Izomeráz

Az izomerázról:

Izomeráznak nevezzük az enzimek azon osztályát, amelyek képesek molekulákat egyik izomerből a másikba átalakítani. Ezek az izomerázok kulcsszerepet játszanak az intramolekuláris átrendeződések kialakulásában és romlásában.
Mikor ez megtörténik, egyetlen szubsztrátból csak egy termék keletkezik. Bár a terméknek közös a molekuláris képlete a szubsztráttal, a kötéskapcsolat vagy a térbeli elrendeződés tekintetében különbözik.

Izomerázok mechanizmusa
Az izomerázok számos biológiai folyamat különböző reakcióinak katalizálásában kulcsszerepet játszanak. Gyakori példa lehet a szénhidrátok anyagcseréje és a glikolízis.
Az izomerázoknak számos mechanizmusa van.
Epimerizáció, A Calvin-ciklusban például, amikor a D-ribulóz-5-foszfátot a ribulóz-foszfát-3-epimeráz D-xilulóz-5-foszfáttá alakítja. Az egyetlen sztereokémiai különbség a szubsztrát és a termék között a lánc harmadik szénatomjánál van. A mögöttes mechanizmus megköveteli a harmadik szén deprotonálódását, hogy egy reaktív enolát intermedier keletkezzen.
Intramolekuláris transzfer, A chorizmátmutáz egy intramolekuláris transzferáz, amely a chorizmát prefenáttá történő átalakulását katalizálja. Ezt néha az L-tirozin és az L-fenilalanin prekurzoraként használják bizonyos baktériumokban és flórában. Ez a reakció egy Claisen-átrendeződés, amely izomerázzal vagy anélkül is végbemehet. Ez azt jelenti, hogy a sebesség exponenciálisan nő a korizmátmutáz jelenlétében. A reakció egy széki átmeneti állapoton megy keresztül, ahol a szubsztrát transz-diaxiális helyzetben van, az izomeráz pedig szelektíven megköti a széki átmeneti állapotot. A katalízis pontos mechanizmusa még nem ismert.
Intramolekuláris oxidoredukció, Az izopentenil-difoszfát (IPP) izomeráz a koleszterinszintézisben látható, különösen amikor az izopentenil-difoszfát (IPP) dimetilalil-difoszfáttá (DMAPP) történő átalakítását katalizálja. Itt egy stabil szén-szén kettős kötés átrendeződik, hogy egy erősen elektrofil allylikus izomer jöjjön létre.
Ringfelnyílás és -összehúzódás, A gyűrűfelnyílás és -összehúzódás igen szemléletes példája a glükóz fruktózzá történő izomerizációja. Más szóval, egy hattagú gyűrűvel rendelkező aldehid izomerizációja egy öttagú gyűrűvel rendelkező ketonra. A D-glükóz-6-foszfát D-fruktóz-6-foszfáttá történő átalakulását a glükóz-6-foszfát izomeráz, egy intramolekuláris oxidoreduktáz katalizálja. A reakcióhoz a gyűrű megnyitása szükséges, hogy sav/bázis katalízis révén aldóz keletkezzen. Ez egy későbbi cisz-endiol intermedier kialakulásához vezet. Így egy ketóz keletkezik, majd a gyűrű ismét bezáródik.

Izomeráz funkció
Az izomeráznak a gyógyászattól az élelmiszer-előállításig sokféle funkciója van. Az izomerázok hiányosságai ismertek olyan emberi betegségek kialakulásához, mint a foszfohexóz-izomeráz-hiány és a trioszfoszfát-izomeráz-hiány.
Az izomeráz talán leggyakoribb alkalmazása azonban az asztali cukor előállítása, ahol a glükóz-izomeráz katalizálja a D-xilóz és a D-glükóz átalakítását D-xilulózzá és D-fruktózzá.

Izomeráz szerkezete
A szerkezeti izomereket a kötések eltérő sorrendje és/vagy a kötések egymástól eltérő kötéskapcsolhatósága jellemzi. Vegyük például a hexánt és annak négy másik izomer formáját; a 2,2-dimetilbután és a 2,3-dimetilbután, 2-metilpentán, 3-metilpentán.
A sztereoizomerek olyan izomerek, amelyek az egyes kötések azonos sorrendjében és azonos kötéskapcsolattal rendelkeznek. A kötött atomok háromdimenziós elrendeződése azonban különbözik. A 2-butén például két izomer formában létezik: cisz-2-butén és transz-2-butén.
Az izomerázok alkategóriái a sztereoizomerek egymás közötti átalakulását katalizáló enzimek példái. Az intramolekuláris liázok, oxidoreduktázok és transzferázok viszont a szerkezeti izomerek egymás közötti átalakulását katalizálják.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.