Vad är kopplingen mellan enzymer och substrat?

Enzymer och substrat är relaterade på två viktiga sätt eftersom de ofta interagerar med varandra i många biologiska processer. Först är enzymer och substrat ofta specifika för varandra och har komplementformer som låter dem binda. För det andra kan enzymer förändra substrat genom att katalysera kemiska reaktioner eller modifiera strukturer. Tillsammans genomgår de transformationer, inklusive enzymsubstrat (ES) -komplexet, mellanstater och övergångstillstånd.

Det tros vara cirka 75 000 enzymer i människokroppen, av vilka många är specifika för vissa substrat. Enzymer och substrat binder till varandra associerar genom olika interaktioner, inklusive vätebindningar, hydrofoba interaktioner och kovalenta bindningar. Denna initiala bindning kallas en inducerad fitmodell, snarare än en lock-and-key-modell, eftersom varje molekyl förändras som svar på bindning med den andra molekylen för att bilda en ny tredimensionell form. Tillsammans utgör enzymet och substratet ES-komplexet, i vilket kemiska reaktioner kan uppstå.

Under en katalyserad reaktion samverkar enzymer och substrat för att ge nya produkter. Medan enzymet förblir oförändrat efter att reaktionen är avslutad, modifieras ofta substratet, ibland förändras fullständigt till en ny molekyl eller molekyler. Trots att det är oförändrat spelar enzymet en viktig roll i de kemiska reaktionerna som äger rum eftersom det sänker aktiveringsenergin för att reaktionen ska fortsätta. Detta betyder att energin som finns i enzymets och substratets kemiska interaktioner är tillräckligt för att övervinna reaktionens energihinder.

Under hela reaktionen passerar enzymer och substrat genom olika stadier. Vissa av dessa, kända som mellanstadier eller kemiska mellanprodukter, involverar bildning av nya, övergående molekyler. Enzymet kan stabilisera dessa och katalysera ytterligare reaktioner för att förändra dessa molekyler till de önskade produkterna.

Övergångstillstånd är andra komplex som bildas mellan enzymer och substrat som är otroligt kortlivade och högenergi. De förekommer ofta vid tidpunkten för bindningsbrott, reformering eller omarrangering i reaktionen. Enzymerna är ofta strukturerade för att minska energin i övergångstillstånd genom stabiliserande bindningar, och ofta är denna minskning av energi det som sänker reaktionsaktiveringsenergin.

Även om det finns många enzymsubstratpar, kan många enzymer motsvara flera substrat. I själva verket behövs många enzymer för att sammanfoga två substrat i en enda molekyl eller för att bryta ett enda substrat i två resulterande produktmolekyler. Det finns också många enzymer som inte är specifika, vilket innebär att de kan rikta in sig på mer än ett substrat, beroende på förhållanden i cellen.