Зміст
- Як працюють ферменти
- Хімічні речовини, які допомагають хімічним реакціям: кофактори
- Хімічні речовини, які допомагають хімічним реакціям: субстрати
- Швидші ставки реакцій
Кожен ваш трильйон клітин має три тисячі хімічних реакцій. Хімічні реакції, що відбуваються всередині вашого організму, можуть відбуватися в пробірці, але вони відбуваються набагато повільніше - занадто повільно, щоб підтримувати діяльність живого організму.
Ферменти - це білки всередині живих організмів, які допомагають хімічним реакціям. На їх здатність функціонувати та швидкість, з якою вони працюють, впливає кілька факторів. Деякі з цих факторів - інші хімічні речовини.
Як працюють ферменти
Хімічні реакції передбачають розрив та утворення зв’язків між атомами. Розривання зв'язків початкових хімічних речовин - реагентів - забирає енергію. Це називається енергією активації. Ферменти - це білки, які захоплюють реагенти і орієнтують їх таким чином, щоб енергія активації була меншою. Реакції також називають субстратами.
Фермент діє на зв'язування субстратів у конкретних місцях, званих активними сайтами. Активні сайти мають форму таким чином, що дозволяє їм застібати на конкретні підкладки. Зв'язаний фермент-субстрат комплекс полегшує реагентам розривати свої зв’язки та утворювати нові у продукті.
Потім продукт звільняється від ферменту.
Хімічні речовини, які допомагають хімічним реакціям: кофактори
Форма активного сайту - це те, що дозволяє ферментам працювати. Якщо активна ділянка спотворена, субстрат не зв’яжеться і реакція не допоможе. Для отримання належної форми для деяких ферментів потрібні види хімічних речовин, які називаються кофакторами.
Кофактори можуть бути у вигляді неорганічних атомів або органічних молекул. Приклади кофакторів включають іонізований атом цинку - той, що втратив пару електронів - необхідний ферменту алкогольдегідрогенази, який використовується для метаболізації алкоголю.
Молекула нікотинаміду-аденіну-динуклеотиду є звичайним органічним молекулярним кофактором, його також називають коферментом. Він часто бере участь у реакціях, які потребують перенесення атомів водню або іонів водню. Коферменти та неорганічні кофактори можуть бути необхідними для роботи ферменту, і якщо їх недостатньо, то загальна швидкість реакції буде повільною.
Хімічні речовини, які допомагають хімічним реакціям: субстрати
Кожен фермент має одну специфічну функцію. Фермент, який розщеплює молекулу фруктози на дві частини, не може бути використаний для вивільнення кисню з еритроцитів. Щоб відбулася реакція, повинні бути присутніми і фермент, і субстрат. Швидкість реакції може бути обмежена дефіцитом ні ферменту, ні субстрату.
По-іншому, якщо в клітині багато субстрату і не так багато ферменту, додавання більше ферменту збільшить швидкість реакції. І навпаки, якщо там багато ферменту і не багато субстрату, додавання субстрату збільшить швидкість реакції. Однак додавання більшої кількості субстрату, коли є багато субстрату і не так багато ферменту (або додавання більшої кількості ферменту в протилежному випадку) не збільшить швидкість реакції.
Швидші ставки реакцій
Фактична швидкість реакції, каталізованої ферментом, не змінюється. Тобто час від зв’язування субстрату до вивільнення продукту однаковий для кожного конкретного типу ферменту. Якщо говорити про прискорення дії ферменту, то це означає збільшення кількості ферментів, які активно беруть участь у хімічних реакціях, щоб загальна кількість реакцій зростала.
Наприклад, якщо в клітині не вистачає цинку, щоб відповідати всім певним типом ферменту, що переробляє ДНК, то додавання більше цинку збільшує швидкість реакції, роблячи можливим активність більшої кількості ферментів.
Те ж саме з додаванням більшої кількості субстрату або більше ферменту: Дія посилюється, дозволяючи більше ферментів каталізувати хімічні реакції, а не прискорюючи жоден конкретний фермент.