Vad är enzymets roll i ämnesomsättningen?

Metabolism avser varje kemisk process som sker inom eller mellan celler. Det finns två typer av ämnesomsättning: Anabolism, där mindre molekyler syntetiseras för att göra större; och katabolism, där större molekyler bryts ned till mindre. De flesta kemiska reaktioner i celler kräver en katalysator för att komma igång. Enzymer, som är stora proteinmolekyler som finns i kroppen, ger den perfekta katalysatorn eftersom de kan ändra kemikalierna i cellerna utan att förändra sig själva.

Metabolism är ett paraplybegrepp som hänvisar till alla cellulära processer som involverar en kemisk reaktion. Glykolys är ett exempel på en katabolisk cellulär process; i denna process bryts glukos ner till pyruvat. När syre och väte kombineras för att bilda vatten i slutet av elektrontransportkedjan, är det ett exempel på en anabol process där mindre molekyler kombineras för att skapa en större molekyl.

De flesta kemiska reaktioner i celler sker inte spontant. Istället behöver de en katalysator för att komma igång. I många fall kan värme vara en katalysator, men detta är ineffektivt eftersom värme inte kan appliceras på molekyler på ett kontrollerat sätt. Således kräver de flesta kemiska reaktioner interaktion med ett enzym. Enzymer binder med särskilda reaktanter tills den kemiska reaktionen inträffar och frigör sig sedan. Enzymerna själva förändras inte av den kemiska reaktionen.

Enzymer binder inte urskiljbart till molekyler; istället är varje enzym utformat för att endast binda till en viss molekyl, känd som substratet. På substratet finns en vikad grupp av polypeptidkedjor, som bildar ett spår. Rätt enzym kommer att ha en liknande grupp av polypeptidkedjor, vilket gör det möjligt att binda till substratet. Andra enzymer kommer att innehålla polypeptidkedjor som inte matchar.

År 1894 kallade forskaren Emil Fischer denna modell för lås-och-nyckelmodellen eftersom enzymet och substratet passar ihop som en nyckel i ett lås. Enligt ett avsnitt om metabolism publicerat av Titan Education är detta inte helt korrekt eftersom vissa enzymer bryts upp ojämnt i slutet av den katalytiska processen.

Ett exempel på ett enzym som passar lås- och nyckelmodellen är sucrase. Sucrase innehåller polypeptidkedjor som gör det möjligt att binda till sackaros. När sukras och sackaros binder, reagerar de med vatten och sackaros bryts ner till glukos och fruktos. Enzymet frigörs sedan och kan återanvändas för att bryta ner en annan molekyl sackaros.

Pankreaslipas fungerar som en katalysator för att bryta ner triglycerider. Till skillnad från sackaros bryts triglycerider inte jämnt ner i två molekyler av olika ämnen. Istället bryts triglycerider ned i två monoglycerider och en fettsyra.