Wat is het verband tussen enzymen en substraten?

Enzymen en substraten zijn op twee belangrijke manieren gerelateerd omdat ze in veel biologische processen vaak met elkaar communiceren.Ten eerste zijn enzymen en substraten vaak specifiek voor elkaar, met gratis vormen waarmee ze kunnen binden.Ten tweede kunnen enzymen substraten veranderen door chemische reacties te katalyseren of structuren te modificeren.Samen ondergaan ze transformaties, waaronder het enzymsubstraat (ES) -complex, tussenliggende toestanden en overgangstoestanden.

Er wordt gedacht dat er ongeveer 75.000 enzymen in het menselijk lichaam zijn, waarvan vele specifiek zijn voor bepaalde substraten.Enzymen en substraten binden zich aan elkaar associëren door verschillende interacties, waaronder waterstofbruggen, hydrofobe interacties en covalente bindingen.Deze initiële binding wordt een geïnduceerd fit-model genoemd, in plaats van een lock-and-key-model, omdat elk molecuul verandert in reactie op binding met het andere molecuul om een nieuwe driedimensionale vorm te vormen.Samen omvatten het enzym en het substraat het ES -complex, waarin chemische reacties kunnen optreden.

Tijdens een gekatalyseerde reactie werken enzymen en substraten samen met nieuwe producten.Hoewel het enzym ongewijzigd blijft nadat de reactie is voltooid, wordt het substraat vaak gemodificeerd, waardoor het soms volledig verandert in een nieuw molecuul of moleculen.Ondanks dat het ongewijzigd blijft, speelt het enzym een belangrijke rol in de chemische reacties die plaatsvinden omdat het de activeringsenergie verlaagt voor de reactie.Dit betekent dat de energie die aanwezig is in de chemische interacties van het enzym en substraat voldoende is om de energiehindernis van de reactie te overwinnen.

Gedurende de reactie passeren enzymen en substraten verschillende fasen.Sommige hiervan, bekend als tussenliggende stadia of chemische tussenproducten, omvatten de vorming van nieuwe, tijdelijke moleculen.Het enzym is in staat om deze te stabiliseren en verdere reacties te katalyseren om deze moleculen in de gewenste producten te veranderen.

Overgangstoestanden zijn andere complexen gevormd tussen enzymen en substraten die ongelooflijk kortstondig en hoog-energy zijn.Ze komen vaak voor op het moment van bindingsbreuk, hervorming of herschikking in de reactie.De enzymen zijn vaak gestructureerd om de energie van de overgangstoestanden te verminderen door bindingen te stabiliseren, en vaak is deze vermindering van energie de activeringsenergie van de reactie.

Hoewel er veel enzymsubstraatparen zijn, kunnen veel enzymen overeenkomen met meerdere substraten.In feite zijn veel enzymen nodig om twee substraten samen te voegen in een enkel molecuul of om een enkel substraat in twee resulterende productmoleculen te breken.Er zijn ook veel enzymen die niet-specifiek zijn, wat betekent dat ze zich kunnen richten op meer dan één substraat, afhankelijk van de omstandigheden in de cel.