Оглавление:
Ферменты являются биологическими катализаторами, а это означает, что они являются молекулами, способными ускорять химические реакции. Они представляют собой крупные соединения на основе белка, которые связываются с реагентами в химической реакции и через один или несколько механизмов помогают в реакции без изменения сами по себе. Поскольку химические реакции настолько разнообразны, механизмы, с помощью которых ферменты ускоряют химические реакции, также варьируются.
Видео дня
Стабилизация переходного государства
В каждой химической реакции реагенты должны проходить через временную и очень неустойчивую конформацию, называемую «переходным состоянием». «В то время как переходное состояние технически является точкой в реакции, в ходе которой облигации разрушаются при создании новых облигаций, легче представить это с точки зрения физической аналогии. Если человек, стоящий на одном берегу реки, хочет перепрыгнуть на другой берег, переходное государство будет моментом времени, когда человек находится в воздухе над рекой. Как и в этой аналогии, химические переходные состояния существуют для крошечных долей времени и очень неустойчивы. Ферменты могут помочь стабилизировать переходное состояние реакции, что облегчает для химических веществ достижение этого состояния - и оттуда - для продолжения формирования продуктов. Это ускоряет скорость реакции. С точки зрения аналогии с рекой, фермент действует как трамплин, что облегчает человеку, прыгающему по реке, попасть в воздух, а оттуда на другую сторону.
Кислотно-базовый катализ
Некоторые молекулярные компоненты ферментов действуют как кислоты и основания. Это очень важно, потому что реагенты в химической реакции должны физически сталкиваться друг с другом в пространстве, чтобы реагировать. Хороший способ представить это - представить себе синие и красные шары, случайно размахивающие вокруг комнаты, где синие шары представляют собой один реагент, а красные шары представляют собой вторую. Если синий шар попадает в красный шар, они будут реагировать. Поскольку прыгание происходит случайным образом, вероятность состоит в том, что в конечном итоге правильные шары будут ударять друг друга. Однако, если реакция требует также кислоты или основания, ситуация становится более сложной. В таком случае третий цвет шаровидного зеленого цвета, например, представляющий кислоту или основание, должен попасть в красный и синий шар точно в тот же момент, когда они ударяют друг друга, чтобы реакция произошла. Шансы этого очень низкие. Ферменты имеют возможность собирать правильные химикаты - например, красно-синие шары из примера, - а также содержать кислоту или основание, необходимые для завершения реакции, устраняя необходимость в зеленых шарах и ускоряя реакцию.
Близость и ориентация
В то время как удобно представлять химическую реакцию как столкновение двух прыгающих шаров, на самом деле это сложнее.Мало того, что реагенты сталкиваются друг с другом, они должны делать это с правильной ориентацией. Вместо того, чтобы изображать шары, сталкивающиеся друг с другом, немного более точно представить себе ключи и замки, отскакивающие вокруг комнаты, где ключи являются одним реагентом, а блокировки - вторым. Для того чтобы реакция произошла, необходимо не только вставить ключ и блокировку в друг друга, они должны сделать это идеально ориентированным в пространстве, так что ключ вставляется в замок. Шансы этого довольно низки, и это может сделать химические реакции очень медленными. Ферменты помогают расположить реагенты, корректируя ориентацию ключа и блокировки - два реагента - так, что, когда они сталкиваются друг с другом, они делают это с соответствующей ориентацией и способны реагировать.
