Πώς ενζύμη καταλύει χημική αντίδραση;
1. Σύνδεση του υποστρώματος στον ενεργό ιστότοπο:
* Ειδικότητα: Κάθε ένζυμο έχει μια μοναδική ενεργή θέση, μια τρισδιάστατη τσέπη με συγκεκριμένο σχήμα και χημικό περιβάλλον. Αυτός ο ιστότοπος έχει σχεδιαστεί για να δεσμεύεται με ένα συγκεκριμένο μόριο που ονομάζεται υπόστρωμα.
* Μοντέλο προσαρμογής: Το ένζυμο και το υπόστρωμα δεν ταιριάζουν τέλεια μαζί αρχικά. Όταν το υπόστρωμα δεσμεύεται, η ενεργή θέση αλλάζει ελαφρώς το σχήμα για να ταιριάζει στο υπόστρωμα πιο άνετα, όπως ένα γάντι που προσαρμόζεται σε ένα χέρι. Αυτή η επαγόμενη προσαρμογή βοηθά στη θέση του υποστρώματος βέλτιστα για την αντίδραση.
2. Σχηματισμός της κατάστασης μετάβασης:
* Ενεργοποίηση ενεργοποίησης: Το ένζυμο διευκολύνει την αντίδραση μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης, η οποία είναι η ενέργεια που απαιτείται για την έναρξη της αντίδρασης. Αυτό το κάνει σταθεροποιώντας την κατάσταση μετάβασης, ένα ασταθές ενδιάμεσο ενδιάμεσο, υψηλής ενέργειας που πρέπει να επιτευχθεί για την αντίδραση.
* σταθεροποίηση: Τα ένζυμα χρησιμοποιούν διάφορους μηχανισμούς για να μειώσουν την ενέργεια ενεργοποίησης:
* εγγύτητα και προσανατολισμός: Η ενεργή θέση φέρνει τα μόρια του υποστρώματος κοντά στο σωστό προσανατολισμό για την αντίδραση.
* στέλεχος: Ο ενεργός τόπος μπορεί να εφαρμόσει άγχος στο υπόστρωμα, παραμορφώνοντας τους δεσμούς του και διευκολύνοντας τη διάσπαση.
* Κατάλυση βάσης οξέος: Τα υπολείμματα ενζύμου μπορούν να δώσουν ή να δεχτούν πρωτόνια (Η+) για να βοηθήσουν να σπάσουν ή να σχηματίσουν ομόλογα.
* ομοιοπολική κατάλυση: Το ένζυμο μπορεί να σχηματίσει προσωρινά ομοιοπολικούς δεσμούς με το υπόστρωμα, διευκολύνοντας το σπάσιμο και τη διαμόρφωση των δεσμών.
3. Έκδοση προϊόντος:
* Σχηματισμός προϊόντος: Μόλις επιτευχθεί η κατάσταση μετάβασης, η αντίδραση προχωρά γρήγορα, σχηματίζοντας το προϊόν.
* Έκδοση προϊόντος: Το ένζυμο απελευθερώνει το προϊόν από το ενεργό της τοποθεσία. Το ένζυμο είναι πλέον έτοιμο να δεσμεύσει ένα άλλο υπόστρωμα και να καταλύει ξανά την αντίδραση.
Συνοπτικά:
* Τα ένζυμα είναι ιδιαίτερα ειδικά και αποτελεσματικοί καταλύτες που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις.
* Επιτυγχάνουν αυτό μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης, κυρίως με τη σταθεροποίηση της μεταβατικής κατάστασης.
* Αυτή η σταθεροποίηση περιλαμβάνει διάφορους μηχανισμούς όπως η εγγύτητα, η καταπόνηση, η κατάλυση με βάση την όξινη βάση και η ομοιοπολική κατάλυση.
* Τα ένζυμα παραμένουν αμετάβλητα καθ 'όλη τη διάρκεια της διαδικασίας και μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για πολλαπλές αντιδράσεις.
Παραδείγματα:
* Λακτάση: Σπάστε τη λακτόζη (ζάχαρη γάλακτος) σε απλούστερα σάκχαρα.
* πολυμεράση DNA: Αντιγράφει το DNA κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης.
* Pepsin: Σπάει τις πρωτεΐνες στο στομάχι.
Σημείωση: Ενώ τα ένζυμα είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά, η δραστικότητα τους μπορεί να επηρεαστεί από παράγοντες όπως η θερμοκρασία, το ρΗ και η παρουσία αναστολέων.
