Leerdoel
- Lijst de vijf typische mechanismen die door enzymen worden gebruikt om biologische reacties te katalyseren
Kernpunten
- Enzymen zijn een speciale klasse van katalysatoren die biochemische reacties kunnen versnellen.
- Enzymen zijn eiwitten die reactanten, of substraten, binden in gebieden die actieve sites worden genoemd.
- Bij binding resulteren conformatieveranderingen in enzymen in stabilisatie van het complex van de overgangstoestand, waardoor de activeringsenergie van een reactie wordt verlaagd.
Termen
- actieve plaatsHet gebied binnen een enzym waar het substraat bindt.
- substraatDe reactant(en) die betrokken is (zijn) bij een biochemische reactie die door een enzym wordt gekatalyseerd.
- enzymEen bolvormig eiwit dat een biologische chemische reactie katalyseert.
Synthetische katalysatoren worden gebruikt om een verscheidenheid van industriële processen te versnellen en zijn van cruciaal belang voor de chemische productie-industrie. Katalysatoren komen echter ook in de natuur voor in de vorm van enzymen. Enzymen zijn eiwitten die in staat zijn de activeringsenergie voor diverse biochemische reacties te verlagen. Zij doen dit door de reactant(en), substraat(en) genoemd, te binden aan een actieve plaats in het enzym. Op de actieve plaats kan (kunnen) het (de) substraat(en) bij lagere energie een geactiveerd complex vormen. Zodra de reactie is voltooid, verlaat (verlaten) het (de) product(en) de actieve plaats, zodat het enzym vrij is om meer reacties te katalyseren.
Het geïnduceerde-pasvorm-model
Een model van het enzymmechanisme wordt het geïnduceerde-pasvorm-model genoemd. Dit model stelt voor dat de binding van de reactant, of het substraat, aan de actieve site van het enzym resulteert in een conformatieverandering van het enzym. Deze verandering stabiliseert het complex van de overgangstoestand, en verlaagt aldus de activeringsenergie.
Ways that Enzymes Catalyze Reactions
Enzymen kunnen reacties katalyseren via een verscheidenheid van mechanismen. Enkele daarvan zijn:
- Bondspanning: enzymen kunnen bindingen in het substraat destabiliseren.
- Nabijheid en oriëntatie: conformatieveranderingen in het enzym bij het binden van het substraat kunnen reactieve groepen dichter bij elkaar brengen of ze oriënteren zodat ze kunnen reageren.
- Proton donors en acceptors: de aanwezigheid van zure of basische groepen kan de polarisatie van bindingen en de reactiesnelheid beïnvloeden.
- Electrostatische katalyse: elektrostatische attracties tussen het enzym en het substraat kunnen het geactiveerde complex stabiliseren.
- Covalente katalyse: covalente binding aan zijketens of cofactoren kan de energie van de overgangstoestand verlagen.
Zo laten enzymen zien dat de evolutionaire biologie zeer effectieve katalysatoren heeft voortgebracht.