Kan en enzymatisk reaktion ske utan att det bildas en produkt

Svaret på trådens titel är nästan semantisk. En kemisk (enzymkatalyserad) reaktion leder per definition till att ett annat ämne bildas, produkten. Men teoretiskt kan flera kemiska reaktioner ske (substrat => produkt => substrat).

William2001 skrev:

Hej, så här stod det i min bok:

 

[...] However the transitionstate is too unstable to exist for long. It collapses to either substrate or produkt ... thats determined only by delta G.

 

Betyder det att enzymatiska reaktioner av följande typ: Sker spontant så gott som hela tiden?

Ja så länge förhållandena är gynnsamma kan den kemiska reaktionen ske, men ett enskilt TS i en enskild enzymmolekyl kan sönderfalla antingen till substrat eller produkt.

Substrat binder till enzym -> aktiveringsenergin sänks pga ettablerad bindningsenergi -> en intermediär / ett transition state bildas

men så är delta G positivt och intermediären sönderfaller åter till substratet.

Citatet från boken anger att TS är för instabilt och sönderfaller. Kommentaren om delta G rör även åt vilket håll reaktionen går på ett generellt plan, d.v.s. åt vilket håll reaktionen övergripande går. Eller beskrivet på ett annat sätt, så är det mer sannolikt att ett enskilt TS återgår till substratet när delta G är positivt (det är i princip en samling av faktorer som påverkar detta, och en andel av dessa faktorer är att betrakta som stokastiska).

mag1 skrev:

Svaret på trådens titel är nästan semantisk. En kemisk (enzymkatalyserad) reaktion leder per definition till att ett annat ämne bildas, produkten. Men teoretiskt kan flera kemiska reaktioner ske (substrat => produkt => substrat).

William2001 skrev:

Hej, så här stod det i min bok:

 

[...] However the transitionstate is too unstable to exist for long. It collapses to either substrate or produkt ... thats determined only by delta G.

 

Betyder det att enzymatiska reaktioner av följande typ: Sker spontant så gott som hela tiden?

Ja så länge förhållandena är gynnsamma kan den kemiska reaktionen ske, men ett enskilt TS i en enskild enzymmolekyl kan sönderfalla antingen till substrat eller produkt.

Substrat binder till enzym -> aktiveringsenergin sänks pga ettablerad bindningsenergi -> en intermediär / ett transition state bildas

men så är delta G positivt och intermediären sönderfaller åter till substratet.

 

Citatet från boken anger att TS är för instabilt och sönderfaller. Kommentaren om delta G rör även åt vilket håll reaktionen går på ett generellt plan, d.v.s. åt vilket håll reaktionen övergripande går. Eller beskrivet på ett annat sätt, så är det mer sannolikt att ett enskilt TS återgår till substratet när delta G är positivt (det är i princip en samling av faktorer som påverkar detta, och en andel av dessa faktorer är att betrakta som stokastiska).

Så då kan ett substrat ge upphov till ett TS som åter sönderfaller till ett substrat -så att molekyl#1 komer inn och bildar enzymsubstratkomplex och sedan åter kommer ut som molekyl#1?

Ja precis.

Det är samma scenario som vid andra kemiska reaktioner där en reaktant (substratet i enzymfallet) når TS. Detta t.ex. genom värmevibrationer/kollision med en annan reaktant i vätska/gas, vilket är analogt med att geometrin i den aktiva ytan organiserar substratet på ett optimalt vis för den specifika enzymkatalyserade reaktionen.

Det bildade TS kan sedan sönderfalla till substrat eller produkt. Och teoretiskt kan en bildad produkt, direkt återomvandlas tillbaka till substratet - så länge produkten inte lämnar den aktiva ytan, och förhållandena för substratåterbildning just då är mer gynnsamma än till frisättningen av produkten.

Ofta illustreras kemisk reaktion grafiskt som nedan:

X-axeln visar i detta fall endast schematiskt hur substratomvandlingen sker till produkt.

Men i.o.m. att reaktionen oftast är reversibel går det precis lika bra att "byta riktning" och gå från höger till vänster - var som helst under reaktionen. Det finns massvis med stokastiska händelser som sker under reaktionen, som är allt för komplicerade för att (försöka) beskriva i ett sådant diagram.

Nettoeffekten som ses i diagrammet är en omvandling av substrat till produkt. Och det gäller för en population av enzymmolekyler (eller en teoretisk beskrivning av en enskild enzymmolekyl) som har tillgång till en högre koncentration av substrat - och det sker tills dess att jämvikten ställt in sig. När jämvikten nås går reaktionen både framåt och bakåt, men i celler förbrukas i allmänhet produkten hela tiden, vilket gör att det blir ett nettoflöde från substrat => produkt.

delta G beskriver hur energin förändras i ett idealiserat system (motsvarande för en representativ enzymmolekyl i vakuum). Men t.ex. i en cell där de flesta enzymer är verksamma, så kommer (aktiverings)energi hela tiden att studsa runt mellan molekylerna i cellen. Överlag är summan av alla dessa kemiska reaktioner exoterm (vi avger ju en hel del av denna "förlorade" "överskottsenergi" till omgivningen hela tiden). Även med framrenade enzymer sker samma sak, aktiveringsenergin tillförs från omgivningen, och den under reaktionen frigjorda energin överförs till molekyler i närheten eller till omgivningen utanför provröret.