„Lock vs Key vs Induced Fit“
Fermentai yra žinomi kaip biologiniai katalizatoriai, organizmuose naudojami beveik visose ląstelių reakcijose. Jie gali padidinti biocheminės reakcijos greitį, fermentui nepakeitus reakcijos. Dėl jo pakartotinio naudojimo net ir nedidelė fermento koncentracija gali būti labai veiksminga. Visi fermentai yra baltymai ir rutulio formos. Tačiau, kaip ir visi kiti katalizatoriai, šie biologiniai katalizatoriai nekeičia galutinio produktų kiekio ir negali sukelti reakcijų. Skirtingai nuo kito įprasto katalizatoriaus, fermentai katalizuoja tik vieno tipo grįžtamąją reakciją, vadinamąją specifinę reakcijai. Kadangi fermentai yra baltymai; jie gali veikti esant tam tikrai temperatūrai, slėgiui ir pH. Dauguma fermentų katalizuoja reakcijas, sudarydami „fermentų ir substratų kompleksų“seriją. Šiuose kompleksuosesubstratas stipriausiai jungiasi prie fermentų, atitinkančių pereinamąją būseną. Ši būsena turi mažiausią energiją; taigi ji yra stabilesnė nei nekatalizuotos reakcijos pereinamoji būsena. Vadinasi, fermentas sumažina biologinės reakcijos aktyvacijos energiją, kurią jis katalizuoja. Norėdami paaiškinti, kaip susidaro fermentų ir substratų kompleksai, naudojamos dvi pagrindinės teorijos. Tai yra užrakto ir rakto teorija ir indukuoto pritaikymo teorija.
Užrakto ir rakto modelis
Fermentai turi labai tikslią formą, įskaitant plyšį arba kišenę, vadinamą aktyviomis vietomis. Pagal šią teoriją substratas telpa į aktyvią vietą kaip raktas į spyną. Daugiausia joninės jungtys ir vandenilio jungtys palaiko substratą aktyviose vietose, kad susidarytų fermentų ir substratų kompleksas. Susiformavęs fermentas katalizuoja reakciją, padėdamas pakeisti substratą, arba padalydamas jį, arba išklodamas gabalus. Ši teorija priklauso nuo tikslaus kontakto tarp aktyvių vietų ir substrato. Todėl ši teorija gali būti ne visai teisinga, ypač kai atsitiktinis substrato molekulių judėjimas yra susijęs.
Induced-Fit modelis
Pagal šią teoriją aktyvioji vieta keičia savo formą, kad apgaubtų substrato molekulę. Fermentas, susijungęs su tam tikru substratu, įgauna efektyviausią formą. Todėl fermento formą veikia substratas, kaip ir pirštinės formą, paveiktą jį dėvinčios rankos. Tada savo ruožtu fermento molekulė iškraipo substrato molekulę, įtempdama ryšius, padaro substratą mažiau stabilų, taigi sumažina reakcijos aktyvacijos energiją. Kadangi aktyvacijos energija yra maža, reakcija vyksta dideliu greičiu, formuojant produktus. Išsiskyrus produktams, fermento aktyvacijos vieta vėl grįžta į pradinę formą ir suriša kitą substrato molekulę.
Kuo skiriasi „Lock-and-Key“ir „Induced-Fit“?
• Indukuoto pritaikymo teorija yra modifikuota užrakto ir rakto teorijos versija.
• Skirtingai nuo „Lock-and-key“teorijos, sukelto pritaikymo teorija nepriklauso nuo tikslaus kontakto tarp aktyvios vietos ir substrato.
• Indukuoto fit teorijoje fermento formą veikia substratas, tuo tarpu Lock-and-key teorijoje substrato formą veikia fermentas.
• Pagal „Lock-and-key“teoriją aktyviosios vietos turi tikslią formą, o „Induced-fit“teorijoje aktyvioji vieta iš pradžių neturi tikslios formos, tačiau vėliau vietos forma formuojama pagal substratą, kuris įpareigoti.
