Qual é a conexão entre enzimas e substratos?
Enzimas e substratos estão relacionados de duas maneiras principais, porque interagem frequentemente entre si em muitos processos biológicos. Primeiro, enzimas e substratos geralmente são específicos um do outro, possuindo formas complementares que lhes permitem se ligar. Segundo, as enzimas podem alterar os substratos catalisando reações químicas ou modificando estruturas. Juntos, eles sofrem transformações, incluindo o complexo de substrato enzimático (ES), estados intermediários e estados de transição.
Pensa-se que existam cerca de 75.000 enzimas no corpo humano, muitas das quais são específicas para certos substratos. Enzimas e substratos se ligam entre si através de várias interações, incluindo ligações de hidrogênio, interações hidrofóbicas e ligações covalentes. Essa ligação inicial é referida como um modelo de ajuste induzido, em vez de um modelo de bloqueio e chave, porque cada molécula muda em resposta à ligação com a outra molécula para formar uma nova forma tridimensional. Juntos, a enzima e o substrato compõem o complexo ES, no qual podem ocorrer reações químicas.
Durante uma reação catalisada, enzimas e substratos interagem para produzir novos produtos. Embora a enzima permaneça inalterada após a conclusão da reação, o substrato é frequentemente modificado, algumas vezes transformando-se completamente em uma ou mais moléculas. Apesar de permanecer inalterada, a enzima desempenha um papel importante nas reações químicas que ocorrem porque reduz a energia de ativação para a reação prosseguir. Isso significa que a energia presente nas interações químicas da enzima e do substrato é suficiente para superar o obstáculo energético da reação.
Durante a reação, enzimas e substratos passam por diferentes estágios. Alguns deles, conhecidos como estágios intermediários ou intermediários químicos, envolvem a formação de novas moléculas transitórias. A enzima é capaz de estabilizá-los e catalisar reações adicionais para alterar essas moléculas nos produtos desejados.
Os estados de transição são outros complexos formados entre enzimas e substratos que são incrivelmente de curta duração e alta energia. Ocorrem frequentemente no momento da quebra, reforma ou rearranjo da reação na reação. As enzimas costumam ser estruturadas para reduzir a energia dos estados de transição por meio de ligações estabilizadoras, e essa redução na energia é o que reduz a energia de ativação da reação.
Embora existam muitos pares de substratos enzimáticos, muitas enzimas podem corresponder a múltiplos substratos. De fato, são necessárias muitas enzimas para unir dois substratos em uma única molécula ou para quebrar um único substrato em duas moléculas de produto resultantes. Também existem muitas enzimas inespecíficas, o que significa que elas podem atingir mais de um substrato, dependendo das condições da célula.