Механизм ферментативного катализа
Химическая реакция имеет определенный “энергетический барьер” и может произойти только в том случае, если реагенты (реагирующие молекулы) обладают запасом энергии, достаточным для достижения ими вершины этого барьера и перехода в промежуточное состояние, называемое а к т и в и р о в а н н ы м комплексом или п е р е х о д н ы м с о с т о я н и е м. В переходном состоянии возможно одновременное образование новых и разрыв старых химических связей.
Активация молекул может происходить при повышении температуры, в результате поглощения ими лучистой энергии, при столкновении с другими возбужденными молекулами или атомами,передающими им часть своей энергии. Количество энергии, необходимое для достижения при данной температуре всеми молекулами одного моля вещества переходного состояния, соответ-ствующего вершине энергетического барьера, называется э н е р г и е й а к т и в а ц и и. Иначе, энергия активации представляет собой “энергетический барьер”, который нужно преодолеть для того, чтобы произошла реакция.
В присутствии катализатора понижается энергия активации . Причем фермент снижает энергию активации значительно сильнее, чем неорганический катализатор.
Согласно теории Михаэлиса-Ментен фермент (Е) соединяется со своим субстратом (S), образуя нестойкий промежуточный комплекс (ES), который в конце реакции распадается с освобождением фермента и продуктов реакции. Поэтому всю последовательность каталитического ферментативного процесса можно представить следующим образом:
E + S ES EX EP E + P,
где ЕХ - истинный активированный комплекс (переходное состояние); ЕР - комплекс фермента с продуктом.
В самой общей форме можно сказать, что молекула субстрата, после связывания с активным центром фермента, поляризуется, электроны в ней перераспределяются, расположение электрических зарядов изменяется, связи деформируются и все это приводит к повышению ее активности.