Hemera Technologies/AbleStock.com/Getty Images
Varje cell i din kropp är beroende av ett komplext nätverk av kemiska reaktioner. I ett provrör uppstår dessa reaktioner, men i en takt som är alldeles för långsam för att upprätthålla liv. Enzymer – specialiserade proteiner – fungerar som katalysatorer som påskyndar dessa reaktioner, vilket möjliggör de dynamiska processer som är nödvändiga för hälsan.
Kemiska reaktioner kräver brytning och bildande av kemiska bindningar. Den energi som behövs för att initiera denna process kallas aktiveringsenergi. Enzymer binder till reaktanterna - så kallade substrat - på specifika platser som kallas aktiva platser, och orienterar dem så att aktiveringsenergin sänks. Enzym-substratkomplexet underlättar omarrangemang av bindningar och producerar den önskade produkten, som sedan dissocierar och frigör enzymet att agera igen.
Den exakta geometrin för en aktiv plats är avgörande. Vissa enzymer behöver ytterligare molekyler - kofaktorer - för att anta den korrekta konformationen. Kofaktorer kan vara oorganiska joner (t.ex. zink) eller organiska molekyler såsom nikotinamidadenindinukleotid (NAD+), ofta benämnd ett koenzym. Dessa molekyler deltar direkt i reaktionen eller stabiliserar enzymets struktur. Otillräcklig tillgänglighet av kofaktorer begränsar antalet aktiva enzymer och saktar ner den totala reaktionshastigheten.
Enzymer är mycket specifika. Ett β‑fruktosidas kan inte frigöra syre från hemoglobin, precis som laktas inte kan smälta stärkelse. För att en reaktion ska fortsätta måste både enzymet och dess substrat vara närvarande i kompatibla koncentrationer. Om en cell innehåller rikligt med substrat men begränsat enzym, ökar reaktionshastigheten om man lägger till mer enzym och vice versa. När endera komponenten når mättnad ger ytterligare tillägg av den andra en minskande avkastning.
Att öka hastigheten på en enzymkatalyserad reaktion förändrar inte den inneboende omsättningstiden för en enskild enzymmolekyl. Snarare höjer det det totala antalet samtidiga katalytiska händelser genom att se till att fler enzymmolekyler är i sitt aktiva, korrekt vikta tillstånd. Till exempel kan tillskott av zink aktivera ytterligare kopior av zinkberoende DNA-polymeraser och därigenom påskynda DNA-replikationen. På liknande sätt kan höjande av koenzymnivåer eller tillhandahållande av överskott av substrat utöka poolen av aktiva enzymkomplex, vilket leder till en mätbar ökning av den totala metaboliska genomströmningen.
