Vad orsakar enzymer för att påskynda kemiska reaktioner?

nzymer är biologiska katalysatorer vilket betyder att de är molekyler som kan påskynda kemiska reaktioner. De är stora proteinbaserade föreningar som binder till reaktanterna i en kemisk reaktion och genom en eller flera mekanismer hjälper till vid reaktionen utan att förändras alls. Eftersom kemiska reaktioner är så olika kan mekanismerna för vilka enzymer påskyndar kemiska reaktioner också varieras.

Stabilisering av övergångsstaten

Vid varje kemisk reaktion måste reaktanterna passera genom en tillfällig och mycket instabil konformation kallad "övergångsstatus". Medan övergångsstaten tekniskt är punkten i reaktionen under vilken bindningar bryts medan nya bindningar bildas är det lättare att bilda detta i termer av en fysisk analogi. Om en person som står på en flodbredd vill hoppa till den andra banken skulle övergångsstaten vara det ögonblick då personen är i luften över floden. Liksom med denna analogi finns kemiska övergångstillstånd för små fraktioner av tid och är mycket instabila. Enzymer kan hjälpa till att stabilisera reaktionens övergångstillstånd vilket gör det lättare för kemikalierna att uppnå det tillståndet och därmed fortsätta att bilda produkter. Detta ökar reaktionshastigheten. När det gäller flodhoppande analogi fungerar ett enzym som ett springbräda vilket gör det lättare för den person som hoppar över floden för att komma in i luften och därifrån till andra sidan.

Syrabaskatalys

Vissa molekylära komponenter i enzymer fungerar som syror och baser. Detta är ganska viktigt eftersom reaktanterna i en kemisk reaktion fysiskt måste möta varandra i rymden för att kunna reagera. Ett bra sätt att bilda detta är att föreställa sig blåa och röda bollar studsar slumpmässigt runt ett rum där de blå bollarna representerar en reaktant och de röda bollarna representerar en sekund. Om en blå boll träffar en röd boll kommer de att reagera. Eftersom studsningen sker slumpmässigt är oddsen att så småningom kommer de rätta bollarna att träffa varandra. Om reaktionen kräver syra eller bas också blir situationen emellertid mer komplex. I ett sådant fall måste en tredje färg av bollgrön som till exempel representerar syra eller bas-måste slå den röda och blåa bollen vid exakt samma tidpunkt som de träffar varandra för att reaktionen skall ske. Enzymer har möjlighet att samla rätt kemikalier - de röda och blåa bollarna från exemplet till exempel - och innehåller även syran eller basen som är nödvändig för att slutföra reaktionen eliminerar behovet av de gröna bollarna och påskyndar reaktionen.

Närhet och Orientering

Även om det är bekvämt att föreställa sig en kemisk reaktion som kollision av två studsbollar är det i realiteten mer komplex. Inte bara måste reaktanterna springa in i varandra de måste göra det med rätt orientering. Istället för att bollar kolliderar är det lite mer korrekt att föreställa sig nycklar och lås studsar runt ett rum där nycklarna är en reaktant och låsningarna är en sekund. För att en reaktion ska inträffa måste inte bara en nyckel och lås stöta på varandra de måste göra det så perfekt inriktat i rymden så att tangenten fastnar i låset. Oddsen för detta är ganska låg och detta kan göra kemiska reaktioner mycket långsamma. Enzymer hjälper till att placera reaktanter justera nyckelens orientering och lås-de två reaktanterna så att de när de springer in i varandra gör de med lämplig orientering och kan reagera.