Co je enzymová katalýza?
Enzymatická katalýza je proces, při kterém enzym reaguje s jinou molekulou, známou jako substrát. Tato katalýza chemických reakcí snižuje aktivační energii (Ea), která potom poskytuje dostatek energie pro reaktivní molekuly, aby vytvořily novou látku. Enzym se váže k substrátu a mění molekulu na nový produkt. Na rozdíl od substrátu zůstává enzym po procesu nezměněn a je schopen provádět více takových procesů. Další úlohou enzymů je stabilizovat chemické reakce a působit jako katalyzátory.
Katalyzátor má schopnost zůstat v celku, zatímco zvyšuje rychlost chemické reakce. Umělé katalyzátory mohou provádět podobné chemické reakce; nejsou však tak silné a nemohou konkurovat rychlosti zrychlení, ke které dochází při katalýze přírodních enzymů. Enzymatická katalýza u lidí obvykle probíhá při teplotě asi 37 stupňů Celsia (99 stupňů Fahrenheita).
Enzymy, které se skládají z řetězců aminokyselin, mají trojrozměrný tvar, který lze snadno změnit vysokými teplotami a nerovnováhou v potenciálním vodíku, známým také jako rovnováha pH. Některé chemikálie, volné radikály a těžké kovy mohou také změnit tvar enzymů a narušovat enzymatickou katalýzu. Pokud enzym ztratí svůj tvar, není již schopen provádět katalýzu biochemických reakcí.
Nejoblíbenějším modelem enzymové katalýzy je indukovaný fit model, ve kterém substrát blokuje s malou aktivní oblastí na enzymu, známou jako aktivní místo. Po dokončení vazby se z aktivní oblasti uvolní nový produkt. Během procesu spojování se enzym mírně mění ve tvaru, ale jakmile se uvolní nový produkt, je tento enzym připraven k další chemické reakci.
Diferenciální a rovnoměrná vazba jsou primární způsoby, jak k vazbě dochází. Diferenciální vazba sestává pouze ze silné přechodné vazby. Jednotná vazba na druhé straně zahrnuje vazbu jak silného substrátu, tak přechodného stavu. Oba mechanismy mohou nastat, jsou-li přítomny malé nevázané enzymy.
Diferenciální vazba je však nezbytná pro snížení Ea, když jsou enzymy nasycené, jinými slovy, mají vysokou afinitu, což je nejběžnější mechanismus, protože většina enzymů pracuje tímto způsobem. Po vytvoření vazby je energie přechodného stavu snížena a je zajištěna alternativní cesta pro uskutečnění chemické reakce. Tím je enzymatická katalýza schopna zůstat stabilní.