Elk van de biljoenen cellen van uw lichaam is afhankelijk van duizenden chemische reacties. De chemische reacties die in je lichaam plaatsvinden, zouden in een reageerbuis kunnen plaatsvinden, maar ze zouden veel langzamer plaatsvinden - te langzaam om de activiteiten van een levend organisme te ondersteunen.
Enzymen zijn eiwitten in levende organismen die chemische reacties helpen. Hun vermogen om te functioneren en de snelheid waarmee ze werken, wordt beïnvloed door verschillende factoren. Sommige van die factoren zijn andere chemicaliën.
Hoe enzymen werken
Chemische reacties omvatten het verbreken en vormen van bindingen tussen atomen. Het verbreken van de bindingen van de oorspronkelijke chemicaliën - de reactanten - kost energie. Dat heet de activeringsenergie. Enzymen zijn eiwitten die zich aan de reactanten vastgrijpen en deze zodanig oriënteren dat de activeringsenergie lager is. De reactanten worden ook wel substraten.
Een enzym werkt om substraten te binden op specifieke locaties die actieve plaatsen worden genoemd. Actieve sites zijn zo gevormd dat ze zich kunnen hechten aan specifieke substraten. Het gebonden enzym-substraatcomplex maakt het voor reactanten gemakkelijker om hun bindingen te verbreken en nieuwe te vormen in het product.
Vervolgens wordt het product vrijgemaakt van het enzym.
Chemicaliën die chemische reacties helpen: cofactoren
De vorm van de actieve site zorgt ervoor dat enzymen kunnen werken. Als de actieve plaats vervormd is, zal het substraat niet binden en zal de reactie niet worden geholpen. Sommige enzymen hebben chemicaliën nodig die cofactoren worden genoemd om de juiste vorm aan te nemen.
Cofactoren kunnen de vorm hebben van anorganische atomen of organische moleculen. Voorbeelden van cofactoren zijn een geïoniseerd zinkatoom - een atoom dat een paar elektronen heeft verloren - dat nodig is in het enzym alcoholdehydrogenase, dat wordt gebruikt om alcohol te metaboliseren.
Het molecuul nicotinamide-adenine-dinucleotide is een veel voorkomende organische moleculaire cofactor en wordt ook wel a. genoemd co-enzym. Het neemt vaak deel aan reacties die de overdracht van waterstofatomen of ionen vereisen. Co-enzymen en anorganische cofactoren kunnen nodig zijn om een enzym te laten werken, en als er niet genoeg zijn, zal de algehele reactiesnelheid laag zijn.
Chemicaliën die helpen bij chemische reacties: substraten
Elk enzym heeft één specifieke functie. Een enzym dat een fructosemolecuul in twee delen splitst, kan niet worden gebruikt om zuurstof vrij te maken rode bloedcellen. Om een reactie te laten plaatsvinden, moeten zowel het enzym als het substraat aanwezig zijn. De reactiesnelheid kan worden beperkt door een tekort aan enzym of substraat.
Anders gezegd, als er veel substraat in een cel is en niet veel enzym, zal het toevoegen van meer enzym de reactiesnelheid verhogen. Omgekeerd, als er veel enzym is en niet veel substraat, zal het toevoegen van substraat de reactiesnelheid verhogen. Echter, meer substraat toevoegen als er veel substraat is en niet veel enzym (of meer enzym toevoegen in de tegenovergestelde situatie) zal de reactiesnelheid niet verhogen.
Snellere reactiesnelheden
De werkelijke snelheid van een enzym-gekatalyseerde reactie verandert niet. Dat wil zeggen dat de tijd vanaf binding van het substraat tot afgifte van het product hetzelfde is voor elk specifiek type enzym. Als men spreekt over het versnellen van de werking van een enzym, dan bedoelt men het verhogen van het aantal enzymen dat actief deelneemt aan chemische reacties, zodat het totale aantal reacties stijgt.
Als er bijvoorbeeld niet genoeg is zink om te matchen met een specifiek type DNA-verwerkend enzym in een cel, dan zal het toevoegen van meer zink de reactiesnelheid verhogen door het mogelijk te maken dat meer enzymen actief zijn.
Hetzelfde geldt voor het toevoegen van meer substraat of meer enzymen: de actie wordt versneld door meer enzymen toe te staan chemische reacties te katalyseren, niet door een bepaald enzym te versnellen.