Zár vs kulcs vs indukált illeszkedés
Az enzimek biológiai katalizátorokként ismeretesek, amelyeket szinte minden sejtreakcióban felhasználnak az organizmusokban. Növelhetik a biokémiai reakció sebességét anélkül, hogy a reakció megváltoztatná magát az enzimet. Újrafelhasználhatósága miatt egy enzim kis koncentrációja is nagyon hatékony lehet. Az összes enzim fehérje és gömb alakú. Azonban, mint minden más katalizátor, ezek a biológiai katalizátorok sem változtatják meg a termékek végső mennyiségét, és nem tudnak reakciókat előidézni. A többi normál katalizátortól eltérően az enzimek csak egyfajta reverzibilis reakciót katalizálnak, úgynevezett reakcióspecifikus. Mivel az enzimek fehérjék; bizonyos hőmérséklet-, nyomás- és pH-tartományon belül működhetnek. A legtöbb enzim „enzim-szubsztrát komplexek” sorozatával katalizálja a reakciókat. Ezekben a komplexekben a szubsztrát az átmeneti állapotnak megfelelő enzimekhez kötődik a legszorosabban. Ennek az állapotnak a legalacsonyabb az energiája; ennélfogva stabilabb, mint egy nem katalizált reakció átmeneti állapota. Következésképpen egy enzim csökkenti a biológiai reakció aktiválási energiáját, amit katalizál. Két fő elméletet használnak az enzim-szubsztrát komplexek kialakulásának magyarázatára. Ezek a zár és kulcs elmélet és az indukált illeszkedés elmélete.
Kulcszáras modell
Az enzimek nagyon precíz formájúak, beleértve az aktív helyeknek nevezett hasadékot vagy zsebet. Ebben az elméletben a szubsztrát úgy illeszkedik az aktív helyre, mint a kulcs a zárba. Főleg ionos kötések és hidrogénkötések tartják a szubsztrátot az aktív helyeken az enzim-szubsztrát komplex létrehozása érdekében. Miután kialakult, az enzim katalizálja a reakciót azáltal, hogy segít megváltoztatni a szubsztrátot, vagy szétválasztja, vagy összeilleszti a darabokat. Ez az elmélet az aktív helyek és a szubsztrát közötti pontos érintkezéstől függ. Ezért lehet, hogy ez az elmélet nem teljesen helytálló, különösen, ha a szubsztrát molekulák véletlenszerű mozgásáról van szó.
Induced-Fit Model
Ebben az elméletben az aktív hely megváltoztatja az alakját, hogy beburkoljon egy szubsztrát molekulát. Az enzim egy adott szubsztráthoz való kötődése után a leghatékonyabb formáját veszi fel. Ezért az enzim alakját úgy befolyásolja a szubsztrát, mint egy kesztyű alakját, amelyet az azt viselő kéz befolyásolja. Ekkor viszont az enzimmolekula torzítja a szubsztrát molekulát, feszülve a kötéseket, és kevésbé stabillá teszi a szubsztrátot, ezáltal csökkenti a reakció aktiválási energiáját. Mivel az aktiválási energia alacsony, a reakció nagy sebességgel megy végbe a termékek előállításával. A termékek felszabadulását követően az enzim aktivációs helye visszatér eredeti alakjába, és megköti a következő szubsztrát molekulát.
Mi a különbség a zár és kulcs és az indukált illeszkedés között?
• Az indukált illeszkedés elmélete a zár és kulcs elmélet módosított változata.
• A Lock-and-key elmélettel ellentétben az indukált illeszkedés elmélete nem függ az aktív hely és a hordozó közötti pontos érintkezéstől.
• Az indukált illeszkedés elméletében az enzim alakját a szubsztrát befolyásolja, míg a Lock-and-key elméletben a szubsztrát alakját az enzim.
• A Lock-and-key elméletben az aktív helyek pontos alakkal rendelkeznek, míg az indukált illeszkedés elméletben az aktív hely kezdetben nem rendelkezik pontos alakkal, de később a hely alakja a szubsztrátumnak megfelelően alakul ki., amely kötelező lesz.
