Izoenzimi su enzimi koji kataliziraju identične kemijske reakcije, ali se sastoje od različitih sekvenci aminokiselina. Ponekad se nazivaju izozimima. Izoenzime proizvode različiti geni i nisu suvišni unatoč sličnim funkcijama. Javljaju se u mnogim tkivima u cijelom tijelu i važni su za različite razvojne i metaboličke procese.
Kako se organizam razvija, povremeno dolazi do umnožavanja gena. To može biti rezultat homologne rekombinacije ili popravka gena. Kada prirodna selekcija daje prednost dupliciranom genetskom materijalu, kao u slučajevima kada je isti gen koristan za različite procese, duplicirano kodiranje se zadržava i nastaju izoenzimi.
Izoenzimi su korisni biokemijski markeri i mogu se mjeriti u krvotoku kako bi se dijagnosticirala medicinska stanja. Alkalna fosfataza (ALP) i laktat dehidrogenaza (LDH) su primjeri izoenzima koji se obično koriste u tu svrhu.
LDH je neophodan za anaerobno disanje. Kada je razina kisika niska, LDH pretvara piruvat u laktat, pružajući izvor mišićne energije. Ovaj enzim postoji u pet varijanti izoenzima u ljudskom tijelu, označenih brojevima od LDH-1 do LDH-5, i može se naći u različitim tkivima, uključujući srce, jetru i pluća.
Povišene razine specifičnih LDH izoenzima mogu ukazivati na oštećenje tkiva. Na primjer, nakon srčanog udara, razina LDH-1 u serumu je viša od LDH-2 jer oštećeno srčano tkivo, koje je bogato LDH-1, otpušta taj izoenzim u krvotok. Visoke razine LDH-5 nalaze se prvenstveno u tumorima i mogu ukazivati na prisutnost raka.
ALP je enzim koji uklanja fosfatne skupine iz molekula u tijelu i važan je za ispravan rad jetre, crijeva i posteljice. Abnormalno visoke ili niske razine ALP mogu ukazivati na niz stanja, uključujući bolest jetre, bolesti kostiju i trudnoću. Izoenzim ALP također je uključen u rast kostiju, a visoke razine ovog izoenzima mogu ukazivati na stvaranje nove kosti.
Izoenzimi se mogu razlikovati jedan od drugog pomoću gel elektroforeze. U gel elektroforezi, fragmenti izoenzima se provlače kroz debeli gel električnim nabojem. Svaki izoenzim ima poseban naboj zbog svoje jedinstvene sekvence aminokiselina. To omogućuje gel elektroforezu da odvoji fragmente u trake radi identifikacije.
Kao molekularni markeri, izoenzimi su korisni u populacijskoj genetici. Studije izoenzima provode se na populacijskoj razini kako bi se analizirale genetske varijacije i protok gena. Prisutnost izoenzima može se analizirati u slučajevima novih fenotipova ili fizioloških varijacija unutar vrste.