Замок против ключа против принудительной подгонки
Ферменты известны как биологические катализаторы, которые используются почти во всех клеточных реакциях организмов. Они могут увеличить скорость биохимической реакции без изменения самого фермента в результате реакции. Благодаря возможности многократного использования даже небольшая концентрация фермента может быть очень эффективной. Все ферменты являются белками и имеют шаровидную форму. Однако, как и все другие катализаторы, эти биологические катализаторы не изменяют конечное количество продуктов и не могут заставить происходить реакции. В отличие от других обычных катализаторов, ферменты катализируют только один тип обратимой реакции, так называемую специфическую реакцию. Поскольку ферменты - это белки; они могут работать в определенном диапазоне температуры, давления и pH. Большинство ферментов катализируют реакции, образуя серию «фермент-субстратных комплексов». В этих комплексахсубстрат наиболее прочно связывается с ферментами, соответствующими переходному состоянию. Это состояние имеет самую низкую энергию; следовательно, оно более стабильно, чем переходное состояние некаталитической реакции. Следовательно, фермент снижает энергию активации биологической реакции, которую он катализирует. Для объяснения образования комплексов фермент-субстрат используются две основные теории. Это теория замка и ключа и теория индуцированной подгонки.
Модель с замком и ключом
Ферменты имеют очень точную форму, которая включает щель или карман, называемый активными участками. Согласно этой теории, субстрат входит в активный участок, как ключ в замок. В основном ионные связи и водородные связи удерживают субстрат в активных центрах с образованием комплекса фермент-субстрат. После образования фермент катализирует реакцию, помогая изменить субстрат, либо расщепляя его на части, либо соединяя части вместе. Эта теория зависит от точного контакта между активными центрами и субстратом. Следовательно, эта теория может быть не совсем верной, особенно когда речь идет о случайном движении молекул субстрата.
Модель индуцированной подгонки
Согласно этой теории, активный центр меняет свою форму, охватывая молекулу субстрата. Фермент после связывания с определенным субстратом принимает наиболее эффективную форму. Следовательно, на форму фермента влияет субстрат, как на форму перчатки, которую оказывает носящая ее рука. Затем, в свою очередь, молекула фермента искажает молекулу субстрата, натягивая связи, и делает субстрат менее стабильным, таким образом понижая энергию активации реакции. Поскольку энергия активации мала, реакция происходит с большой скоростью с образованием продуктов. После высвобождения продуктов сайт активации фермента возвращается к своей исходной форме и связывает следующую молекулу субстрата.
В чем разница между Lock-and-Key и Induced-Fit?
• Теория индуцированной подгонки - это модифицированная версия теории замка и ключа.
• В отличие от теории блокировки и ключа, теория индуцированной подгонки не зависит от точного контакта между активным центром и субстратом.
• В теории индуцированной подгонки на форму фермента влияет субстрат, тогда как в теории «ключ-замок» на форму субстрата влияет фермент.
• В теории «замок-и-ключ» активные сайты имеют точную форму, тогда как в теории индуцированной подгонки активный центр изначально не имеет точной формы, но позже форма сайта формируется в соответствии с субстратом, который будет привязать.
