Vsak od milijard celic v telesu je odvisen od tisočih kemičnih reakcij. Kemične reakcije, ki potekajo v vašem telesu, bi se lahko odvijale v epruveti, vendar bi se zgodile veliko počasneje - prepočasi, da bi podprle aktivnosti živega organizma.
Encimi so beljakovine v živih organizmih, ki pomagajo pri kemijskih reakcijah. Na njihovo sposobnost delovanja in hitrost dela vplivajo številni dejavniki. Nekateri od teh dejavnikov so druge kemikalije.
Kako delujejo encimi
Kemijske reakcije vključujejo prekinitev in tvorbo vezi med atomi. Prekinitev vezi začetnih kemikalij - reaktantov - zahteva energijo. To se imenuje aktivacijska energija. Encimi so beljakovine, ki se prijemajo za reaktante in jih usmerjajo tako, da je aktivacijska energija nižja. Poimenujejo se tudi reaktanti podlage.
Encim veže substrate na določenih mestih, imenovanih aktivna mesta. Aktivna spletna mesta so oblikovana tako, da omogočajo pritrditev na določene podlage. Vezani encimsko-substratni kompleks olajša reaktanti, da pretrgajo vezi in v izdelku tvorijo nove.
Nato se izdelek sprosti iz encima.
Kemikalije, ki pomagajo kemijskim reakcijam: kofaktorji
Oblika aktivnega mesta je tista, ki omogoča delo encimov. Če je aktivno mesto izkrivljeno, se substrat ne bo vezal in reakciji ne bo pomagalo. Nekateri encimi zahtevajo, da vrste kemikalij, imenovane kofaktorji, dobijo pravilno obliko.
Kofaktorji so lahko v obliki anorganskih atomov ali organskih molekul. Primeri kofaktorjev vključujejo ioniziran atom cinka, ki je izgubil nekaj elektronov, kar je potrebno v encimu alkohol dehidrogenazi, ki se uporablja za presnovo alkohola.
Molekula nikotinamid adenin dinukleotid je pogost organski molekularni kofaktor in se imenuje tudi koencim. Pogosto sodeluje v reakcijah, ki zahtevajo prenos atomov vodika ali ionov. Koencimi in anorganski kofaktorji bodo morda potrebni, da encim deluje, in če jih ni dovolj, bo celotna hitrost reakcije počasna.
Kemikalije, ki pomagajo pri kemijskih reakcijah: Substrati
Vsak encim ima eno specifično funkcijo. Encima, ki molekulo fruktoze deli na dva dela, ni mogoče uporabiti za sproščanje kisika rdeče krvne celice. Za reakcijo morata biti prisotna tako encim kot substrat. Hitrost reakcije je lahko omejena s pomanjkanjem encima ali substrata.
Povedano drugače, če je v celici veliko substrata in premalo encimov, bo dodajanje več encima povečalo hitrost reakcije. Nasprotno, če je veliko encimov in premalo substrata, bo dodajanje substrata povečalo hitrost reakcije. Vendar dodajanje več substrata, kadar je veliko substrata in premalo encima (ali dodajanje več encima v nasprotni situaciji), ne bo povečalo hitrosti reakcije.
Hitrejše reakcijske stopnje
Dejanska hitrost reakcije, ki jo katalizira encim, se ne spremeni. To pomeni, da je čas od vezave substrata do sproščanja izdelka enak za vsako posamezno vrsto encima. Ko govorimo o pospeševanju delovanja encima, to pomeni povečanje števila encimov, ki aktivno sodelujejo v kemijskih reakcijah, tako da se skupno število reakcij poveča.
Na primer, če ni dovolj cink da se ujema z vsemi specifičnimi vrstami encimov, ki obdelujejo DNA v celici, bo dodajanje več cinka povečalo hitrost reakcije, tako da bo omogočilo, da bo več encimov aktivno.
Enako je z dodajanjem več substrata ali več encima: delovanje se pospeši tako, da več encimov omogoči katalizacijo kemičnih reakcij, ne s pospeševanjem katerega koli določenega encima.