Ποια είναι η σύνδεση μεταξύ των ενζύμων και των υποστρωμάτων;

Τα ένζυμα και τα υποστρώματα σχετίζονται με δύο βασικούς τρόπους επειδή αλληλεπιδρούν συχνά μεταξύ τους σε πολλές βιολογικές διεργασίες.Πρώτον, τα ένζυμα και τα υποστρώματα είναι συχνά ειδικά μεταξύ τους, διαθέτοντας δωρεάν σχήματα που τους επιτρέπουν να δεσμεύουν.Δεύτερον, τα ένζυμα μπορούν να μεταβάλλουν τα υποστρώματα καταλύοντας χημικές αντιδράσεις ή τροποποιώντας τις δομές.Μαζί υποβάλλονται σε μετασχηματισμούς, συμπεριλαμβανομένου του ενζυμικού υποστρώματος (ES) σύμπλοκες, ενδιάμεσες καταστάσεις και μεταβατικών καταστάσεων

πιστεύεται ότι υπάρχουν περίπου 75.000 ένζυμα στο ανθρώπινο σώμα, πολλά από τα οποία είναι ειδικά για ορισμένα υποστρώματα.Τα ένζυμα και τα υποστρώματα δεσμεύονται μεταξύ τους που συνδέονται με διάφορες αλληλεπιδράσεις, συμπεριλαμβανομένων των δεσμών υδρογόνου, των υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων και των ομοιοπολικών δεσμών.Αυτή η αρχική δέσμευση αναφέρεται ως ένα επαγόμενο μοντέλο προσαρμογής, και όχι ένα μοντέλο κλειδώματος και κλειδιού, επειδή κάθε μόριο αλλάζει ως απόκριση σε δέσμευση με το άλλο μόριο για να σχηματίσει ένα νέο τρισδιάστατο σχήμα.Μαζί, το ένζυμο και το υπόστρωμα περιλαμβάνουν το σύμπλεγμα ES, στο οποίο μπορούν να εμφανιστούν χημικές αντιδράσεις.Ενώ το ένζυμο παραμένει αμετάβλητο μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης, το υπόστρωμα συχνά τροποποιείται, μερικές φορές αλλάζει εντελώς σε ένα νέο μόριο ή μόρια.Παρά την παραμονή αμετάβλητη, το ένζυμο διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στις χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα επειδή μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης για να προχωρήσει η αντίδραση.Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια που υπάρχει στις χημικές αλληλεπιδράσεις του ενζύμου και του υποστρώματος είναι αρκετή για να ξεπεραστεί το ενεργειακό εμπόδιο της αντίδρασης.Ορισμένα από αυτά, γνωστά ως ενδιάμεσα στάδια ή χημικά ενδιάμεσα, περιλαμβάνουν το σχηματισμό νέων, παροδικών μορίων.Το ένζυμο είναι σε θέση να σταθεροποιήσει αυτά και να καταλύσει περαιτέρω αντιδράσεις για να αλλάξει αυτά τα μόρια στα επιθυμητά προϊόντα.Συχνά εμφανίζονται τη στιγμή της θραύσης, της αναμόρφωσης ή της αναδιάταξης της αντίδρασης.Τα ένζυμα είναι συχνά δομημένα ώστε να μειώνουν την ενέργεια των μεταβατικών καταστάσεων μέσω σταθεροποιητικών δεσμών και συχνά αυτή η μείωση της ενέργειας είναι αυτό που μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης..Στην πραγματικότητα, χρειάζονται πολλά ένζυμα για να συμμετάσχουν δύο υποστρώματα μαζί σε ένα μόνο μόριο ή για να σπάσουν ένα μόνο υπόστρωμα σε δύο προκύπτοντα μόρια προϊόντος.Υπάρχουν επίσης πολλά ένζυμα που είναι μη ειδικά, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να στοχεύσουν περισσότερα από ένα υπόστρωμα, ανάλογα με τις συνθήκες εντός του κυττάρου.