Kõik teie keha triljonid rakud sõltuvad tuhandetest keemilistest reaktsioonidest. Teie kehas toimuvad keemilised reaktsioonid võivad toimuda katseklaasis, kuid need toimuksid palju aeglasemalt - liiga aeglaselt, et toetada elusorganismi tegevust.
Ensüümid on elusorganismide valgud, mis aitavad kaasa keemilistele reaktsioonidele. Nende toimimisvõimet ja töötamise kiirust mõjutavad mitmed tegurid. Mõned neist teguritest on muud kemikaalid.
Kuidas ensüümid töötavad
Keemilised reaktsioonid hõlmavad aatomite vaheliste sidemete purunemist ja moodustumist. Esialgsete kemikaalide - reagentide sidemete purustamine võtab energiat. Seda nimetatakse aktiveerimisenergiaks. Ensüümid on valgud, mis haaravad reageerijatest kinni ja suunavad neid nii, et aktivatsioonienergia on madalam. Reaktante nimetatakse ka substraadid.
Ensüüm toimib substraatide sidumiseks konkreetsetes kohtades, mida nimetatakse aktiivseteks saitideks. Aktiivsed saidid on kujundatud viisil, mis võimaldab neil kindlatele aluspindadele haakuda. Seondunud ensüüm-substraatkompleks muudab reaktiivide sidemete purustamise ja tootes uute moodustamise lihtsamaks.
Seejärel vabaneb toode ensüümist.
Kemikaalid, mis aitavad keemilisi reaktsioone: kofaktorid
Aktiivse saidi kuju on see, mis võimaldab ensüümidel töötada. Kui aktiivne sait on moonutatud, ei seondu substraat ja reaktsioon ei aita kaasa. Mõni ensüüm vajab õige kuju saamiseks kemikaale, mida nimetatakse kofaktoriteks.
Kofaktorid võivad olla anorgaaniliste aatomite või orgaaniliste molekulide kujul. Kofaktorite näited hõlmavad ioniseeritud tsinki aatomit - see on kaotanud paar elektroni -, mis on vajalik alkoholi dehüdrogenaasi ensüümis, mida kasutatakse alkoholi metaboliseerimiseks.
Nikotiinamiidadeniini dinukleotiidi molekul on tavaline orgaaniline molekulaarne kofaktor ja seda nimetatakse ka koensüüm. See osaleb sageli reaktsioonides, mis nõuavad vesiniku aatomite või ioonide ülekandmist. Ensüümi toimimiseks võivad olla vajalikud koensüümid ja anorgaanilised kofaktorid ning kui neid pole piisavalt, on üldine reaktsioonikiirus aeglane.
Kemikaalid, mis aitavad keemilisi reaktsioone: substraadid
Igal ensüümil on üks konkreetne funktsioon. Ensüümi, mis jagab fruktoosimolekuli kaheks osaks, ei saa hapniku eraldamiseks kasutada punased verelibled. Reaktsiooni toimumiseks peavad kohal olema nii ensüüm kui ka substraat. Reaktsioonikiirust saab piirata ensüümi või substraadi puudusega.
Teisisõnu, kui rakus on palju substraati ja ensüüme pole palju, suurendab ensüümi lisamine reaktsioonikiirust. Ja vastupidi, kui ensüümi on palju ja substraati vähe, suurendab substraadi lisamine reaktsioonikiirust. Kuid suurema substraadi lisamine, kui substraati on palju ja ensüümi pole palju (või vastupidises olukorras lisatakse rohkem ensüümi), reaktsioonikiirust ei suurenda.
Kiirem reaktsioonikiirus
Ensüümidega katalüüsitava reaktsiooni tegelik kiirus ei muutu. See tähendab, et substraadi seondumisest toote eraldumiseni on iga konkreetse ensüümi tüübi jaoks sama aeg. Kui räägitakse ensüümi toime kiirendamisest, tähendab see keemilistes reaktsioonides aktiivselt osalevate ensüümide arvu suurendamist, nii et reaktsioonide koguarv suureneb.
Näiteks kui seda pole piisavalt tsink sobitumiseks rakus kogu spetsiifilise DNA-d töötleva ensüümiga, siis suurendab tsingi lisamine reaktsioonikiirust, võimaldades aktiivsemat ensüümide aktiivsust.
Sama, kui lisada rohkem substraati või rohkem ensüüme: Toimimist kiirendab see, et lastakse rohkematel ensüümidel keemilisi reaktsioone katalüüsida, mitte ühtegi konkreetset ensüümi kiirendades.