Lock vs Key vs Induced Fit
Fermenti ir pazīstami kā bioloģiskie katalizatori, kurus organismos izmanto gandrīz katrā šūnu reakcijā. Tie var palielināt bioķīmiskās reakcijas ātrumu, fermentam pašam nemainoties reakcijas rezultātā. Atkārtotas izmantošanas dēļ pat neliela fermenta koncentrācija var būt ļoti efektīva. Visi fermenti ir olbaltumvielas un lodveida. Tomēr, tāpat kā visi pārējie katalizatori, arī šie bioloģiskie katalizatori nemaina galīgo produktu daudzumu, un tie nevar izraisīt reakcijas. Atšķirībā no cita parastā katalizatora fermenti katalizē tikai viena veida atgriezeniskas reakcijas, tā sauktās, specifiskas reakcijai. Tā kā fermenti ir olbaltumvielas; tie var strādāt noteiktā temperatūras, spiediena un pH diapazonā. Lielākā daļa enzīmu katalizē reakcijas, veidojot virkni “enzīmu-substrātu kompleksu”. Šajos kompleksossubstrāts visciešāk saistās ar fermentiem, kas atbilst pārejas stāvoklim. Šim stāvoklim ir viszemākā enerģija; līdz ar to tas ir stabilāks nekā nekatalizētas reakcijas pārejas stāvoklis. Līdz ar to ferments samazina bioloģiskās reakcijas aktivācijas enerģiju, kuru tas katalizē. Divas galvenās teorijas tiek izmantotas, lai izskaidrotu, kā veidojas fermentu-substrātu kompleksi. Tās ir atslēgu un atslēgu teorija un inducētās fit teorija.
Atslēgu un atslēgu modelis
Fermentiem ir ļoti precīza forma, kas ietver plaisu vai kabatu, ko sauc par aktīvajām vietnēm. Šajā teorijā substrāts iekļaujas aktīvajā vietnē kā atslēga slēdzenē. Galvenokārt jonu saites un ūdeņraža saites satur substrātu aktīvajās vietās, veidojot enzīmu-substrātu kompleksu. Kad tas ir izveidojies, enzīms katalizē reakciju, palīdzot mainīt substrātu, vai nu sadalot to, vai saliekot gabalus kopā. Šī teorija ir atkarīga no precīzā kontakta starp aktīvajām vietām un substrātu. Tāpēc šī teorija var nebūt pilnīgi pareiza, it īpaši, ja ir iesaistīta substrāta molekulu nejauša kustība.
Induced-Fit modelis
Šajā teorijā aktīvā vieta maina savu formu, lai savilktu substrāta molekulu. Ferments pēc saistīšanās ar noteiktu substrātu iegūst visefektīvāko formu. Tāpēc fermentu formu ietekmē substrāts, piemēram, cimdu formu, kuru ietekmē roka, kas to nēsā. Pēc tam fermenta molekula izkropļo substrāta molekulu, sasprindzinot saites, un padara substrātu mazāk stabilu, tādējādi pazeminot reakcijas aktivācijas enerģiju. Tā kā aktivācijas enerģija ir zema, reakcija notiek lielā ātrumā, veidojot produktus. Pēc produktu izdalīšanās fermenta aktivācijas vieta atgriežas sākotnējā formā un piesaista nākamo substrāta molekulu.
Kāda ir atšķirība starp Lock-and-Key un Induced-Fit?
• Inducētās fit teorija ir modificēta atslēgu un atslēgu teorijas versija.
• Atšķirībā no slēdzenes un atslēgas teorijas, inducētās fit teorija nav atkarīga no precīzā kontakta, kas tiek izveidots starp aktīvo vietu un substrātu.
• Inducētās fit teorijā fermenta formu ietekmē substrāts, savukārt Lock-and-key teorijā substrāta formu ietekmē enzīms.
• Atslēgas un atslēgas teorijā aktīvajām vietām ir precīza forma, turpretī Induced-fit teorijā aktīvajai vietai sākotnēji nav precīzas formas, bet vēlāk vietas forma tiek veidota atbilstoši substrātam, kas saistīt.
