Zámek vs. Klíč vs. Induced Fit
Enzymy jsou známé jako biologické katalyzátory, které se používají v téměř každé buněčné reakci v organismech. Mohou zvýšit rychlost biochemické reakce, aniž by se enzym reakcí sám změnil. Díky své znovupoužitelnosti může být i malá koncentrace enzymu velmi účinná. Všechny enzymy jsou proteiny a mají kulovitý tvar. Nicméně, stejně jako všechny ostatní katalyzátory, tyto biologické katalyzátory nemění konečné množství produktů a nemohou provádět reakce, které by nastaly. Na rozdíl od ostatních normálních katalyzátorů enzymy katalyzují pouze jeden typ reverzibilní reakce, tzv. specificky pro reakci. Protože enzymy jsou proteiny; mohou pracovat v určitém rozmezí teplot, tlaku a pH. Většina enzymů katalyzuje reakce vytvářením série „komplexů enzym-substrát“. V těchto komplexech se substrát nejpevněji váže na enzymy odpovídající přechodnému stavu. Tento stav má nejnižší energii; proto je stabilnější než přechodový stav nekatalyzované reakce. V důsledku toho enzym snižuje aktivační energii biologické reakce, kterou katalyzuje. K vysvětlení, jak se tvoří komplexy enzym-substrát, se používají dvě hlavní teorie. Jsou to teorie zámku a klíče a teorie indukovaného přizpůsobení.
Model zámku a klíče
Enzymy mají velmi přesný tvar, který zahrnuje štěrbinu nebo kapsu nazývanou aktivní místa. V této teorii substrát zapadá do aktivního místa jako klíč do zámku. Především iontové vazby a vodíkové vazby drží substrát v aktivních místech za vzniku komplexu enzym-substrát. Jakmile se vytvoří, enzym katalyzuje reakci tím, že pomůže změnit substrát, buď jej rozdělí, nebo spojí kusy dohromady. Tato teorie závisí na přesném kontaktu mezi aktivními místy a substrátem. Proto tato teorie nemusí být zcela správná, zvláště pokud jde o náhodný pohyb molekul substrátu.
Induced-Fit Model
V této teorii aktivní místo mění svůj tvar, aby obklopilo molekulu substrátu. Enzym po navázání s konkrétním substrátem zaujme svůj nejúčinnější tvar. Proto je tvar enzymu ovlivněn substrátem jako tvar rukavice ovlivněný rukou, která je nosí. Potom molekula enzymu narušuje molekulu substrátu, napíná vazby a činí substrát méně stabilním, čímž se snižuje aktivační energie reakce. Vzhledem k tomu, že aktivační energie je nízká, reakce probíhá velkou rychlostí za vzniku produktů. Po uvolnění produktů se aktivační místo enzymu vrátí do svého původního tvaru a naváže další molekulu substrátu.
Jaký je rozdíl mezi Lock-and-Key a Induced-Fit?
• Teorie indukovaného fitování je upravená verze teorie zámku a klíče.
• Na rozdíl od teorie zámku a klíče, teorie indukovaného přizpůsobení nezávisí na přesném kontaktu mezi aktivním místem a substrátem.
• V teorii Induced-fit je tvar enzymu ovlivněn substrátem, zatímco v teorii Lock-and-key je tvar substrátu ovlivněn enzymem.
• V teorii zámků a klíčů mají aktivní místa přesný tvar, zatímco v teorii indukovaného přizpůsobení aktivní místo zpočátku nemá přesný tvar, ale později se tvar místa vytvoří podle substrátu, která bude závazná.
