Кожен з трильйонів клітин вашого тіла залежить від тисяч хімічних реакцій. Хімічні реакції, що відбуваються всередині вашого тіла, можуть проходити в пробірці, але вони відбуватимуться набагато повільніше - занадто повільно, щоб підтримати діяльність живого організму.
Ферменти це білки в живих організмах, які допомагають хімічним реакціям. На їх здатність функціонувати та швидкість, з якою вони працюють, впливає кілька факторів. Деякі з цих факторів - це інші хімічні речовини.
Як працюють ферменти
Хімічні реакції передбачають розрив і утворення зв’язків між атомами. Розрив зв’язків початкових хімічних речовин - реагентів - вимагає енергії. Це називається енергією активації. Ферменти - це білки, які захоплюють реагенти і орієнтують їх таким чином, що енергія активації нижча. Реагенти також називаються основи.
Фермент діє для зв’язування субстратів у певних місцях, які називаються активними центрами. Активні сайти сформовані таким чином, що дозволяють їм фіксуватися на певних основах. Зв’язаний фермент-субстратний комплекс полегшує реагентам розрив зв’язків та утворення нових у продукті.
Потім продукт звільняється від ферменту.
Хімічні речовини, які допомагають хімічним реакціям: кофактори
Форма активного центру - це те, що дозволяє ферментам працювати. Якщо активний сайт спотворений, субстрат не буде зв’язуватися, і реакція не допоможе. Деякі ферменти потребують видів хімічних речовин, які називаються кофакторами, для набуття належної форми.
Кофактори можуть бути у формі неорганічних атомів або органічних молекул. Приклади кофакторів включають іонізований атом цинку, який втратив пару електронів, необхідний у ферменті алкогольдегідрогенази, який використовується для метаболізму алкоголю.
Молекула нікотинаміду адениндинуклеотид є загальним органічним молекулярним кофактором, і його також називають коферменту. Він часто бере участь у реакціях, що вимагають перенесення атомів або іонів водню. Для роботи ферменту можуть знадобитися коферменти та неорганічні кофактори, і якщо їх недостатньо, то загальна швидкість реакції буде повільною.
Хімічні речовини, які допомагають хімічним реакціям: Субстрати
Кожен фермент має одну специфічну функцію. Фермент, який розщеплює молекулу фруктози на дві частини, не може бути використаний для виділення кисню з червоні кров'яні тільця. Щоб відбулася реакція, повинні бути присутніми як фермент, так і субстрат. Швидкість реакції може бути обмежена дефіцитом або ферменту, або субстрату.
Іншими словами, якщо в клітині багато субстрату і мало ферменту, додавання більше ферменту збільшить швидкість реакції. І навпаки, якщо ферменту багато, а субстрату небагато, додавання субстрату збільшить швидкість реакції. Однак додавання більше субстрату, коли субстрату багато, а ферменту недостатньо (або додавання більше ферменту в протилежній ситуації) не збільшить швидкість реакції.
Швидший рівень реакції
Фактична швидкість ферментованої ферментом реакції не змінюється. Тобто час від зв’язування субстрату до вивільнення продукту однаковий для кожного конкретного типу ферменту. Коли говорять про прискорення дії ферменту, то мають на увазі збільшення кількості ферментів, які беруть активну участь у хімічних реакціях, щоб загальна кількість реакцій зростала.
Наприклад, якщо цього не вистачає цинку щоб відповідати усьому певному типу ферменту, що обробляє ДНК, у клітині, тоді додавання більшої кількості цинку збільшить швидкість реакції, зробивши можливим активність більшої кількості ферментів.
Те саме з додаванням більшої кількості субстрату або більше ферменту: дія прискорюється, дозволяючи більшій кількості ферментів каталізувати хімічні реакції, а не прискорюючи якийсь окремий фермент.