Was ist die Verbindung zwischen Enzymen und Substraten?

Enzyme und Substrate sind auf zwei wichtige Arten verwandt, da sie in vielen biologischen Prozessen häufig miteinander interagieren. Erstens sind Enzyme und Substrate häufig spezifisch für einander und besitzen kostenlose Formen, die es ihnen ermöglichen, zu binden. Zweitens können Enzyme Substrate durch Katalysieren chemischer Reaktionen oder modifizierende Strukturen verändern. Zusammen werden sie Transformationen, einschließlich des Enzymsubstratkomplexes (ES), Zwischenzustände und Übergangszustände. Enzyme und Substrate binden durch verschiedene Wechselwirkungen aneinander, einschließlich Wasserstoffbrückenbindungen, hydrophobe Wechselwirkungen und kovalenten Bindungen. Diese anfängliche Bindung wird eher als induziertes FIT-Modell als als Lock-and-Key-Modell bezeichnet, da sich jedes Molekül in der Reaktion auf die Bindung mit dem anderen Molekül ändert, um eine neue dreidimensionale Form zu bilden. Zusammen das Enzym und die SubstanzDie Geschwindigkeit umfasst den ES -Komplex, in dem chemische Reaktionen auftreten können.

Während einer katalysierten Reaktion interagieren Enzyme und Substrate, um neue Produkte zu ergeben. Während das Enzym nach Abschluss der Reaktion unverändert bleibt, wird das Substrat häufig modifiziert und wechselt manchmal vollständig in ein neues Molekül oder Moleküle. Obwohl das Enzym unverändert bleibt, spielt es eine wichtige Rolle bei den chemischen Reaktionen, da es die Aktivierungsenergie senkt, damit die Reaktion fortgesetzt wird. Dies bedeutet, dass die in den chemischen Wechselwirkungen des Enzyms und des Substrat vorhandene Energie ausreicht, um die Energiehürze der Reaktion zu überwinden.

Während der Reaktion gehen Enzyme und Substrate durch verschiedene Stadien. Einige davon, die als Zwischenstadien oder chemische Zwischenprodukte bekannt sind, beinhalten die Bildung neuer transienter Moleküle. Das Enzym kann diese stabilisieren und weitere Reaktionen auf C katalysierenHange diese Moleküle in die gewünschten Produkte.

Übergangszustände sind andere Komplexe zwischen Enzymen und Substraten, die unglaublich kurzlebig und energiegeladen sind. Sie treten häufig zum Zeitpunkt des Anleihebruchs, der Reformation oder der Umlagerung der Reaktion auf. Die Enzyme sind häufig strukturiert, um die Energie der Übergangszustände durch Stabilisierungsbindungen zu verringern, und häufig senkt diese Verringerung der Energie die Aktivierungsenergie der Reaktion.

Obwohl es viele Enzymsubstratpaare gibt, können viele Enzyme mehreren Substraten entsprechen. Tatsächlich werden viele Enzyme benötigt, um zwei Substrate in ein einzelnes Molekül zusammenzuschließen oder ein einzelnes Substrat in zwei resultierende Produktmoleküle zu unterteilen. Es gibt auch viele Enzyme, die nicht spezifisch sind, was bedeutet, dass sie abhängig von den Bedingungen innerhalb der Zelle mehr als ein Substrat ansprechen können.