Ensym

Oddi wrth Wicipedia, y gwyddoniadur rhydd.

Proteinau sy’n cataleiddio (h.y. cyflymu) adweithiau cemegol yw ensymau. Yn yr adweithiau yma, gelwir y moleciwlau ar ddechrau yr adwaith yn swbstrad, a mae'r ensym yn eu trawsnewid i mewn i foleciwlau gwahanol, sef y cynnyrch. Mae angen ensymau ar gyfer bron pob proses mewn cell er mwyn iddynt weithio ar raddfa sylweddol. Gan fod ensymau'n hynod o ddetholiadol ac yn cyflymu ond ychydig o adweithiau ymysg nifer o bosibiliadau, mae'r set o ensymau mewn cell yn penderfynu llwybr metabolig cynnwys y gell.

Fel pob catalydd, mae ensymau yn gweithio drwy leihau egni actifadu adwaith, felly'n cyflymu cyfradd adwaith yn syfrdanol. Mae'r mwyafrif o adweithiau ensym miliynau o weithiau'n gyflymach na'r adweithiau cywerth sydd heb eu cataleiddio. Hefyd, fel pob catalydd, nid yw ensymau'n newid ecwilibriwm yr adwaith a nid ydynt yn cael eu treulio gan yr adwaith. Er hynny, mae ensymau yn wahanol i'r rhan fwyaf o gatalyddion eraill drwy fod yn fwy sbesiffig. Yn bresennol, rydym yn gwybod fod ensymau yn cataleiddio tua 4,000 o adweithiau biocemegol, ond nid yw pob catalydd biocemegol yn broteinau, gan fod ribosymau (sydd yn foleciwlau RNA) hefyd yn cataleiddio adweithiau.

Gall actifedd ensym gael ei effeithio gan foleciwlau eraill. Mae atalyddion yn foleciwlau sy’n lleihau actifedd ensymau, a mae actifadyddion yn cynyddu actifedd ensymau. Mae nifer o gyffuriau a gwenwynau yn atalyddion ensymau sy’n newid neu atal llwybr metabolig mewn organebau. Gellir hefyd effeithio actifedd drwy newid tymheredd, pH neu grynodiad y swbstrad.

Yn ogystal a'u defnydd mewn systemau biolegol, defnyddir rhai ensymau yn fasnachol, er enghraifft, yn ystod synthesis gwrthfiotigau neu cynhyrchiad caws. Hefyd, defnyddir ensymau mewn llawer o gynhyrchion tŷ i gyflymu adweithiau biocemegol (e.e. ensymau mewn powdr golchi biolegol i dorri lawr staeniau protein neu braster ar ddillad brwnt; ensymau mewn tyneryddion cîg i dorri lawr proteinau i wneud y cig yn haws i gnoi).

[golygu] Hanes a geirdarddiad

Roedd treuliad cîg gan secretiadau y stumog, a trosiad starts i siwgr gan echdynion planhigyn a poer, yn hysbys i Fiolegwyr mor gynnar â'r 18fed ganrif, ond nid oeddent wedi canfod y mecanwaith a oedd yn achosi'r adweithiau yma.

Yn yr 19eg ganrif, tra'n astudio eplesiad swigr i alcohol gan furum, daeth Louis Pasteur i'r casgliad fod eplesiad yn cael ei gataleiddio gan rym bywiol o fewn y celloedd burum a elwir yn "esplesiaid", ac yn wreiddiol credwyd fod yr rhain yn gweithio o fewn organebau byw yn unig. Ysgrifennodd Pasteur fod "eplesiad alcoholig yn weithred sy'n gydberthnasol â bywyd ac trefniant celloedd burum, nid marwolaeth neu pydredd y celloedd."

Yn 1878, bathwyd y term ensym gan y ffisiolegydd Almaenig Wilhelm Kühne i ddisgrifio'r broses yma o eplesu. Mae’r term yn dod o'r Groeg ενζυμον, sy’n golygu "mewn lefain". Byddai defnydd y gair yn newid gydag amser. Yn hwyrach, defnyddiwyd y gair ensym i gyfeirio at sylweddau anfyw fel pepsin, a'r gair eplesu i gyeirio at yr actifedd cemegol a gaiff ei gynhyrchu gan organebau byw.

Yn 1897, dechreuodd Eduard Buchner astudio gallu echdynion o furum i eplesu siwgr er gwaethaf absenoldeb celloedd burum byw. O fewn cyfres o arbrofion ym Mhrifysgol Berlin, arsylwodd fod y siwgr yn cael ei eplesu heb gelloedd burum yn y gymysgedd. Enwyd yr ensym a achosodd yr eplesiad swcros yma yn "symas". Yn 1907 derbyniodd Buchner wobr Nobel yng Nghemeg am yr ymchwiliad yma, ac ers hynny mae'r rhan fwyaf o ensymau, yn dilyn esiampl Buchner, wedi cael eu henwi yn ôl yr adwaith maent yn cynnal. Fel arfer, caiff yr ôl-ddodiad -as ei ychwanegu at enw'r swbstrad (e.e., lactas yw enw'r ensym sy'n hollti lactos) neu enw'r fath o adwaith (e.e., DNA polymeras sy’n ffurfio polymerau DNA).

Wedi dangos fod ensymau yn medru gweithredu tu allan i gell byw, y cam nesaf oedd i ddarganfod eu natur biocemegol. Nododd nifer o fiocemegwyr cynnar fod actifedd ensymig wedi ei gysylltu â proteinau, ond bu nifer o wyddonwyr (yn cynnwys llawryfol Nobel Richard Willstätter) yn dadlau fod proteinau yn gludyddion gwir ensymau yn unig, a fod protein ynddo ei hun methu cataleiddio adwaith. Er hynny, yn 1926, dangosodd James B. Sumner fod yr ensym wreas yn brotein pur a llwyddodd i'w grisialu. Llwyddodd grisialu’r ensym catalas yn hwyrach yn 1937. Profwyd fod proteinau yn medru bod yn ensymau yn derfynol gan J. H. Northrop a W. M. Stanley wrth astudio’r ensymau treuliol pepsin, trypsin a chymotrypsin. Derbynodd Sumner, Northrop a Stanley y wobr Nobel ym maes Cemeg yn 1946 am eu gwaith ar ensymau.

Gan fod biolegwyr nawr wedi darganfod fod modd crisialu ensymau, byddai felly modd darganfod eu strwythurau drwy grisialograffaeth pelydrau X. Cyflawnwyd hwn gyntaf ar gyfer lysosym, ensym a ddarganfyddir mewn dagrau a poer sy’n treulio haen allanol rhai bacteria. Dehonglwyd y strwythur gan grŵp o fiolegwyr wedi eu harwain gan David Chilton Phillips, ac ar ôl cyhoeddiad eu gwaith yn 1965, dechreuwyd y maes newydd o fioleg strwythurol, a’r ymdrech i ddeall sut mae ensymau yn gweithio ar raddfa atomig manwl.