Jaké je spojení mezi enzymy a substráty?

Enzymy a substráty souvisejí dvěma klíčovými způsoby, protože v mnoha biologických procesech často interagují.Za prvé, enzymy a substráty jsou často specifické pro sebe navzájem a mají bezplatné tvary, které jim umožňují vázat.Za druhé, enzymy mohou měnit substráty katalyzujícími chemické reakce nebo modifikační struktury.Společně podléhají transformacím, včetně komplexu enzymu substrátu (ES), meziproduktů a přechodných stavů.

V lidském těle se předpokládá, že v lidském těle je asi 75 000 enzymů, z nichž mnohé jsou specifické pro určité substráty.Enzymy a substráty se navzájem vážou a spojují prostřednictvím různých interakcí, včetně vodíkových vazeb, hydrofobních interakcí a kovalentních vazeb.Tato počáteční vazba je označována spíše jako indukovaný model FIT než model zámku a klíče, protože každá molekula se mění v reakci na vazbu s druhou molekulou za vzniku nového trojrozměrného tvaru.Společně enzym a substrát obsahují komplex ES, ve kterém mohou nastat chemické reakce.Zatímco enzym zůstává po dokončení reakce nezměněn, substrát je často modifikován a někdy se zcela mění na novou molekulu nebo molekuly.Navzdory zbývajícímu nezměněnému hraje enzym hlavní roli v chemických reakcích, které probíhají, protože snižuje aktivační energii pro pokračování reakce.To znamená, že energie přítomná v chemických interakcích enzymu a substrátu je dostatečná k překonání energetické překážky reakce.

Během reakce prochází enzymy a substráty různými stádii.Některé z nich, známé jako střední fáze nebo chemické meziprodukty, zahrnují tvorbu nových přechodných molekul.Enzym je schopen stabilizovat je a katalyzovat další reakce na změnu těchto molekul na požadované produkty.

Přechodové stavy jsou další komplexy vytvořené mezi enzymy a substráty, které jsou neuvěřitelně krátkodobé a vysokoenergetické.Často se vyskytují v okamžiku zlomení vazby, reformace nebo přeskupení v reakci.Enzymy jsou často strukturovány tak, aby snižovaly energii přechodných stavů stabilizačními vazbami, a toto snížení energie často snižuje aktivační energii reakce..Ve skutečnosti je zapotřebí mnoho enzymů, aby se spojily dva substráty dohromady do jedné molekuly nebo k rozdělení jediného substrátu na dva výsledné molekuly produktu.Existuje také mnoho enzymů, které jsou nespecifické, což znamená, že se mohou zaměřit na více než jeden substrát, v závislosti na podmínkách v buňce.