Enzymen zijn eiwitten die de vele vitale chemische reacties die te allen tijde in het lichaam plaatsvinden katalyseren of enorm versnellen.
Dit betekent dat de hoeveelheid "startende" chemische stof in de reactie, of substraat, verdwijnt sneller, terwijl de hoeveelheid "afgewerkte" chemicaliën of producten zich sneller opstapelen. Hoewel dit op korte termijn misschien wenselijk is, wat gebeurt er als de hoeveelheid product voldoende is, maar er nog voldoende substraat is waarop het enzym kan werken?
Gelukkig voor cellen hebben ze een manier om als het ware te "praten" met enzymen van stroomopwaarts, om hen te laten weten dat het tijd is om te vertragen of af te sluiten. Op die manier is de feedback remming van enzymen, een vorm van feedbackregeling.
Basisprincipes van enzymen
Enzymen zijn flexibele eiwitten die biochemische reacties versnellen door het voor het substraatmolecuul gemakkelijker te maken om de fysieke rangschikking van het productmolecuul, waarbij de twee gewoonlijk chemisch zeer dicht bij elkaar liggen verwant.
Wanneer een enzym bindt met zijn specifieke substraat, induceert het vaak a conformatieverandering in het molecuul, waardoor het wordt aangezet in de richting van meer energetisch geneigd zijn om de vorm van het productmolecuul aan te nemen. In termen van chemische boekhouding gebeurt deze vergemakkelijking van een reactie die anders te langzaam zou plaatsvinden voor het leven, omdat het enzym de activeringsenergie van de reactie.
Sommige enzymen werken door twee substraatmoleculen fysiek dichter bij elkaar te brengen door te buigen, waardoor de reactie sneller plaatsvinden omdat de substraten dan gemakkelijker elektronen kunnen uitwisselen, het spul van chemicaliën obligaties.
Enzymregulering uitgelegd
Wanneer het tijd is om een enzym te laten stoppen, heeft de cel een aantal manieren om dit te doen.
Een is door competitieve remming van het enzym, wat gebeurt wanneer een stof die erg op het substraat lijkt, in de omgeving wordt geïntroduceerd. Dit "bedriegt" het enzym om zich aan de nieuwe stof te hechten in plaats van aan het beoogde doelwit. Het nieuwe molecuul wordt een competitieve remmer van het enzym genoemd.
In niet-competitieve remmingbindt een nieuw geïntroduceerd molecuul ook aan het enzym, maar op een plek verwijderd van waar het zijn activiteit op zijn substraat uitoefent, een zogenaamde allosterisch plaats. Dit interfereert met het enzym door zijn vorm te veranderen.
In allosterische activering, de basischemie is hetzelfde als bij niet-competitieve remming, behalve in dit geval is het enzym verteld om te versnellen, niet te vertragen, door de verandering in vorm die het molecuul bindt aan de allosterische plaats induceert.
Feedbackremming: definitie
In feedback remming, wordt een product gebruikt om de reactie te reguleren die dat product genereert. Dit gebeurt omdat het product zelf als enzymremmer kan werken bij bepaalde concentraties, meerdere reacties "stroomopwaarts" van waar het wordt gevormd.
Wanneer een molecuul, dat je kunt zien als C, twee stappen in een reactie terugkoppelt om als een allosterische remmer van de productie van B uit molecuul A, omdat er te veel C is opgebouwd in de cel. Doordat er minder A wordt omgezet in B dankzij de allosterische remming door C, wordt er minder B in C gemaakt, en dit gebeurt totdat er genoeg C is verbruikt om het weg te trekken van het A-naar-B-enzym om de reacties op gang te krijgen opnieuw.
Feedbackremming: voorbeeld
De synthese van ATP, de universele brandstofvaluta van levende cellen, wordt gecontroleerd door feedbackremming.
Adenosine trifosfaat, of ATP, is een nucleotide gemaakt van ADP, of adenosinedifosfaat, door een fosfaatgroep aan ADP te hechten. ATP komt van cellulaire ademhaling en ATP werkt als een allosterische remmer van de enzymen bij verschillende stappen in de cellulair ademhalingsproces.
Hoewel ATP een brandstofmolecuul is en dus onmisbaar, is het van korte duur en keert het spontaan terug naar ADP wanneer het in hoge concentraties wordt aangetroffen. Dit betekent dat een teveel aan ATP alleen verloren zou gaan als de cel de moeite zou nemen om grotere hoeveelheden te synthetiseren dan dankzij feedbackremming.