Jokainen kehosi biljoona solu riippuu tuhansista kemiallisista reaktioista. Kehosi sisällä tapahtuvat kemialliset reaktiot voivat tapahtua koeputkessa, mutta ne tapahtuivat paljon hitaammin - liian hitaasti elävän organismin toiminnan tukemiseksi.
Entsyymit ovat elävien organismien proteiineja, jotka auttavat kemiallisia reaktioita pitkin. Heidän toimintakykyynsä ja työskentelynopeuteensa vaikuttavat useat tekijät. Jotkut näistä tekijöistä ovat muita kemikaaleja.
Kuinka entsyymit toimivat
Kemialliset reaktiot sisältävät atomien välisten sidosten katkeamisen ja muodostumisen. Alkuperäisten kemikaalien - reagenssien - sidosten rikkominen vie energiaa. Sitä kutsutaan aktivointienergiaksi. Entsyymit ovat proteiineja, jotka tarttuvat reagoiviin aineisiin ja suuntaavat ne siten, että aktivaatioenergia on pienempi. Reagensseja kutsutaan myös substraatit.
Entsyymi sitoutuu substraatteihin tietyissä paikoissa, joita kutsutaan aktiivisiksi paikoiksi. Aktiiviset kohdat on muotoiltu siten, että ne voivat tarttua tiettyihin alustoihin. Sitoutunut entsyymisubstraattikompleksi helpottaa reaktanttien hajottaa sidoksensa ja muodostaa uusia tuotteeseen.
Sitten tuote vapautuu entsyymistä.
Kemikaalit, jotka auttavat kemiallisia reaktioita: kofaktorit
Aktiivisen kohdan muoto antaa entsyymien toimia. Jos aktiivinen kohta on vääristynyt, substraatti ei sitoutu eikä reaktiota auteta. Jotkut entsyymit vaativat erilaisia kemikaaleja, joita kutsutaan kofaktoreiksi oikean muodon saamiseksi.
Kofaktorit voivat olla epäorgaanisten atomien tai orgaanisten molekyylien muodossa. Esimerkkeihin kofaktoreista kuuluu ionisoitu sinkkiatomi - joka on menettänyt pari elektronia - joka on välttämätön alkoholi-dehydrogenaasientsyymissä, jota käytetään alkoholin metaboloitumiseen.
Molekyyli nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi on yleinen orgaaninen molekyylikofaktori, ja sitä kutsutaan myös koentsyymi. Se osallistuu usein reaktioihin, jotka edellyttävät vetyatomien tai -ionien siirtoa. Koentsyymit ja epäorgaaniset kofaktorit saattavat olla välttämättömiä entsyymin toimimiseksi, ja jos niitä ei ole tarpeeksi, reaktion kokonaisnopeus on hidas.
Kemikaalit, jotka auttavat kemiallisia reaktioita: Substraatit
Jokaisella entsyymillä on yksi erityinen tehtävä. Entsyymiä, joka jakaa fruktoosimolekyylin kahteen osaan, ei voida käyttää hapen vapauttamiseen punasolut. Jotta reaktio tapahtuisi, sekä entsyymin että substraatin on oltava läsnä. Reaktionopeutta voi rajoittaa joko entsyymin tai substraatin puute.
Toisin sanoen, jos solussa on paljon substraattia eikä paljon entsyymiä, lisää entsyymiä lisäämällä reaktionopeutta. Kääntäen, jos entsyymiä on paljon eikä substraattia ole paljon, substraatin lisääminen lisää reaktionopeutta. Lisää substraattia lisäämällä, kun substraattia on paljon eikä entsyymiä ole paljon (tai lisäämällä enemmän entsyymiä päinvastaisessa tilanteessa), reaktionopeutta ei lisätä.
Nopeampi reaktionopeus
Entsyymikatalysoidun reaktion todellinen nopeus ei muutu. Toisin sanoen aika substraatin sitoutumisesta tuotteen vapautumiseen on sama kullekin tietylle entsyymityypille. Kun puhutaan entsyymin toiminnan nopeuttamisesta, tarkoitetaan kemiallisiin reaktioihin aktiivisesti osallistuvien entsyymien määrän lisäämistä siten, että reaktioiden kokonaismäärä nousee.
Esimerkiksi jos ei ole tarpeeksi sinkki vastaamaan kaikkia tietyn tyyppisiä soluja sisältäviä DNA-prosessoivia entsyymejä, sitten lisäämällä sinkkiä lisää reaktionopeutta mahdollistamalla useamman entsyymin olevan aktiivisia.
Sama lisäämällä enemmän substraattia tai useampaa entsyymiä: Toiminta kiihtyy antamalla useamman entsyymin katalysoida kemiallisia reaktioita, ei nopeuttamalla yhtä tiettyä entsyymiä.