Всяка от трилионите клетки на тялото ви зависи от хиляди химични реакции. Химичните реакции, които протичат във вашето тяло, могат да протичат в епруветка, но те биха се случили много по-бавно - твърде бавно, за да подпомогнат дейностите на живия организъм.
Ензими са протеини в живите организми, които подпомагат химичните реакции. Способността им да функционират и скоростта, с която работят, се влияе от няколко фактора. Някои от тези фактори са други химикали.
Как работят ензимите
Химичните реакции включват разкъсване и образуване на връзки между атомите. Разрушаването на връзките на първоначалните химикали - реагентите - отнема енергия. Това се нарича енергия на активиране. Ензимите са протеини, които хващат реагентите и ги ориентират по такъв начин, че енергията на активиране да е по-ниска. Наричат се и реагентите субстрати.
Ензимът действа да свързва субстратите на определени места, наречени активни места. Активните сайтове са оформени по начин, който им позволява да се придържат към определени субстрати. Свързаният ензимно-субстратен комплекс улеснява реагентите да разкъсват връзките си и да образуват нови в продукта.
След това продуктът се освобождава от ензима.
Химикали, които помагат на химичните реакции: кофактори
Формата на активното място е това, което позволява на ензимите да работят. Ако активното място е изкривено, субстратът няма да се свърже и реакцията няма да бъде подпомогната. Някои ензими изискват видове химикали, наречени кофактори, за да приемат правилната форма.
Кофакторите могат да бъдат под формата на неорганични атоми или органични молекули. Примерите за кофактори включват йонизиран цинков атом - такъв, който е загубил няколко електрона - което е необходимо в ензима алкохол дехидрогеназа, използван за метаболизма на алкохола.
Молекулата никотинамид аденин динуклеотид е често срещан органичен молекулярен кофактор и се нарича още коензим. Често участва в реакции, които изискват трансфер на водородни атоми или йони. Може да са необходими коензими и неорганични кофактори, за да работи ензимът и ако няма достатъчно от тях, общата скорост на реакцията ще бъде бавна.
Химикали, които помагат на химичните реакции: Субстрати
Всеки ензим има една специфична функция. Ензим, който разделя фруктозната молекула на две части, не може да се използва за освобождаване на кислород от червени кръвни телца. За да се случи реакция, трябва да присъстват както ензимът, така и субстратът. Скоростта на реакцията може да бъде ограничена от недостиг на ензим или субстрат.
Казано по друг начин, ако в клетката има много субстрат и не много ензим, добавянето на повече ензим ще увеличи скоростта на реакцията. И обратно, ако има много ензими и не много субстрат, добавянето на субстрат ще увеличи скоростта на реакцията. Въпреки това, добавянето на повече субстрат, когато има много субстрат и не много ензим (или добавяне на повече ензим в обратната ситуация) няма да увеличи скоростта на реакцията.
По-бързи реакции
Действителната скорост на ензимно катализирана реакция не се променя. Тоест времето от свързването на субстрата до отделянето на продукта е еднакво за всеки отделен вид ензим. Когато се говори за ускоряване на действието на ензим, се има предвид увеличаване на броя на ензимите, участващи активно в химичните реакции, така че общият брой на реакциите да се увеличи.
Например, ако няма достатъчно цинк за да съвпадне с всички специфични видове ДНК-обработващи ензими в клетката, добавянето на повече цинк ще увеличи скоростта на реакцията, като направи възможно повече ензими да бъдат активни.
Същото с добавянето на повече субстрат или повече ензим: Действието се ускорява, като позволява на повече ензими да катализират химичните реакции, а не чрез ускоряване на който и да е конкретен ензим.