Každý z biliónov buniek vášho tela závisí od tisícov chemických reakcií. Chemické reakcie, ktoré prebiehajú vo vašom tele, by mohli prebiehať v skúmavke, ale prebiehali by oveľa pomalšie - príliš pomaly na to, aby podporili činnosti živého organizmu.
Enzýmy sú bielkoviny v živých organizmoch, ktoré napomáhajú chemickým reakciám. Ich schopnosť fungovať a rýchlosť, s akou pracujú, ovplyvňuje niekoľko faktorov. Niektoré z týchto faktorov sú iné chemikálie.
Ako fungujú enzýmy
Chemické reakcie zahŕňajú prerušenie a vytvorenie väzieb medzi atómami. Rozbitie väzieb pôvodných chemikálií - reaktantov - vyžaduje energiu. Tomu sa hovorí aktivačná energia. Enzýmy sú bielkoviny, ktoré sa zachytávajú na reaktantoch a orientujú ich tak, aby bola aktivačná energia nižšia. Reaktanty sa tiež nazývajú substráty.
Enzým pôsobí tak, že viaže substráty na špecifických miestach, ktoré sa nazývajú aktívne miesta. Aktívne stránky sú tvarované takým spôsobom, ktorý im umožňuje zachytiť sa na konkrétnom substráte. Naviazaný komplex enzým-substrát uľahčuje reaktantom rozbiť väzby a vytvoriť nové v produkte.
Potom sa produkt uvoľní z enzýmu.
Chemikálie, ktoré pomáhajú chemickým reakciám: kofaktory
Tvar aktívneho miesta umožňuje enzýmom pôsobiť. Ak je aktívne miesto skreslené, substrát sa neviaže a reakcii sa nepodarí. Niektoré enzýmy vyžadujú na zaistenie správneho tvaru druhy chemických látok nazývaných kofaktory.
Kofaktory môžu byť vo forme anorganických atómov alebo organických molekúl. Medzi príklady kofaktorov patrí ionizovaný atóm zinku - ten, ktorý stratil pár elektrónov - ktorý je nevyhnutný v enzýme alkohol dehydrogenáza, ktorý sa používa na metabolizáciu alkoholu.
Molekula nikotínamidu adeníndinukleotidu je bežný organický molekulárny kofaktor a nazýva sa tiež koenzým. Často sa zúčastňuje reakcií, ktoré si vyžadujú prenos atómov alebo iónov vodíka. Na fungovanie enzýmu môžu byť potrebné koenzýmy a anorganické kofaktory, a ak ich nie je dostatok, bude celková reakčná rýchlosť pomalá.
Chemikálie, ktoré pomáhajú chemickým reakciám: substráty
Každý enzým má jednu špecifickú funkciu. Na uvoľnenie kyslíka sa nemôže použiť enzým, ktorý štiepi molekulu fruktózy na dve časti červené krvinky. Aby došlo k reakcii, musí byť prítomný enzým aj substrát. Reakčná rýchlosť môže byť obmedzená nedostatkom enzýmu alebo substrátu.
Inými slovami, ak je v bunke veľa substrátu a málo enzýmu, pridaním väčšieho množstva enzýmu sa zvýši rýchlosť reakcie. Naopak, ak je veľa enzýmu a nie je veľa substrátu, pridaním substrátu sa zvýši rýchlosť reakcie. Avšak pridanie väčšieho množstva substrátu, keď je veľa substrátu a nie veľa enzýmu (alebo pridanie väčšieho množstva enzýmu v opačnej situácii), reakčnú rýchlosť nezvýši.
Rýchlejšie reakcie
Skutočná rýchlosť reakcie katalyzovanej enzýmami sa nemení. To znamená, že doba od naviazania substrátu po uvoľnenie produktu je rovnaká pre každý konkrétny typ enzýmu. Keď hovoríme o urýchlení pôsobenia enzýmu, znamená to zvýšenie počtu enzýmov aktívne sa zúčastňujúcich na chemických reakciách, aby sa zvýšil celkový počet reakcií.
Napríklad, ak je toho málo zinok aby sa zhodoval so všetkým špecifickým typom enzýmu spracúvajúceho DNA v bunke, potom pridanie väčšieho množstva zinku zvýši reakčnú rýchlosť tým, že umožní, aby bolo aktívnych viac enzýmov.
To isté s pridaním väčšieho množstva substrátu alebo väčšieho množstva enzýmu: Akcia sa urýchli tým, že sa umožní väčšiemu množstvu enzýmov katalyzovať chemické reakcie, nie zrýchlením jedného konkrétneho enzýmu.