Læringsmål
- Oplys de fem typiske mekanismer der anvendes af enzymer til at katalysere biologiske reaktioner
Nøglepunkter
- Enzymer er en særlig klasse af katalysatorer, der kan fremskynde biokemiske reaktioner.
- Enzymer er proteiner, der binder reaktanter, eller substrater, i områder, der kaldes aktive steder.
- Når enzymer binder sig, resulterer konformationsændringer i enzymer i en stabilisering af overgangstilstandskomplekset, hvilket sænker aktiveringsenergien for en reaktion.
Termer
- aktivt stedDet område i et enzym, hvor substratet binder sig.
- substratDen eller de reaktanter, der er involveret i en biokemisk reaktion, som katalyseres af et enzym.
- enzymEt kugleformet protein, der katalyserer en biologisk kemisk reaktion.
Syntetiske katalysatorer anvendes til at fremskynde en række industrielle processer og er afgørende for den kemiske fremstillingsindustri. Katalysatorer findes imidlertid også i naturen i form af enzymer. Enzymer er proteiner, der er i stand til at sænke aktiveringsenergien for forskellige biokemiske reaktioner. Det gør de ved at binde reaktanten/reaktanterne, kendt som substratet/substraterne, til et aktivt sted i enzymet. På det aktive sted kan substratet (substraterne) danne et aktiveret kompleks med lavere energi. Når reaktionen er afsluttet, forlader produktet/produkterne det aktive sted, så enzymet er frit til at katalysere flere reaktioner.
Den inducerede pasningsmodel
En model for enzymmekanisme kaldes den inducerede pasningsmodel. I denne model foreslås det, at bindingen af reaktanten, eller substratet, til enzymets aktive sted resulterer i en konformationsændring i enzymet. Denne ændring stabiliserer overgangstilstandskomplekset og sænker dermed aktiveringsenergien.
Måder, hvorpå enzymer katalyserer reaktioner
Enzymer kan katalysere reaktioner gennem en række forskellige mekanismer. Nogle af disse omfatter:
- Bindingsbelastning: enzymer kan destabilisere bindinger i substratet.
- Nærhed og orientering: konformationsændringer i enzymet ved substratbinding kan bringe reaktive grupper tættere på hinanden eller orientere dem, så de kan reagere.
- Protonedonorer og -acceptorer: tilstedeværelsen af sure eller basiske grupper kan påvirke bindingspolarisering og reaktionshastighed.
- Elektrostatisk katalyse: Elektrostatiske tiltrækninger mellem enzymet og substratet kan stabilisere det aktiverede kompleks.
- Kovalent katalyse: Kovalente bindinger til sidekæder eller cofaktorer kan sænke energien i overgangstilstanden.
Som sådan viser enzymer, at den evolutionære biologi har frembragt meget effektive katalysatorer.