Entsyymikatalyysi, Tuomas Haltia

Toisella luentokerrallaan Haltia kertoi meille entsyymikatalyysistä. Haltia aloitti luentonsa toteamalla entsyymien olevan tärkeimpiä solun osasia solun toiminnan kannalta. Olimme jo edeltäneellä luennolla kuulleet proteiineista yleisesti, ja entsyymikatalyysi oli varmasti kaikille käsitteenä tuttu oppikirjan ja aiempien luentojen pohjalta. Haltian selkeästä luennointitavasta huomasi heti, että entsyymien toiminta on hänen ominta osaamisalaansa.

Entsyymit ovat biomolekyylejä, lähes poikkeuksetta proteiineja, jotka katalysoivat kukin omia spesifejä kemiallisia reaktioitaan elävissä ympäristöissä. Katalyytteinä entsyymit eivät kulu katalysoimassaan reaktiossa eivätkä vaikuta reaktion tasapainovakioon. Solujen aineenvaihdunta perustuu entsyymien aktiivisuuksien säätelyyn erilaisin mekanismein. Entsyymien toiminta määrää siis sen, mitä solussa milloinkin tapahtuu.

Kemisti pystyy nopeuttamaan reaktioiden nopeutta muuttamalla reaktio-olosuhteita kuten pH:ta tai lämpötilaa. Solu taas ei pysty vaikuttamaan reaktioihinsa samoin asein. Solun on käytettävä entsyymejä, jotka nopeuttavat katalysoimiaan reaktioita pienentämällä reaktioiden aktivaatioenergioita. Pääasiassa tämä tarkoittaa sitä, että entsyymin 3-ulotteinen muoto on komplementaarinen reaktion välituotteen muodon kanssa (engl. induced fit). Toisin sanoen entsyymi muodostaa eniten heikkoja sidoksia substraatin kanssa, kun substraatti on siirtymätilassa. Entsyymin ja substraatin siirtymätilan keskinäiset vuorovaikutukset pienentävät siirtymätilan energiaa ja laskevat aktivaatioenergiaa. Näin reaktio nopeutuu. Edellä mainitun lisäksi entsyymit voivat nopeuttaa reaktioita myös esimerkiksi asettamalla reaktion lähtöaineita oikeanlaiseen muodostelmaan tai muuttamalla lähtöaineiden varausjakaumia.

Luennolla esiteltiin myös entsyymikinetiikan perusteita ja inhibitiota.  Haltian mukaan nämä aiheet eivät olleet tämän kurssin olennaisinta ainesta, mikä lienee helpotus kaikille niille, jotka eivät ehtineet näitä aiheita mielestään riittävästi omaksua. Oli kuitenkin valaisevaa huomata, että yksinkertaisilla kineettisillä malleilla pystytään monissa tapauksissa päättelemään, millaisella mekanismilla jokin inhibiittori toimii. Kiinnostava oli myös Haltian huomio siitä, että ei-kilpailevaan inhibitioon perustuvat lääkkeet ovat usein vähemmän terveydelle haitallisia kuin kilpailevaan inhibitioon perustuvat lääkkeet. Tämä johtuu siitä, että ei-kilpailevaan estoon perustuvien lääkkeiden tarvittavat annokset voivat olla verrattain pieniä.

Luennon tärkein tavoite oli varmastikin saada opiskelijat ymmärtämään yleisellä tasolla, miten entsyymit nopeuttavat kemiallisia reaktioita soluissa. Stikkaasin esittelemisestä vielä erityiskiitokset luennoitsijalle: mitä olisikaan entsyymikatalyysiä käsittelevä luento ilman stikkaasia? Mielestäni luento oli selkeä ja ymmärrettävä. Luennon päätteeksi tarkasteltiin vielä esimerkinomaisesti kymotrypsiinin reaktioreittiä. Esimerkki toimi hyvin, ja Haltian esittelemä nettianimaatio selkeytti reaktion hahmottamista.