Mis on ensüümide roll ainevahetuses?

Ainevahetus viitab mis tahes keemilisele protsessile, mis toimub rakkudes või nende vahel. Ainevahetust on kahte tüüpi: anabolism, kus suuremate saamiseks sünteesitakse väiksemaid molekule; ja katabolism, kus suuremad molekulid jaotatakse väiksemateks. Enamik raku keemilisi reaktsioone vajab alustamiseks katalüsaatorit. Ensüümid, mis on kehas leiduvad suured valgumolekulid, pakuvad täiuslikku katalüsaatorit, kuna need võivad rakkudes olevaid kemikaale ise muutmata muuta.

Ainevahetus on katusmõiste, mis viitab mis tahes rakuprotsessile, mis hõlmab keemilist reaktsiooni. Glükolüüs on kataboolse rakulise protsessi näide; selles protsessis lagundatakse glükoos püruvaadiks. Kui hapnik ja vesinik ühinevad, moodustades elektroni transpordiahela lõpus vee, on see näide anaboolsest protsessist, kus väiksemad molekulid ühendavad suurema molekuli.

Enamik raku keemilisi reaktsioone ei toimu spontaanselt. Selle alustamiseks vajavad nad hoopis katalüsaatorit. Paljudel juhtudel võib kuumus olla katalüsaator, kuid see on ebaefektiivne, kuna soojust ei saa molekulidele kontrollitult rakendada. Seega vajavad enamik keemilisi reaktsioone koostoimet ensüümiga. Ensüümid seonduvad teatud reaktiividega kuni keemilise reaktsiooni toimumiseni, seejärel vabanevad. Ensüüme ise keemiline reaktsioon ei muuda.

Ensüümid ei seondu valimatult molekulidega; selle asemel on iga ensüüm loodud seonduma ainult kindla molekuliga, mida tuntakse substraadina. Substraadil on kokku pandud polüpeptiidahelate rühm, mis moodustab soone. Õige ensüüm omab sarnast polüpeptiidahelate rühma, mis võimaldab sellel substraadiga seonduda. Teised ensüümid sisaldavad polüpeptiidahelaid, mis ei ühti.

1894. aastal nimetas teadlane Emil Fischer seda mudelit lukustus-võtmemudeliks, kuna ensüüm ja substraat sobivad kokku nagu võti lukus. Titan Educationi avaldatud metabolismi käsitleva lõigu kohaselt pole see päris täpne, kuna mõned ensüümid lagunevad katalüütilise protsessi lõpus ebaühtlaselt.

Üks näide lukust ja võtmest koosneva ensüümi kohta on sahharoos. Sakraas sisaldab polüpeptiidahelaid, mis võimaldavad tal siduda sahharoosiga. Kui sahharoos ja sahharoos on seondunud, reageerivad nad veega ja sahharoos laguneb glükoosiks ja fruktoosiks. Seejärel vabastatakse ensüüm ja seda saab uuesti kasutada sahharoosi teise molekuli lagundamiseks.

Pankrease lipaas toimib triglütseriidide lagundamiseks katalüsaatorina. Erinevalt sahharoosist ei lagune triglütseriidid ühtlaselt kaheks erineva aine molekuliks. Selle asemel lagunevad triglütseriidid kaheks monoglütseriidiks ja üheks rasvhappeks.