Hva er forbindelsen mellom enzymer og underlag?

Enzymer og underlag er relatert på to viktige måter fordi de ofte samvirker med hverandre i mange biologiske prosesser. For det første er enzymer og underlag ofte spesifikke for hverandre, og har komplementære former som lar dem binde seg. For det andre kan enzymer endre substrater ved å katalysere kjemiske reaksjoner eller modifisere strukturer. Sammen gjennomgår de transformasjoner, inkludert enzymsubstrat (ES) -komplekset, mellomstatene og overgangstilstandene.

Det antas å være rundt 75 000 enzymer i menneskekroppen, hvorav mange er spesifikke for visse underlag. Enzymer og substrater binder seg til hverandre og assosierer seg gjennom forskjellige interaksjoner, inkludert hydrogenbindinger, hydrofobe interaksjoner og kovalente bindinger. Denne innledende binding blir referert til som en indusert passformmodell, snarere enn en lås-og-nøkkelmodell, fordi hvert molekyl endres som svar på binding til det andre molekylet for å danne en ny tredimensjonal form. Til sammen utgjør enzymet og underlaget ES-komplekset, der kjemiske reaksjoner kan oppstå.

Under en katalysert reaksjon samvirker enzymer og underlag for å gi nye produkter. Mens enzymet forblir uendret etter at reaksjonen er fullført, modifiseres underlaget ofte, noen ganger endres det helt til et nytt molekyl eller molekyler. Til tross for at den er uendret, spiller enzymet en viktig rolle i de kjemiske reaksjonene som finner sted fordi det senker aktiveringsenergien for at reaksjonen skal fortsette. Dette betyr at energien som er tilstede i enzymets og underlagets kjemiske interaksjoner er nok til å overvinne reaksjonens energihindring.

Gjennom reaksjonen passerer enzymer og underlag gjennom forskjellige stadier. Noen av disse, kjent som mellomstadier eller kjemiske mellomprodukter, involverer dannelse av nye, forbigående molekyler. Enzymet er i stand til å stabilisere disse og katalysere ytterligere reaksjoner for å endre disse molekylene til de ønskede produktene.

Overgangstilstander er andre komplekser som dannes mellom enzymer og underlag som er utrolig kortvarig og høyenergi. De forekommer ofte i øyeblikket av bindingsbrudd, reformasjon eller omorganisering i reaksjonen. Enzymene er ofte strukturert for å redusere energien i overgangstilstandene gjennom stabiliserende bindinger, og ofte er denne reduksjonen i energi det som senker reaksjonens aktiveringsenergi.

Selv om det er mange enzymsubstratpar, kan mange enzymer tilsvare flere substrater. Faktisk er det nødvendig med mange enzymer for å feste to substrater sammen til et enkelt molekyl eller for å bryte et enkelt substrat i to resulterende produktmolekyler. Det er også mange enzymer som ikke er spesifikke, noe som betyr at de kan målrette mot mer enn ett underlag, avhengig av forhold i cellen.