Замок, ключ и индуцированная подгонка
Ферменты известны как биологические катализаторы, которые используются почти во всех клеточных реакциях в организмах. Они могут увеличить скорость биохимической реакции без изменения самого фермента в результате реакции. Благодаря многоразовому использованию даже небольшая концентрация фермента может быть очень эффективной. Все ферменты являются белками и имеют глобулярную форму. Однако, как и все другие катализаторы, эти биологические катализаторы не изменяют конечное количество продуктов и не могут вызывать реакции. В отличие от других нормальных катализаторов ферменты катализируют только один тип обратимой реакции, так называемую специфическую реакцию. Так как ферменты являются белками; они могут работать в пределах определенного диапазона температуры, давления и рН. Большинство ферментов катализируют реакции, образуя ряд «комплексов фермент-субстрат». В этих комплексах субстрат наиболее прочно связывается с ферментами, соответствующими переходному состоянию. Это состояние имеет наименьшую энергию; следовательно, оно более стабильно, чем переходное состояние некатализируемой реакции. Следовательно, фермент снижает энергию активации биологической реакции, которую он катализирует. Две основные теории используются для объяснения того, как образуются комплексы фермент-субстрат. Это теория замка и ключа и теория индуцированного соответствия.
Модель с замком и ключом
Ферменты имеют очень точную форму, которая включает в себя расщелину или карман, называемый активным центром. В этой теории субстрат подходит к активному центру, как ключ к замку. В основном ионные связи и водородные связи удерживают субстрат в активных центрах, образуя комплекс фермент-субстрат. После образования фермент катализирует реакцию, способствуя изменению субстрата, либо расщепляя его на части, либо соединяя кусочки вместе. Эта теория зависит от точного контакта между активными центрами и субстратом. Поэтому эта теория может быть не совсем правильной, особенно когда речь идет о хаотическом движении молекул субстрата.
Модель индуцированной подгонки
В этой теории активный центр меняет свою форму, чтобы обернуть молекулу субстрата. Фермент после связывания с определенным субстратом принимает наиболее эффективную форму. Таким образом, субстрат влияет на форму фермента, как на форму перчатки влияет рука, в которой она находится. Затем, в свою очередь, молекула фермента искажает молекулу субстрата, напрягая связи, и делает субстрат менее стабильным, что снижает энергию активации реакции. Поскольку энергия активации мала, реакция протекает с большой скоростью с образованием продуктов. После высвобождения продуктов сайт активации фермента возвращается к своей первоначальной форме и связывает следующую молекулу субстрата.
В чем разница между Lock-and-Key и Induced-Fit?
• Теория индуцированного соответствия - это модифицированная версия теории замков и ключей.
• В отличие от теории «ключ-замок», теория индуцированного соответствия не зависит от точного контакта между активным центром и субстратом.
• В теории индуцированной подгонки на форму фермента влияет субстрат, тогда как в теории «замок-ключ» на форму субстрата влияет фермент.
• В теории «замок-и-ключ» активные сайты имеют точную форму, тогда как в теории индуцированного соответствия активный сайт изначально не имеет точной формы, но позже форма сайта формируется в соответствии с субстратом., который собирается связать.
