¿Cómo diablos puede una sola enzima procesar miles de sustratos por segundo?

Tenga en cuenta que las reacciones químicas ocurren a la velocidad de la electricidad ya que la unión química es simplemente un cambio en las órbitas de los electrones.

La razón por la cual esto es difícil para nosotros conceptualizar es que operamos en una escala completamente diferente. Por ejemplo, solo 12 g de carbono contienen 6.023 × 10 ^ 23 átomos. Si mezclas un par de productos químicos y ves un cambio de color “casi instantáneo”, en realidad estás viendo el enorme tiempo de retraso causado por la rotación y la clasificación involucrado en billones de billones de moléculas que se encuentran. A nivel molecular, estas reacciones están sucediendo a un ritmo incomprensiblemente rápido.

Lo mismo aplica con enzimas y sustratos. Miles de reacciones por segundo suena bastante plausible.

Si realmente desea dejarse llevar por los procesos biológicos, encuentre un libro de texto que explique la actividad muscular a nivel de las estructuras moleculares. Desarrolle una comprensión de cómo las células musculares que se contraen se inundan alternativamente con calcio y luego se evacúan. Analice cómo el calcio desencadena una serie de reacciones que hacen que las estructuras diminutas se flexionen, creando un movimiento de escala subcelular antes de retroceder al punto de partida. Darse cuenta de que el movimiento muscular es el resultado de miles de ciclos de esta cascada de movimiento subcelular, las diminutas fuerzas moleculares que se combinan como velcro para permitirle soportar su propio peso corporal y más. Y cuando creas que puedes mantener esa conciencia en tu mente, mueva un dedo y observe los músculos pequeños, imaginando el esfuerzo combinado fenomenal de miles y miles de fibras musculares que parpadean cientos de veces por segundo para lograr obedientemente un movimiento que lo das por hecho.

Las rocas de la biología celular.

No es la velocidad del rayo, sino el tamaño microscópico lo que hace que las enzimas funcionen rápidamente.

Incluso para una hendidura muy profunda, una molécula necesita moverse solo unos pocos nanómetros para ser tratada por una enzima. Para que una enzima trate 10000 moléculas por segundo, se requiere un movimiento máximo de 100 000 nm en 1 segundo, o 0,1 mm / s, apenas la velocidad del rayo. La conversión real que tiene lugar en una enzima puede tener lugar no en milisegundos, sino en decenas de femtosegundos, 11 órdenes de magnitud más rápido. También debe saber que las moléculas son muy livianas, y dado que F = ma, incluso una fuerza muy ligera, dará lugar a una gran aceleración.

Tenga en cuenta que no todas las enzimas son igualmente rápidas, especialmente si tienen que unir diferentes moléculas que pueden tomar más tiempo.

Entonces funciona en milisegundos, realmente.
Aunque la mayoría de las enzimas fueron reguladas, sí funcionan lo suficientemente eficiente como para hacer la vida posible.
Sin embargo, digamos, Nitrogenase y Rubisco son dos ejemplos de que algunas enzimas funcionan lentamente.