Περιεχόμενο
- Πώς λειτουργούν τα ένζυμα
- Χημικές ουσίες που βοηθούν χημικές αντιδράσεις: συμπαράγοντες
- Χημικές ουσίες που βοηθούν χημικές αντιδράσεις: Υποστρώματα
- Ταχύτεροι ρυθμοί αντίδρασης
Κάθε ένα από τα τρισεκατομμύρια των κυττάρων σας εξαρτάται από χιλιάδες χημικές αντιδράσεις. Οι χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο σώμα σας θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν σε δοκιμαστικό σωλήνα, αλλά συμβαίνουν πολύ αργότερα - πολύ αργά για να υποστηρίξουν τις δραστηριότητες ενός ζωντανού οργανισμού.
Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες μέσα σε ζωντανούς οργανισμούς που βοηθούν χημικές αντιδράσεις κατά μήκος. Η ικανότητά τους να λειτουργούν και η ταχύτητα με την οποία λειτουργούν επηρεάζονται από διάφορους παράγοντες. Μερικοί από αυτούς τους παράγοντες είναι άλλα χημικά.
Πώς λειτουργούν τα ένζυμα
Οι χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν τη διάσπαση και τον σχηματισμό δεσμών μεταξύ των ατόμων. Η διάσπαση των δεσμών των αρχικών χημικών ουσιών - των αντιδραστηρίων - παίρνει ενέργεια. Αυτό λέγεται ενέργεια ενεργοποίησης. Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που αρπάζουν τα αντιδραστήρια και προσανατολίζονται με τέτοιο τρόπο ώστε η ενεργότητα ενεργοποίησης να είναι χαμηλότερη. Τα αντιδραστήρια ονομάζονται επίσης υποστρώματα.
Ένα ένζυμο δρα για να δεσμεύει υποστρώματα σε συγκεκριμένες θέσεις που ονομάζονται ενεργές θέσεις. Οι ενεργές τοποθεσίες έχουν σχήμα που τους επιτρέπει να μανδαλώσουν σε συγκεκριμένα υποστρώματα. Το δεσμευμένο σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος διευκολύνει τα αντιδρώντα να σπάσουν τους δεσμούς τους και να σχηματίσουν νέα στο προϊόν.
Στη συνέχεια το προϊόν απελευθερώνεται από το ένζυμο.
Χημικές ουσίες που βοηθούν χημικές αντιδράσεις: συμπαράγοντες
Το σχήμα της ενεργού θέσης είναι αυτό που επιτρέπει στα ένζυμα να λειτουργούν. Εάν το ενεργό σημείο είναι παραμορφωμένο, το υπόστρωμα δεν δεσμεύεται και η αντίδραση δεν θα βοηθήσει μαζί. Ορισμένα ένζυμα απαιτούν είδη χημικών που ονομάζονται συμπαράγοντες για να υποθέσουν το σωστό σχήμα.
Οι συμπαράγοντες μπορούν να έχουν τη μορφή ανόργανων ατόμων ή οργανικών μορίων. Παραδείγματα συμπαράγοντες περιλαμβάνουν ένα άτομο ιονισμένου ψευδαργύρου - ένα που έχει χάσει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων - το οποίο είναι απαραίτητο στο ένζυμο αφυδρογονάση αλκοόλης, που χρησιμοποιείται για το μεταβολισμό του αλκοόλ.
Το μόριο δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμιδίου είναι ένας κοινός οργανικός μοριακός συμπαράγοντας και ονομάζεται επίσης συνένζυμο. Συμμετέχει συχνά σε αντιδράσεις που απαιτούν τη μεταφορά ατόμων ή ιόντων υδρογόνου. Τα συνένζυμα και οι ανόργανες συμπαράγοντες μπορεί να είναι απαραίτητα για να λειτουργήσει ένα ένζυμο και εάν δεν υπάρχουν αρκετά από αυτά, τότε ο συνολικός ρυθμός αντίδρασης θα είναι αργός.
Χημικές ουσίες που βοηθούν χημικές αντιδράσεις: Υποστρώματα
Κάθε ένζυμο έχει μία συγκεκριμένη λειτουργία. Ένα ένζυμο που χωρίζει ένα μόριο φρουκτόζης σε δύο μέρη δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απελευθέρωση οξυγόνου από ερυθρά αιμοσφαίρια. Για να συμβεί μια αντίδραση, τόσο το ένζυμο όσο και το υπόστρωμα πρέπει να υπάρχουν. Ο ρυθμός αντίδρασης μπορεί να περιοριστεί λόγω έλλειψης είτε ενζύμου είτε υποστρώματος.
Με άλλο τρόπο, αν υπάρχει πολύ υπόστρωμα σε ένα κύτταρο και όχι πολύ ένζυμο, η προσθήκη περισσότερων ενζύμων θα αυξήσει τον ρυθμό αντίδρασης. Αντιστρόφως, αν υπάρχει πολύ ένζυμο και όχι πολύ υπόστρωμα, η προσθήκη υποστρώματος θα αυξήσει τον ρυθμό αντίδρασης. Ωστόσο, η προσθήκη περισσότερου υποστρώματος όταν υπάρχει πολύ υπόστρωμα και όχι πολύ ένζυμο (ή προσθήκη περισσότερου ενζύμου στην αντίθετη περίπτωση) δεν θα αυξήσει τον ρυθμό αντίδρασης.
Ταχύτεροι ρυθμοί αντίδρασης
Η πραγματική ταχύτητα μιας καταλυόμενης από ένζυμο αντίδρασης δεν αλλάζει. Δηλαδή, ο χρόνος από τη σύνδεση του υποστρώματος προς την απελευθέρωση του προϊόντος είναι ο ίδιος για κάθε συγκεκριμένο τύπο ενζύμου. Όταν κάποιος μιλά για την επιτάχυνση της δράσης ενός ενζύμου, αυτό σημαίνει αύξηση του αριθμού των ενζύμων που συμμετέχουν ενεργά στις χημικές αντιδράσεις, έτσι ώστε ο συνολικός αριθμός αντιδράσεων να ανεβαίνει.
Για παράδειγμα, αν δεν υπάρχει αρκετός ψευδάργυρος για να ταιριάζει με ένα συγκεκριμένο τύπο ενζύμου επεξεργασίας DNA σε ένα κύτταρο, τότε η προσθήκη περισσότερου ψευδαργύρου θα αυξήσει τον ρυθμό αντίδρασης καθιστώντας δυνατή την ενεργοποίηση περισσότερων ενζύμων.
Το ίδιο με την προσθήκη περισσότερων υποστρωμάτων ή περισσότερων ενζύμων: Η δράση παίρνει επιταχύνει επιτρέποντας περισσότερα ένζυμα να καταλύουν τις χημικές αντιδράσεις, όχι με επιτάχυνση ενός συγκεκριμένου ενζύμου.