Πώς η αντίδραση καταλύει το ένζυμο;
1. Δέσμευση υποστρώματος:
* Τα ένζυμα έχουν ένα συγκεκριμένο τρισδιάστατο σχήμα που ονομάζεται ενεργό σημείο. Αυτός ο ιστότοπος είναι συμπληρωματικός του σχήματος του μορίου που δρουν επάνω, που ονομάζεται υπόστρωμα.
* Το ένζυμο δεσμεύεται στο υπόστρωμα μέσω ασθενών αλληλεπιδράσεων (δεσμούς υδρογόνου, ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις, δυνάμεις van der Waals) που σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα ενζύμου-υποβρύου. Αυτή η δέσμευση φέρνει τα μόρια του υποστρώματος στον σωστό προσανατολισμό για να συμβεί η αντίδραση.
2. Μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης:
* Η ενεργός θέση του ενζύμου δημιουργεί ένα μικροπεριβάλλον που είναι ευνοϊκό για να προχωρήσει η αντίδραση. Μπορεί να το κάνει με διάφορους τρόπους:
* σταθεροποίηση της κατάστασης μετάβασης: Το ένζυμο αλληλεπιδρά με το υπόστρωμα με τρόπο που διευκολύνει το σχηματισμό της μεταβατικής κατάστασης, ένα υψηλής ενέργειας, ασταθές ενδιάμεσο που πρέπει να σχηματιστεί για να προχωρήσει η αντίδραση.
* Παροχή εναλλακτικών οδών αντίδρασης: Τα ένζυμα μπορούν μερικές φορές να παρέχουν εναλλακτικές οδούς αντίδρασης που απαιτούν λιγότερη ενέργεια για να φτάσουν στη μεταβατική κατάσταση.
* εγγύτητα και προσανατολισμός: Με τη δέσμευση των υποστρωμάτων, το ένζυμο τα φέρνει μαζί με τον σωστό προσανατολισμό για να γίνει η αντίδραση. Αυτό αυξάνει την πιθανότητα επιτυχημένων συγκρούσεων μεταξύ των μορίων.
3. Σχηματισμός και απελευθέρωση προϊόντων:
* Μόλις ολοκληρωθεί η αντίδραση, το ένζυμο απελευθερώνει το προϊόν και επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση, έτοιμο να δεσμεύσει σε άλλο μόριο υποστρώματος.
Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κατάλυση ενζύμου:
* Ειδικότητα: Κάθε ένζυμο καταλύει τυπικά μόνο μία ή μερικές αντιδράσεις, λόγω του συγκεκριμένου σχήματος της ενεργού θέσης του.
* Θερμοκρασία και ph: Τα ένζυμα έχουν βέλτιστη θερμοκρασία και ρΗ περιοχών στις οποίες λειτουργούν πιο αποτελεσματικά. Εκτός από αυτές τις περιοχές, η δραστηριότητά τους μειώνεται.
* συμπαράγοντες και συνένζυμα: Ορισμένα ένζυμα απαιτούν μη πρωτεϊνικά μόρια που ονομάζονται συμπαράγοντες ή συνένζυμα να λειτουργούν. Αυτά τα μόρια μπορούν να βοηθήσουν με τα υποστρώματα δέσμευσης, τη διευκόλυνση της αντίδρασης ή τη μεταφορά ηλεκτρονίων.
Παραδείγματα κατάλυσης ενζύμων:
* Λακτάση: Διακόπτει τη λακτόζη (ζάχαρη γάλακτος) σε γλυκόζη και γαλακτόζη.
* πολυμεράση DNA: Επαναλαμβάνει το DNA, αντιγράφοντας τον γενετικό κώδικα.
* Pepsin: Σπάει τις πρωτεΐνες στο στομάχι.
Συμπερασματικά, τα ένζυμα είναι εξαιρετικά αποδοτικοί καταλύτες που επιταχύνουν τις βιοχημικές αντιδράσεις παρέχοντας μια χαμηλότερη ενεργειακή οδό για να προχωρήσει η αντίδραση. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της συγκεκριμένης δέσμευσης υποστρώματος, της σταθεροποίησης της κατάστασης μετάβασης και της βελτιστοποίησης των συνθηκών αντίδρασης εντός της ενεργού θέσης.
