Oppimistavoite
- Luettele viisi tyypillistä mekanismia. joita entsyymit käyttävät katalysoidakseen biologisia reaktioita
Keskeiset kohdat
- Ensiymit ovat erityinen katalyyttien luokka, joka voi nopeuttaa biokemiallisia reaktioita.
- Ensiymit ovat proteiineja, jotka sitovat reaktioaineita eli substraatteja alueille, joita kutsutaan aktiivisiksi alueiksi.
- Sitoutumisen yhteydessä entsyymien konformaatiomuutokset johtavat siirtymätilakompleksin stabiloitumiseen, mikä alentaa reaktion aktivaatioenergiaa.
Termit
- aktiivinen paikka Alue entsyymissä, johon substraatti sitoutuu.
- substraattiEnsyymin katalysoimaan biokemialliseen reaktioon osallistuva(t) reaktantti(t).
- entsyymiGlobulaarinen proteiini, joka katalysoi biologista kemiallista reaktiota.
Synteettisiä katalyyttejä käytetään erilaisten teollisten prosessien kiihdyttämisessä, ja ne ovat ratkaisevassa asemassa kemian teollisuudessa. Katalyyttejä löytyy kuitenkin myös luonnosta entsyymien muodossa. Entsyymit ovat proteiineja, jotka pystyvät alentamaan erilaisten biokemiallisten reaktioiden aktivaatioenergiaa. Ne tekevät tämän sitomalla reagoivan aineen (reagoivat aineet) eli substraatin (substraatit) entsyymissä olevaan aktiiviseen kohtaan. Aktiivisessa kohdassa substraatti(t) voi(vat) muodostaa aktivoituneen kompleksin alhaisemmalla energialla. Kun reaktio on päättynyt, tuote(t) poistuu(vat) aktiivisesta kohdasta, joten entsyymi on vapaa katalysoimaan lisää reaktioita.
Indusoidun sopivuuden malli
Ensimmäistä entsyymimekanismin mallia kutsutaan indusoidun sopivuuden malliksi. Tässä mallissa ehdotetaan, että reagoivan aineen eli substraatin sitoutuminen entsyymin aktiiviseen kohtaan johtaa entsyymin konformaatiomuutokseen. Tämä muutos stabiloi siirtymätilakompleksia ja siten alentaa aktivaatioenergiaa.
Miten entsyymit katalysoivat reaktioita
Ensiymit voivat katalysoida reaktioita useilla eri mekanismeilla. Joitakin näistä ovat:
- Sidosten rasitus: entsyymit voivat horjuttaa substraatin sisällä olevia sidoksia.
- Läheisyys ja orientaatio: entsyymin konformaatiomuutokset substraatin sitoutuessa voivat tuoda reaktiivisia ryhmiä lähemmäs toisiaan tai orientoida ne niin, että ne voivat reagoida.
- Protoninluovuttajat ja -akseptorit: happamien tai emäksisten ryhmien läsnäolo voi vaikuttaa sidosten polarisaatioon ja reaktionopeuteen.
- Elektrostaattinen katalyysi: sähköstaattinen vetovoima entsyymin ja substraatin välillä voi vakauttaa aktivoitunutta kompleksia.
- Kovalenttinen katalyysi: kovalenttinen sitoutuminen sivuketjuihin tai kofaktoreihin voi alentaa siirtymätilan energiaa.
Sellaistenaan entsyymit ovat osoitus siitä, että evoluutiobiologia on synnyttänyt erittäin tehokkaita katalysaattoreita.