Τα ισοένζυμα είναι ένζυμα που καταλύουν πανομοιότυπες χημικές αντιδράσεις αλλά αποτελούνται από διαφορετικές αλληλουχίες αμινοξέων. Μερικές φορές αναφέρονται ως ισοένζυμα. Τα ισοένζυμα παράγονται από διαφορετικά γονίδια και δεν είναι περιττά παρά τις παρόμοιες λειτουργίες τους. Εμφανίζονται σε πολλούς ιστούς σε όλο το σώμα και είναι σημαντικά για διαφορετικές αναπτυξιακές και μεταβολικές διεργασίες.
Καθώς ένας οργανισμός εξελίσσεται, περιστασιακά συμβαίνει διπλασιασμός γονιδίων. Αυτό μπορεί να είναι αποτέλεσμα ομόλογου ανασυνδυασμού ή γονιδιακής επιδιόρθωσης. Όταν η φυσική επιλογή ευνοεί το διπλό γενετικό υλικό, όπως σε περιπτώσεις όπου το ίδιο γονίδιο είναι χρήσιμο για διαφορετικές διαδικασίες, η διπλή κωδικοποίηση διατηρείται και σχηματίζονται ισοένζυμα.
Τα ισοένζυμα είναι χρήσιμοι βιοχημικοί δείκτες και μπορούν να μετρηθούν στην κυκλοφορία του αίματος για τη διάγνωση ιατρικών καταστάσεων. Η αλκαλική φωσφατάση (ALP) και η γαλακτική αφυδρογονάση (LDH) είναι παραδείγματα ισοενζύμων που χρησιμοποιούνται συνήθως για το σκοπό αυτό.
Η LDH είναι απαραίτητη για την αναερόβια αναπνοή. Όταν τα επίπεδα οξυγόνου είναι χαμηλά, η LDH μετατρέπει το πυροσταφυλικό σε γαλακτικό, παρέχοντας μια πηγή μυϊκής ενέργειας. Αυτό το ένζυμο υπάρχει σε πέντε ποικιλίες ισοενζύμων στο ανθρώπινο σώμα, με αριθμό LDH-1 έως LDH-5, και μπορεί να βρεθεί σε διάφορους ιστούς, συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς, του ήπατος και των πνευμόνων.
Τα αυξημένα επίπεδα συγκεκριμένων ισοενζύμων LDH μπορεί να υποδηλώνουν βλάβη των ιστών. Για παράδειγμα, μετά από καρδιακή προσβολή, το επίπεδο της LDH-1 στον ορό είναι υψηλότερο από αυτό της LDH-2, επειδή ο κατεστραμμένος καρδιακός ιστός, ο οποίος είναι πλούσιος σε LDH-1, απελευθερώνει αυτό το ισοένζυμο στην κυκλοφορία του αίματος. Υψηλά επίπεδα LDH-5 εντοπίζονται κυρίως σε όγκους και μπορεί να υποδηλώνουν την παρουσία καρκίνου.
Το ALP είναι ένα ένζυμο που αφαιρεί ομάδες φωσφορικών από τα μόρια του σώματος και είναι σημαντικό για τη σωστή λειτουργία του ήπατος, των εντέρων και του πλακούντα. Τα ασυνήθιστα υψηλά ή χαμηλά επίπεδα ALP μπορεί να υποδηλώνουν μια ποικιλία καταστάσεων, όπως ηπατική νόσο, ασθένεια των οστών και εγκυμοσύνη. Ένα ισοένζυμο ALP εμπλέκεται επίσης στην ανάπτυξη των οστών και τα υψηλά επίπεδα αυτού του ισοενζύμου μπορεί να υποδηλώνουν σχηματισμό νέου οστού.
Τα ισοένζυμα μπορούν να διαφοροποιηθούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ηλεκτροφόρηση γέλης. Στην ηλεκτροφόρηση γέλης, τα ισοενζυμικά θραύσματα έλκονται μέσα από ένα παχύ πήκτωμα με ένα ηλεκτρικό φορτίο. Κάθε ισοένζυμο έχει ένα ξεχωριστό δικό του φορτίο λόγω της μοναδικής αλληλουχίας αμινοξέων του. Αυτό επιτρέπει στην ηλεκτροφόρηση γέλης να διαχωρίσει τα θραύσματα σε ζώνες για αναγνώριση.
Ως μοριακοί δείκτες, τα ισοένζυμα είναι χρήσιμα στη γενετική πληθυσμού. Διενεργούνται μελέτες ισοενζύμων σε επίπεδο πληθυσμού για την ανάλυση της γενετικής διαφοροποίησης και της γονιδιακής ροής. Η παρουσία ισοενζύμων μπορεί να αναλυθεί σε περιπτώσεις νέων φαινοτύπων, ή φυσιολογικών παραλλαγών, εντός των ειδών.