Hvad forårsager enzymer til at fremskynde kemiske reaktioner?

Enzymer er biologiske katalysatorer, hvilket betyder at de er molekyler, der er i stand til at fremskynde kemiske reaktioner. De er store proteinbaserede forbindelser, der binder til reaktanterne i en kemisk reaktion og ved hjælp af en eller flere mekanismer hjælper i reaktionen uden at blive ændret overhovedet. Fordi kemiske reaktioner er så forskellige, er mekanismerne, hvormed enzymer fremskynder kemiske reaktioner, også varierede.

Stabilisering af overgangsstaten

I hver kemisk reaktion skal reaktanterne passere gennem en midlertidig og stærkt ustabil konformation kaldet "overgangsstatus". Mens overgangstilstanden teknisk set er punktet i reaktionen, under hvilken bindinger bliver brudt, mens nye bindinger bliver dannet, er det lettere at forestille dette i form af en fysisk analogi. Hvis en person, der står på en flodbredde, ønsker at hoppe til den anden bank, vil overgangsstaten være tidspunktet, når personen er i luften over floden. Som med denne analogi eksisterer kemiske overgangsstater for små fraktioner af tid og er meget ustabile. Enzymer kan medvirke til at stabilisere en reaktions overgangstilstand, hvilket gør det lettere for kemikalierne at opnå denne tilstand - og derfra at fortsætte med at danne produkter. Dette øger hastigheden af ​​reaktionen. Med hensyn til flodspring-analogien virker et enzym som et springbræt, hvilket gør det lettere for den person, der hopper i floden for at komme ind i luften, og derfra til den anden side.

Syrebasekatalyse

Nogle molekylære komponenter af enzymer virker som syrer og baser. Dette er ret vigtigt, fordi reaktanterne i en kemisk reaktion fysisk skal møde hinanden i rummet for at reagere. En god måde at forestille dette på er at forestille sig, at blå og røde kugler hopper tilfældigt rundt om et rum, hvor de blå kugler repræsenterer en reaktant, og de røde kugler repræsenterer et sekund. Hvis en blå bold rammer en rød bold, vil de reagere. Da den hoppende forekommer tilfældigt, er oddsene at i sidste ende vil de rigtige bolde ramme hinanden. Hvis reaktionen også kræver syre eller base, bliver situationen imidlertid mere kompleks. I et sådant tilfælde skal en tredje farve af kugle-grøn, f.eks. Som repræsenterer syre eller base, ramme den røde og blå kugle på det samme tidspunkt, hvor de rammer hinanden for at reaktionen skal forekomme. "The odds of this are very low.", 3, [[Enzymer har evnen til at samle de rigtige kemikalier - de røde og blå bolde fra eksempelet - og indeholder også den syre eller base der er nødvendig for at fuldføre reaktionen, eliminerer behovet for de grønne bolde og fremskynder reaktionen.

Nærhed og orientering

Selvom det er bekvemt at forestille sig en kemisk reaktion som kollision af to hoppende bolde, er det i virkeligheden mere kompleks. Ikke alene skal reaktanterne løbe ind i hinanden, de skal gøre det med den rigtige orientering. I stedet for at billedkollisioner kolliderer, er det lidt mere præcist at forestille sig nøgler og låse, der hopper rundt om et rum, hvor nøglerne er en reaktant og låsen er et sekund. For at en reaktion skal forekomme, skal ikke kun en nøgle og lås støde ind i hinanden, de skal gøre det perfekt orienteret i rummet, så nøglen stikker ind i låsen. Oddsene herfor er ret lave, og det kan gøre kemiske reaktioner meget langsomme. Enzymer hjælper med at placere reaktanter, justere nøglens orientering og låsen - de to reaktanter - så når de løber ind i hinanden, gør de det med passende orientering og kan reagere.