Testének minden billió sejtje ezernyi kémiai reakciótól függ. A kémiai reakciók, amelyek a testedben játszódnak le, kémcsőben játszódhatnak le, de ezek sokkal lassabban történnek - túl lassan, hogy támogassák egy élő szervezet tevékenységét.
Enzimek olyan fehérjék az élő szervezeteken belül, amelyek segítik a kémiai reakciókat. Működőképességüket és munkavégzésük sebességét számos tényező befolyásolja. E tényezők egy része más vegyi anyag.
Hogyan működnek az enzimek
A kémiai reakciók magukban foglalják az atomok közötti kötések megszakadását és kialakulását. A kiindulási vegyi anyagok - a reaktánsok - kötéseinek megszakítása energiát vesz fel. Ezt hívják aktivációs energiának. Az enzimek olyan fehérjék, amelyek megragadják a reaktánsokat, és úgy orientálják őket, hogy az aktivációs energia alacsonyabb legyen. A reagenseket is hívják szubsztrátok.
Egy enzim specifikus helyeken kötődik a szubsztrátokhoz, amelyeket aktív helyeknek neveznek. Az aktív helyeket úgy alakítják ki, hogy lehetővé tegyék bizonyos szubsztrátokhoz való tapadást. A megkötött enzim-szubsztrát komplex megkönnyíti a reagensek számára a kötések megszakítását és újak kialakítását a termékben.
Ezután a termék felszabadul az enzimből.
A kémiai reakciókat segítő vegyszerek: kofaktorok
Az aktív hely alakja teszi lehetővé az enzimek működését. Ha az aktív hely torzul, a szubsztrát nem kötődik össze, és a reakció nem segít. Egyes enzimek olyan vegyszereket igényelnek, amelyeket kofaktoroknak neveznek, hogy megfelelő alakot kapjanak.
A kofaktorok lehetnek szervetlen atomok vagy szerves molekulák formájában. A kofaktorok közé tartozik egy ionizált cinkatom, amely elvesztette néhány elektronját, és amely az alkohol metabolizálásához használt alkohol-dehidrogenáz enzimben szükséges.
A nikotinamid-adenin-dinukleotid egy általános szerves molekuláris kofaktor, és más néven koenzim. Gyakran részt vesz olyan reakciókban, amelyek hidrogénatomok vagy -ionok transzferjét igénylik. Koenzimekre és szervetlen kofaktorokra lehet szükség egy enzim működéséhez, és ha nincs elég, akkor az általános reakciósebesség lassú lesz.
A kémiai reakciókat elősegítő vegyi anyagok: Szubsztrátok
Minden enzimnek egy meghatározott funkciója van. Az az enzim, amely a fruktózmolekulát két részre osztja fel, nem használható oxigén felszabadítására vörös vérsejtek. A reakció bekövetkezéséhez mind az enzimnek, mind a szubsztrátnak jelen kell lennie. A reakció sebességét korlátozhatja enzim vagy szubsztrát hiánya.
Másképp fogalmazva: ha egy sejtben sok szubsztrát van és nem sok enzim, akkor több enzim hozzáadása növeli a reakció sebességét. Ezzel szemben, ha sok enzim van, és nincs sok szubsztrát, akkor a szubsztrát hozzáadása növeli a reakció sebességét. Ha azonban több szubsztrát adódik hozzá, ha sok szubsztrát van, és nincs sok enzim (vagy ellenkező esetben több enzimet ad hozzá), az nem növeli a reakció sebességét.
Gyorsabb reakciósebesség
Az enzim által katalizált reakció tényleges sebessége nem változik. Vagyis a szubsztrát megkötésétől a termék felszabadulásáig eltelt idő minden egyes enzimtípus esetében azonos. Amikor valaki egy enzim működésének felgyorsításáról beszél, azt jelenti, hogy meg kell növelni a kémiai reakciókban aktívan részt vevő enzimek számát, így a reakciók teljes száma megnő.
Például, ha nincs elég cink- hogy megfeleljen a sejtek összes specifikus típusú DNS-feldolgozó enzimjének, akkor több cink hozzáadása növeli a reakció sebességét azáltal, hogy több enzim lehet aktív.
Ugyanez több szubsztrát vagy több enzim hozzáadásával: A fellépés felgyorsul, ha több enzimet engednek katalizálni a kémiai reakcióknak, nem pedig egy adott enzim felgyorsításával.