Lukk vs võti vs indutseeritud sobivus
Ensüümid on tuntud kui bioloogilised katalüsaatorid, mida kasutatakse organismides peaaegu igas rakureaktsioonis. Need võivad suurendada biokeemilise reaktsiooni kiirust, ilma et ensüümi reaktsioon ise muudaks. Selle korduvkasutatavuse tõttu võib isegi väike ensüümi kontsentratsioon olla väga efektiivne. Kõik ensüümid on valgud ja kerakujulised. Kuid nagu kõik muud katalüsaatorid, ei muuda need bioloogilised katalüsaatorid toodete lõppkogust ja nad ei saa reaktsioone tekitada. Erinevalt teisest tavalisest katalüsaatorist katalüüsivad ensüümid ainult ühte tüüpi pöörduvat reaktsiooni, nn reaktsioonispetsiifilist. Kuna ensüümid on valgud; nad võivad töötada teatud temperatuuri, rõhu ja pH vahemikus. Enamik ensüüme katalüüsib reaktsioone, tehes rea ensüümi-substraadi komplekse. Nendes kompleksidessubstraat seondub kõige tihedamalt ensüümidega, mis vastavad siirdeseisundile. Selles olekus on kõige vähem energiat; seega on see stabiilsem kui katalüüsimata reaktsiooni siirdeseisund. Järelikult vähendab ensüüm bioloogilise reaktsiooni aktivatsioonienergiat, mida see katalüüsib. Ensüüm-substraat-komplekside moodustumise selgitamiseks kasutatakse kahte peamist teooriat. Need on lukustuse ja võtme teooria ning indutseeritud sobivuse teooria.
Lukustuse ja võtme mudel
Ensüümidel on väga täpne kuju, mis sisaldab pilu või tasku, mida nimetatakse aktiivseteks saitideks. Selles teoorias sobib substraat aktiivsesse kohta nagu võti luku sisse. Ensüümi-substraadi kompleksi moodustamiseks hoiavad substraati aktiivsetes kohtades peamiselt ioonsed sidemed ja vesiniksidemed. Kui see on moodustunud, katalüüsib ensüüm reaktsiooni, aidates substraati muuta, kas jagades selle laiali või vooderdades tükid kokku. See teooria sõltub aktiivsete kohtade ja substraadi täpsest kontaktist. Seetõttu ei pruugi see teooria olla täiesti õige, eriti kui tegemist on substraatmolekulide juhusliku liikumisega.
Induced-Fit mudel
Selles teoorias muudab aktiivne sait oma kuju, et kinnitada substraadi molekul. Ensüüm võtab pärast kindla substraadiga seondumist oma kõige tõhusama kuju. Seetõttu mõjutab substraat ensüümi kuju nagu kinda kuju, mida mõjutab seda kandev käsi. Seejärel moonutab ensüümi molekul omakorda substraadi molekuli, pingutades sidemeid, ja muudab substraadi vähem stabiilseks, vähendades seeläbi reaktsiooni aktivatsioonienergiat. Kuna aktivatsioonienergia on madal, toimub reaktsioon toodete moodustamisel suure kiirusega. Pärast toodete vabanemist naaseb ensüümi aktivatsioonikoht oma algkujule ja seob järgmise substraadi molekuli.
Mis vahe on lukustuse ja võtme ja indutseeritud sobivuse vahel?
• Indutseeritud sobivuse teooria on lukustuse ja võtme teooria modifitseeritud versioon.
• Erinevalt lukustuse ja võtme teooriast ei sõltu indutseeritud sobivuse teooria aktiivse saidi ja substraadi täpse kontakti loomisest.
• Indutseeritud sobivuse teoorias mõjutab ensüümi kuju substraat, Lock-and-key-teoorias aga substraadi kuju ensüüm.
• Lukustuse ja võtme teoorias on aktiivsetel saitidel täpne kuju, samas kui indutseeritud sobivuse teoorias pole aktiivsel saidil esialgu täpset kuju, kuid hiljem moodustatakse saidi kuju vastavalt substraadile, mis läheb siduma.
