Enzymen zijn zeer specifieke katalysatoren, wat betekent dat ze meestal binden aan en werken aan slechts één type substraat, of een zeer kleine groep nauw verwante substraten. Deze specificiteit is te wijten aan de unieke driedimensionale structuur van het enzym, met name de actieve site.

Dit is de reden waarom enzymen deze specificiteit vertonen:

1. Vorm complementariteit:

* Vergrendeling en sleutelmodel: De actieve plaats van een enzym heeft een specifieke vorm die de vorm van het substraat aanvult. Net als een slot en sleutel past het substraat precies in de actieve site. Deze precieze pasvorm is cruciaal voor het enzym om het substraat te binden en de reactie te katalyseren.

* geïnduceerd fit -model: Dit model breidt het slot- en sleutelmodel uit. Het suggereert dat de actieve site flexibel is en zijn vorm enigszins kan aanpassen om het substraat beter te accommoderen. Deze aanpassing helpt de interactie tussen het enzym en het substraat te optimaliseren.

2. Chemische interacties:

* Niet-covalente bindingen: De actieve plaats van een enzym bevat specifieke aminozuurresiduen die niet-covalente bindingen vormen (waterstofbruggen, ionische bindingen, van der Waals-krachten) met het substraat. Deze bindingen zijn zwak maar talrijk, wat bijdraagt aan de algehele bindingssterkte.

* specificiteit van interacties: De precieze rangschikking van aminozuurresiduen in de actieve plaats bepaalt het type chemische interacties dat kan optreden met het substraat. Deze specificiteit zorgt ervoor dat alleen het juiste substraat de gekatalyseerde reactie kan binden en ondergaat.

3. Belang van specificiteit:

* Efficiëntie: Met specificiteit kan enzymen reacties met hoge snelheden katalyseren, gericht op een specifieke reactie zonder middelen te verspillen aan ongewenste zijreacties.

* Regulering: Met specificiteit kan cellen metabole routes regelen en reguleren door ervoor te zorgen dat elk enzym op zijn specifieke substraat werkt, waardoor ongewenste reacties voorkomen.

* Cellulaire organisatie: Enzymen zijn vaak gelokaliseerd in specifieke cellulaire compartimenten, wat verder bijdraagt aan de organisatie en efficiëntie van metabole processen.

Uitzonderingen op specificiteit:

Hoewel enzymen over het algemeen zeer specifiek zijn, bestaan er enkele uitzonderingen:

* brede specificiteit: Sommige enzymen kunnen reacties katalyseren met meerdere substraten die vergelijkbare structurele kenmerken delen.

* evolutionaire aanpassing: In de loop van de tijd kunnen enzymen evolueren om te binden aan nieuwe substraten, met name als reactie op veranderingen in het milieu of blootstelling aan nieuwe moleculen.

Over het algemeen is de specificiteit van enzymen een fundamenteel principe in de biochemie, waardoor efficiënte en precieze katalyse binnen levende organismen mogelijk is.