Під метаболізмом розуміється будь-який хімічний процес, що відбувається всередині або між клітинами. Існує два типи метаболізму: анаболізм, де менші молекули синтезуються для отримання більших; і катаболізм, де більші молекули розщеплюються на менші. Більшість хімічних реакцій всередині клітин вимагають каталізатора для початку. Ферменти, які є великими молекулами білка, що знаходяться в організмі, забезпечують ідеальний каталізатор, оскільки вони можуть змінювати хімічні речовини в клітинах, не змінюючи себе.
Пояснення метаболізму
Метаболізм - загальний термін, що стосується будь-якого клітинного процесу, що включає хімічну реакцію. Гліколіз є прикладом катаболічного клітинного процесу; в цьому процесі глюкоза розщеплюється на піруват. Коли кисень і водень з’єднуються, утворюючи воду в кінці ланцюга переносу електронів, це приклад анаболічного процесу, коли менші молекули об’єднуються, утворюючи більшу молекулу.
Ферменти як каталізатори
Більшість хімічних реакцій всередині клітин не відбуваються спонтанно. Натомість їм потрібен каталізатор, щоб їх розпочати. У багатьох випадках тепло може бути каталізатором, але це неефективно, оскільки тепло неможливо регульовано подавати до молекул. Таким чином, більшість хімічних реакцій вимагають взаємодії з ферментом. Ферменти зв’язуються з певними реагентами до хімічної реакції, а потім звільняються. Самі ферменти не змінюються хімічною реакцією.
Модель замка та ключа
Ферменти не зв’язуються без розбору з молекулами; натомість кожен фермент призначений зв’язуватись лише з певною молекулою, відомою як субстрат. На підкладці є складена група поліпептидних ланцюгів, які утворюють канавку. Правильний фермент матиме подібну групу поліпептидних ланцюгів, що дозволяє йому зв’язуватися з субстратом. Інші ферменти будуть містити поліпептидні ланцюги, які не збігаються.
У 1894 р. Вчений Еміль Фішер назвав цю модель замковою, оскільки фермент і субстрат збігаються, як ключ у замку. Згідно з уривком про метаболізм, опублікованим Titan Education, це не зовсім точно, оскільки деякі ферменти розпадаються нерівномірно в кінці каталітичного процесу.
Приклад
Одним із прикладів ферменту, що відповідає моделі замків і ключів, є сахараза. Сукраза містить поліпептидні ланцюги, що дозволяють їй зв’язуватися з сахарозою. Як тільки сахараза та сахароза зв’язуються, вони реагують з водою, і сахароза розпадається на глюкозу та фруктозу. Потім фермент звільняється і може бути використаний повторно для розщеплення іншої молекули сахарози.
Нерівномірний розпад
Панкреатична ліпаза діє як каталізатор для розщеплення тригліцеридів. На відміну від сахарози, тригліцериди не розпадаються рівномірно на дві молекули різних речовин. Натомість тригліцериди розпадаються на два моногліцериди та одну жирну кислоту.