» » » Механизм ферментативного действия


В большинстве химических реакций существует энергетический барьер, который для осуществления реакции необходимо преодолеть. Этот барьер препятствует спонтанной деградации сложных молекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты, и поэтому он необходим для сохранения жизни. Однако, когда клетке требуются метаболические изменения, то некоторые из этих сложных молекул должны быть разрушены, и этот энергетический барьер должен быть преодолен. Тепло может обеспечить дополнительную необходимую энергию (называемую энергией активации), но повышение температуры убьет клетку. Альтернативой является снижение уровня энергии активации за счет использования катализатора. Это роль, которую играют энзимы. Они реагируют с субстратом с образованием промежуточного комплекса – «переходного состояния» – для этого требуется меньше энергии для протекания реакции. Нестабильное промежуточное соединение быстро разрушается с образованием продуктов реакции, а неизменный энзим может свободно взаимодействовать с другими молекулами субстрата.

Только определенная область энзима, называемая активным сайтом, связывается с субстратом. Активный сайт представляет собой паз или карман, образованный складчатым рисунком белка. Эта трехмерная структура вместе с химическими и электрическими свойствами аминокислот и кофакторов в активном центре позволяет связывать только конкретный субстрат с сайтом, определяя, таким образом, специфичность энзима.

Синтез и активность энзимов также зависят от генетического контроля и распределения в клетке. Некоторые энзимы не продуцируются определенными клетками, а другие образуются только тогда, когда это необходимо. Энзимы не всегда находятся равномерно внутри клетки, их самая большая концентрация отмечается в ядре, на клеточной мембране или в субклеточных структурах. Скорость синтеза и активность энзимов дополнительно зависят от гормонов, нейросекреций и других химических веществ, которые влияют на внутреннюю среду клетки.