Svaka od triliona stanica vašeg tijela ovisi o tisućama kemijskih reakcija. Kemijske reakcije koje se odvijaju u vašem tijelu mogu se odvijati u epruveti, ali događale bi se mnogo sporije - presporo da bi podržale aktivnosti živog organizma.
Enzimi su proteini unutar živih organizama koji pomažu kemijskim reakcijama. Na njihovu sposobnost funkcioniranja i brzinu kojom rade utječe nekoliko čimbenika. Neki od tih čimbenika su druge kemikalije.
Kako djeluju enzimi
Kemijske reakcije uključuju razbijanje i stvaranje veza između atoma. Prekidanje veza početnih kemikalija - reaktanata - uzima energiju. To se naziva energija aktivacije. Enzimi su proteini koji se hvataju za reaktante i usmjeravaju ih na takav način da je energija aktivacije niža. Također se nazivaju i reaktanti podloge.
Enzim djeluje na vezanje supstrata na određenim mjestima koja se nazivaju aktivnim mjestima. Aktivna mjesta oblikovana su na način koji im omogućuje da se prikače na određene podloge. Vezani kompleks enzima i supstrata olakšava reaktantima da prekinu svoje veze i stvore nove u proizvodu.
Tada se proizvod oslobađa od enzima.
Kemikalije koje pomažu kemijskim reakcijama: kofaktori
Oblik aktivnog mjesta je ono što enzimima omogućava rad. Ako je aktivno mjesto izobličeno, supstrat se neće vezati i reakcija neće biti od pomoći. Neki enzimi zahtijevaju vrste kemikalija koje se nazivaju kofaktori da bi poprimili odgovarajući oblik.
Kofaktori mogu biti u obliku anorganskih atoma ili organskih molekula. Primjeri kofaktora uključuju ionizirani atom cinka - onaj koji je izgubio nekoliko elektrona - što je neophodno u enzimu alkohol dehidrogenazi, koji se koristi za metabolizaciju alkohola.
Molekula nikotinamid adenin dinukleotid uobičajeni je organski molekularni kofaktor, a naziva se i koenzima. Često sudjeluje u reakcijama koje zahtijevaju prijenos atoma vodika ili iona. Koenzimi i anorganski kofaktori mogu biti potrebni da bi enzim djelovao, a ako ih nema dovoljno, tada će ukupna brzina reakcije biti spora.
Kemikalije koje pomažu kemijskim reakcijama: podloge
Svaki enzim ima jednu specifičnu funkciju. Enzim koji molekulu fruktoze dijeli na dva dijela ne može se koristiti za oslobađanje kisika crvene krvne stanice. Da bi se reakcija dogodila, moraju biti prisutni i enzim i supstrat. Brzina reakcije može biti ograničena nedostatkom bilo enzima ili supstrata.
Drugim riječima, ako u stanici ima puno supstrata, a nema puno enzima, dodavanje više enzima povećat će brzinu reakcije. Suprotno tome, ako ima puno enzima, a nema puno supstrata, dodavanje supstrata povećat će brzinu reakcije. Međutim, dodavanje više supstrata kada ima puno supstrata, a nema puno enzima (ili dodavanje više enzima u suprotnoj situaciji) neće povećati brzinu reakcije.
Brže stope reakcija
Stvarna brzina reakcije katalizirane enzimima se ne mijenja. To jest, vrijeme od vezanja supstrata do oslobađanja proizvoda je isto za svaku pojedinu vrstu enzima. Kada se govori o ubrzavanju djelovanja enzima, podrazumijeva se povećanje broja enzima koji aktivno sudjeluju u kemijskim reakcijama, tako da ukupni broj reakcija raste.
Na primjer, ako nema dovoljno cinkov kako bi se podudarao sa svim specifičnim vrstama enzima za obradu DNA u stanici, tada će dodavanje više cinka povećati brzinu reakcije omogućujući da više enzima bude aktivno.
Isto je i s dodavanjem više supstrata ili više enzima: djelovanje se ubrzava dopuštajući da više enzima katalizira kemijske reakcije, a ne ubrzavanjem bilo kojeg određenog enzima.