Katrs no jūsu ķermeņa triljoniem šūnu ir atkarīgs no tūkstošiem ķīmisko reakciju. Ķīmiskās reakcijas, kas notiek jūsu ķermenī, varētu notikt mēģenē, taču tās notiek daudz lēnāk - pārāk lēni, lai atbalstītu dzīvā organisma darbību.
Fermenti ir olbaltumvielas dzīvos organismos, kas palīdz ķīmiskām reakcijām. Viņu spēju darboties un darba ātrumu ietekmē vairāki faktori. Daži no šiem faktoriem ir citas ķīmiskas vielas.
Kā fermenti darbojas
Ķīmiskās reakcijas ietver saišu pārtraukšanu un veidošanos starp atomiem. Sākotnējo ķīmisko vielu - reaģentu - saišu pārraušana prasa enerģiju. To sauc par aktivācijas enerģiju. Fermenti ir olbaltumvielas, kas satver reaktantus un orientē tos tā, lai aktivācijas enerģija būtu mazāka. Tiek saukti arī reaģenti substrāti.
Ferments darbojas, lai piesaistītu substrātus noteiktās vietās, ko sauc par aktīvajām vietām. Aktīvās vietas ir veidotas tā, lai tās varētu aizķerties pie konkrētiem substrātiem. Saistītais enzīmu-substrātu komplekss reaģentiem ļauj vieglāk pārtraukt saites un veidot jaunus produktā.
Tad produkts tiek atbrīvots no fermenta.
Ķīmiskās vielas, kas palīdz ķīmiskām reakcijām: kofaktori
Aktīvās vietas forma ir tā, kas ļauj fermentiem darboties. Ja aktīvā vieta ir sagrozīta, substrāts nesaistīsies un reakcija netiks sekmēta. Lai iegūtu pareizu formu, dažiem fermentiem nepieciešami ķīmisko vielu veidi, ko sauc par kofaktoriem.
Kofaktori var būt neorganisku atomu vai organisku molekulu formā. Kofaktoru piemēri ietver jonizētu cinka atomu - tādu, kas zaudējis pāris elektronus -, kas nepieciešams spirta dehidrogenāzes enzīmā, ko izmanto alkohola metabolizēšanai.
Nikotinamīda adenīna dinukleotīda molekula ir izplatīts organiskais molekulārais kofaktors, un to sauc arī par koenzīms. Tas bieži piedalās reakcijās, kurās nepieciešama ūdeņraža atomu vai jonu nodošana. Lai fermenti darbotos, var būt nepieciešami koenzīmi un neorganiski kofaktori, un, ja to nav pietiekami daudz, kopējais reakcijas ātrums būs lēns.
Ķīmiskās vielas, kas palīdz ķīmiskām reakcijām: substrāti
Katram fermentam ir viena specifiska funkcija. Fermentu, kas sadala fruktozes molekulu divās daļās, nevar izmantot, lai no tā atbrīvotu skābekli sarkanās asins šūnas. Lai notiktu reakcija, ir jābūt klāt gan fermentam, gan substrātam. Reakcijas ātrumu var ierobežot fermenta vai substrāta trūkums.
Citādi sakot, ja šūnā ir daudz substrāta un nav daudz fermentu, pievienojot vairāk fermentu, reakcijas ātrums palielināsies. Un otrādi, ja ir daudz fermentu un nav daudz substrāta, substrāta pievienošana palielinās reakcijas ātrumu. Tomēr, pievienojot vairāk substrāta, ja substrāta ir daudz un fermentu nav daudz (vai pretējā gadījumā tiek pievienots vairāk enzīmu), reakcijas ātrums nepalielināsies.
Ātrāka reakcijas ātrums
Faktiskais fermentu katalizētās reakcijas ātrums nemainās. Tas ir, laiks no substrāta saistīšanās līdz produkta izdalīšanai katram konkrētam fermentu veidam ir vienāds. Runājot par fermenta darbības paātrināšanu, tas nozīmē palielināt fermentu skaitu, kas aktīvi piedalās ķīmiskajās reakcijās, lai kopējais reakciju skaits pieaugtu.
Piemēram, ja to nav pietiekami daudz cinks lai tas atbilstu visiem noteikta veida DNS apstrādes enzīmiem šūnā, tad, pievienojot vairāk cinka, reakcijas ātrums palielināsies, ļaujot darboties vairāk fermentiem.
Tas pats, pievienojot vairāk substrāta vai vairāk enzīmu: Darbība tiek paātrināta, ļaujot vairākiem enzīmiem katalizēt ķīmiskās reakcijas, nevis paātrinot kādu konkrētu fermentu.