Quali sono le cause degli enzimi per accelerare le reazioni chimiche?

li enzimi sono catalizzatori biologici nel senso che sono molecole in grado di accelerare le reazioni chimiche. Sono grandi composti a base di proteine che si legano ai reagenti in una reazione chimica e attraverso uno o più meccanismi assistono la reazione senza essere cambiati affatto. Poiché le reazioni chimiche sono così diverse sono anche variati i meccanismi con cui gli enzimi accelerano le reazioni chimiche.

Stabilizzazione dello stato di transizione

In ogni reazione chimica i reagenti devono passare attraverso una conformazione temporanea e altamente instabile ". Mentre lo stato di transizione è tecnicamente il punto nella reazione durante il quale i legami vengono interrotti mentre si formano nuovi legami è più facile immaginarlo in termini di analogia fisica. Se una persona in piedi su una sponda di un fiume desidera saltare sull'altra riva lo stato di transizione sarebbe il momento nel tempo in cui la persona è nell'aria al di là del fiume. Come con questa analogia gli stati di transizione chimica esistono per piccole frazioni di tempo e sono altamente instabili. Gli enzimi possono aiutare a stabilizzare lo stato di transizione di una reazione rendendo più facile per le sostanze chimiche raggiungere quello stato e da lì continuare a formare prodotti. Questo accelera la velocità della reazione. In termini di analogia con il salto del fiume un enzima agisce come un trampolino di lancio rendendo più facile per la persona che salta il fiume per entrare nell'aria e da lì verso l'altro lato.

Catalisi acido-base

Alcuni componenti molecolari degli enzimi agiscono come acidi e basi. Questo è abbastanza importante perché i reagenti in una reazione chimica devono incontrarsi fisicamente l'un l'altro nello spazio per reagire. Un buon modo per immaginarlo è immaginare palline blu e rosse che rimbalzano casualmente in una stanza dove le palline blu rappresentano un reagente e le palline rosse rappresentano un secondo. Se una palla blu colpisce una palla rossa reagirà. Dal momento che il rimbalzo si verifica in modo casuale le probabilità sono che alla fine le palle giuste si colpiranno a vicenda. Se la reazione richiede anche acido o base tuttavia la situazione diventa più complessa. In tal caso un terzo colore di verde palla ad esempio che rappresenta acido o base deve colpire la palla rossa e blu esattamente nello stesso momento in cui si colpiscono a vicenda in modo che la reazione si verifichi. Le probabilità di questo sono molto basse. Gli enzimi hanno la capacità di raccogliere le sostanze chimiche giuste ad esempio le palline rosse e blu dell'esempio e contengono anche l'acido o la base necessaria per completare la reazione eliminando la necessità delle palline verdi e accelerando la reazione.

Prossimità e orientamento

Mentre è comodo immaginare una reazione chimica come la collisione di due palle rimbalzanti in realtà è più complessa. Non solo i reagenti devono incontrarsi ma devono farlo con il giusto orientamento. Piuttosto che immaginare palle in collisione è un po 'più preciso immaginare chiavi e serrature che rimbalzano in una stanza dove le chiavi sono un reattante e le serrature sono un secondo. Affinché si verifichi una reazione non solo una chiave e una serratura si scontrano l'una con l'altra ma devono farlo perfettamente orientate nello spazio in modo tale che la chiave si incolli nella serratura. Le probabilità di questo sono abbastanza basse e questo può rendere le reazioni chimiche molto lente. Gli enzimi aiutano a posizionare i reagenti regolando l'orientamento della chiave e il blocco - i due reagenti - in modo che quando si incontrano lo fanno con l'orientamento appropriato e sono in grado di reagire.