Ποιες χημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα όταν ένας βιολογικός καταλύτης συνδυάζεται με το αντιδραστήριο για να σχηματίσει ένα ασταθές ενδιάμεσο;
1. Ο σχηματισμός του συμπλόκου ενζύμου-υποβληίου (σύμπλεγμα ES):
* Το ένζυμο και το υπόστρωμα αλληλεπιδρούν, σχηματίζοντας ένα μη ομοιοπολικό σύμπλεγμα μέσω ασθενών αλληλεπιδράσεων όπως οι δεσμοί υδρογόνου, οι δυνάμεις van der Waals και οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις. Αυτό το σύμπλεγμα ονομάζεται σύμπλεγμα ενζύμου-υποβρύου (σύμπλεγμα ES).
2. Σχηματισμός του ασταθούς ενδιάμεσης:
* Η ενεργή θέση του ενζύμου, μια συγκεκριμένη περιοχή με μοναδικό σχήμα και χημικές ιδιότητες, αλληλεπιδρά με το υπόστρωμα. Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να οδηγήσει σε:
* στέλεχος: Το ένζυμο στρεβλώνει το μόριο του υποστρώματος, καθιστώντας το πιο αντιδραστικό.
* εγγύτητα και προσανατολισμός: Το ένζυμο φέρνει τα μόρια του υποστρώματος πιο κοντά στον σωστό προσανατολισμό για την αντίδραση.
* Κατάλυση βάσης οξέος: Το ένζυμο παρέχει όξινες ή βασικές ομάδες που διευκολύνουν την αντίδραση.
* ομοιοπολική κατάλυση: Το ένζυμο σχηματίζει έναν προσωρινό ομοιοπολικό δεσμό με το υπόστρωμα, οδηγώντας σε ενδιάμεσο.
3. Σχηματισμός του προϊόντος:
* Το ασταθές ενδιάμεσο υποβάλλεται σε χημικό μετασχηματισμό, που διευκολύνεται από το ένζυμο. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό του προϊόντος.
4. Απελευθέρωση του προϊόντος:
* Το ένζυμο απελευθερώνει το προϊόν, αφήνοντας το ένζυμο αμετάβλητο και έτοιμο να καταλύσει μια άλλη αντίδραση.
Συνολική αντίδραση:
`` `
Enzyme + υπόστρωμα <=> σύμπλεγμα ενζύμου-υποβληθαίου <=> ασταθές ενδιάμεσο <=> Enzyme + Product
`` `
Σημείωση: Ο σχηματισμός του ασταθούς ενδιάμεσης είναι ένα κρίσιμο βήμα στην κατάλυση ενζύμων. Επιτρέπει στο ένζυμο να μειώσει την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης και να αυξήσει τον ρυθμό αντίδρασης.
Παράδειγμα:
* Λακτάση: Αυτό το ένζυμο διασπά τη λακτόζη σε γλυκόζη και γαλακτόζη. Το ένζυμο της λακτάσης σχηματίζει ένα σύμπλεγμα με λακτόζη. Αυτό το σύμπλεγμα υφίσταται μια αλλαγή διαμόρφωσης, με αποτέλεσμα ένα προσωρινό ομοιοπολικό ενδιάμεσο. Αυτό το ενδιάμεσο στη συνέχεια μετατρέπεται σε γλυκόζη και γαλακτόζη, τα οποία απελευθερώνονται από το ένζυμο.
Είναι σημαντικό να θυμάστε:
* Η κατάλυση ενζύμου είναι ιδιαίτερα συγκεκριμένη. Κάθε ένζυμο έχει ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα που μπορεί να καταλυθεί.
* Τα ένζυμα δεν καταναλώνονται στην αντίδραση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν επανειλημμένα.
* Ο σχηματισμός του ασταθούς ενδιάμεσου είναι ένα μεταβατικό βήμα και γρήγορα σπάει για να σχηματίσει το προϊόν.
