การเชื่อมต่อระหว่างเอนไซม์และสารตั้งต้นคืออะไร?

เอนไซม์และสารตั้งต้นมีความสัมพันธ์กันในสองวิธีที่สำคัญเพราะพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กันบ่อยครั้งในกระบวนการทางชีวภาพมากมาย ประการแรกเอนไซม์และสารตั้งต้นมักจะมีความเฉพาะเจาะจงต่อกันโดยมีรูปทรงอิสระซึ่งทำให้พวกมันสามารถผูกเข้าด้วยกันได้ ประการที่สองเอนไซม์สามารถปรับเปลี่ยนพื้นผิวโดยเร่งปฏิกิริยาเคมีหรือปรับโครงสร้าง พวกเขาช่วยกันได้รับการเปลี่ยนแปลงรวมถึงเอ็นไซม์ซับสเตรต (ES), สถานะตัวกลางและสถานะการเปลี่ยนผ่าน

มีความคิดว่าจะมีเอนไซม์ประมาณ 75,000 เอนไซม์ในร่างกายมนุษย์ซึ่งส่วนใหญ่จะจำเพาะกับสารตั้งต้นบางชนิด เอ็นไซม์และสารตั้งต้นนั้นเชื่อมโยงซึ่งกันและกันผ่านการปฏิสัมพันธ์ต่าง ๆ รวมถึงพันธะไฮโดรเจนปฏิกิริยาที่ไม่เข้ากับน้ำและพันธะโควาเลนต์ การผูกเริ่มต้นนี้เรียกว่าแบบจำลองการชักนำให้เกิดแทนที่จะเป็นแบบล็อคและกุญแจเพราะแต่ละโมเลกุลมีการเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองต่อการจับกับโมเลกุลอื่น ๆ เพื่อสร้างรูปร่างสามมิติใหม่ เอนไซม์และสารตั้งต้นประกอบไปด้วย ES complex ซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยาเคมีได้

ในระหว่างปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาเอนไซม์และสารตั้งต้นจะมีปฏิกิริยากับผลผลิตใหม่ ในขณะที่เอนไซม์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากการทำปฏิกิริยาเสร็จสิ้นสารตั้งต้นมักจะถูกปรับเปลี่ยนบางครั้งก็เปลี่ยนเป็นโมเลกุลหรือโมเลกุลใหม่อย่างสมบูรณ์ เอนไซม์ยังมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นเพราะมันลดพลังงานกระตุ้นเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไป ซึ่งหมายความว่าพลังงานที่มีอยู่ในปฏิกิริยาทางเคมีของเอนไซม์และสารตั้งต้นนั้นเพียงพอที่จะเอาชนะอุปสรรคพลังงานของปฏิกิริยา

ตลอดปฏิกิริยาเอนไซม์และสารตั้งต้นจะผ่านระยะต่าง ๆ บางส่วนของสิ่งเหล่านี้รู้จักกันในชื่อตัวกลางขั้นกลางหรือตัวกลางทางเคมีเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโมเลกุลใหม่ชั่วคราว เอนไซม์สามารถทำให้เสถียรเหล่านี้และกระตุ้นปฏิกิริยาต่อไปเพื่อเปลี่ยนโมเลกุลเหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ

สถานะการเปลี่ยนเป็นสารประกอบเชิงซ้อนอื่นที่เกิดขึ้นระหว่างเอนไซม์และสารตั้งต้นที่มีอายุสั้นและพลังงานสูงอย่างไม่น่าเชื่อ พวกเขามักจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาของการแตกพันธะการปฏิรูปหรือการจัดเรียงใหม่ในปฏิกิริยา เอนไซม์มักจะถูกจัดโครงสร้างเพื่อลดพลังงานของการเปลี่ยนสถานะผ่านการทำให้เกิดพันธะที่มั่นคงและบ่อยครั้งที่การลดลงของพลังงานนี้เป็นสิ่งที่ช่วยลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา

แม้ว่าจะมีพื้นผิวของเอนไซม์หลายคู่ แต่เอนไซม์หลายตัวสามารถสอดคล้องกับหลาย ๆ พื้นผิวได้ ในความเป็นจริงจำเป็นต้องใช้เอนไซม์หลายชนิดเพื่อรวมเข้ากับสองสารตั้งต้นเข้าด้วยกันเป็นโมเลกุลเดียวหรือเพื่อแยกสารตั้งต้นเดียวออกเป็นสองโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีเอนไซม์หลายตัวที่ไม่เฉพาะเจาะจงซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถกำหนดเป้าหมายได้มากกว่าหนึ่งสารตั้งต้นขึ้นอยู่กับเงื่อนไขภายในเซลล์