kendt.
Intramolekylær oxidoreduktion, Isopentenyldiphosphat (IPP)-isomerase ses i kolesterolsyntesen, især når den katalyserer omdannelsen af isopentenyldiphosphat (IPP) til dimethylallyldiphosphat (DMAPP). Her omarrangeres en stabil kulstof-kulstof-dobbeltbinding for at skabe en meget elektrofil allylisk isomer.
Ringudvidelse og -kontraktion, Et meget illustrativt eksempel på ringåbning og -kontraktion er isomeriseringen af glukose til fructose. Med andre ord, isomeriseringen af en aldehyd med en seks-leddet ring til en keton med en femleddet ring. Omdannelsen af D-glucose-6-fosfat til D-fructose-6-fosfat katalyseres af glucose-6-fosfat-isomerase, en intramolekylær oxidoreduktase. Reaktionen kræver åbning af ringen for at danne en aldose via syre/base-katalyse. Dette fører til dannelse af et efterfølgende cis-endiol-intermediat. Der dannes således en ketose, hvorefter ringen lukkes igen.
Isomerasefunktion
Isomerase har en bred vifte af funktioner i alt fra medicin til fødevarefremstilling. Mangler på isomeraser er kendt for at føre til sygdomme hos mennesker som f.eks. fosforhexoseisomerasemangel og triosefosfatisomerasemangel.
Den måske mest almindelige anvendelse af isomerase er dog i fremstillingen af bordsukker, hvor glucoseisomerase katalyserer omdannelsen af D-xylose og D-glucose til D-xylulose og D-fructose.
Isomerase struktur
Strukturelle isomerer er forskelligt ordnede i form af en anden orden af bindinger og/eller forskellige bindingsforbindelser i forhold til hinanden. Tag for eksempel hexan og dets fire andre isomere former; 2,2-dimethylbutan og 2,3-dimethylbutan, 2-methylpentan, 2-methylpentan, 3-methylpentan.
Stereoisomerer er isomerer, der har den samme rækkefølge af individuelle bindinger og den samme konnektivitet. Den tredimensionelle placering af de bundne atomer er dog forskellig. 2-buten findes f.eks. i to isomere former: cis-2-buten og trans-2-buten.
Underkategorierne af isomeraser er eksempler på enzymer, der katalyserer interkonverteringen af stereoisomerer. Intramolekylære lyaser, oxidoreduktaser og transferaser katalyserer på den anden side interkonversionen af strukturelle isomerer.