Lock vs Key vs Induced Fit
Az enzimek biológiai katalizátorként ismertek, amelyeket szinte minden sejtreakcióban alkalmaznak az organizmusokban. Növelhetik a biokémiai reakció sebességét anélkül, hogy az enzimet a reakció megváltoztatná. 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 tudják reakciókat kiváltani. A többi normál katalizátorral ellentétben az enzimek csak egyfajta reverzibilis reakciót katalizálnak, az úgynevezett reakció-specifikusakat. Mivel az enzimek fehérjék; bizonyos hőmérsékleti, nyomás- és pH-tartományon belül dolgozhatnak. A legtöbb enzim az enzim-szubsztrát komplexek sorozatának előállításával katalizálja a reakciókat. Ezekben a komplexekbena szubsztrát a legszorosabban kötődik az enzimekhez, amelyek megfelelnek az átmeneti állapotnak. Ennek az állapotnak van a legkisebb energiája; ennélfogva stabilabb, mint egy katalizálatlan reakció átmeneti állapota. Következésképpen egy enzim csökkenti a biológiai reakció aktiválási energiáját, amelyet katalizál. Két fő elmélettel magyarázzák, hogyan alakulnak ki az enzim-szubsztrát komplexek. Ezek a lock-and-key elmélet és az indukált illesztés elmélet.
Lock-and-Key modell
Az enzimek nagyon pontos formájúak, ide tartozik egy hasadék vagy zseb, amelyet aktív helyeknek neveznek. Ebben az elméletben az aljzat egy aktív helyre illeszkedik, mint egy kulcs a zárba. Főleg ionos kötések és hidrogénkötések tartják a szubsztrátot az aktív helyeken, hogy kialakítsák az enzim-szubsztrát komplexet. Miután kialakult, az enzim katalizálja a reakciót azáltal, hogy elősegíti a szubsztrát megváltoztatását, akár szétválasztva, akár darabokat bélelve. Ez az elmélet az aktív helyek és a szubsztrát közötti pontos érintkezésen múlik. Ezért ez az elmélet nem biztos, hogy teljesen helytálló, különösen akkor, ha a szubsztrátmolekulák véletlenszerű mozgása érintett.
Induced-Fit modell
Ebben az elméletben az aktív hely megváltoztatja az alakját, hogy szubsztrátmolekulát vonjon be. Az enzim, miután egy adott szubsztráttal megkötődött, a leghatékonyabb formát veszi fel. Ezért az enzim alakját úgy befolyásolja a szubsztrátum, mint a kesztyű alakját, amelyet az azt viselő kéz befolyásol. Ezután az enzimmolekula torzítja a szubsztrátmolekulát, megerőlteti a kötéseket, és kevésbé stabilá teszi a szubsztrátot, így csökkenti a reakció aktiválási energiáját. Mivel az aktiválási energia alacsony, a reakció nagy sebességgel megy végbe a termékeket képezve. A termékek felszabadulása után az enzim aktivációs helye visszatér eredeti alakjához és megköti a következő szubsztrátmolekulát.
Mi a különbség a Lock-and-Key és az Induced-Fit között?
• Az indukált illesztés elmélet a lock-and-key elmélet módosított változata.
• A Lock-and-key elmélettől eltérően az indukált illesztés elmélete nem függ az aktív hely és a szubsztrát közötti pontos érintkezéstől.
• Az indukált illesztés elméletében az enzim alakját a szubsztrát, míg a Lock-and-key elméletben a szubsztrát alakját az enzim befolyásolja.
• A Lock-and-key elméletben az aktív helyeknek pontos alakjuk van, míg az Induced-fit elméletben az aktív helynek kezdetben nincs pontos alakja, később azonban a hely alakja a szubsztrátumnak megfelelően alakul, ami megkötözni.
