נעילה נגד מפתח לעומת התאמה מושרה
אנזימים ידועים כזרזים ביולוגיים, המשמשים כמעט בכל תגובה תאית, באורגניזמים. הם יכולים להגביר את קצב התגובה הביוכימית, מבלי שהאנזים ישתנה בעצמו על ידי התגובה. בשל יכולת השימוש החוזר שלו, אפילו ריכוז קטן של אנזים יכול להיות יעיל מאוד. כל האנזימים הם חלבונים וצורתם כדורית. עם זאת, כמו כל זרזים אחרים, זרזים ביולוגיים אלה אינם משנים את הכמות הסופית של מוצרים, והם אינם יכולים לגרום לתגובות להתרחש. בניגוד לזרז הרגיל האחר, אנזימים מזרזים רק סוג אחד של תגובה הפיכה, מה שנקרא תגובה ספציפית.מאז, האנזימים הם חלבונים; הם יכולים לעבוד בטווח טמפרטורה, לחץ ו-pH מסוימים. רוב האנזימים מזרזים תגובות על ידי יצירת סדרה של 'מתחמי מצע של אנזים'. בקומפלקסים אלה, המצע נקשר בצורה ההדוקה ביותר לאנזימים המתאימים למצב המעבר. למצב זה יש את האנרגיה הנמוכה ביותר; מכאן שהוא יציב יותר ממצב המעבר של תגובה לא מזורזת. כתוצאה מכך, אנזים מפחית את אנרגיית ההפעלה של תגובה ביולוגית, שאותה הוא מזרז. שתי תיאוריות עיקריות משמשות כדי להסביר כיצד נוצרים קומפלקסים של אנזים-מצע. הם תיאוריית המנעול והמפתח ותיאוריית ההתאמה המושרה.
דגם נעילה ומפתח
לאנזימים יש צורה מאוד מדויקת, הכוללת שסע או כיס הנקרא אתרים פעילים. בתיאוריה זו, המצע משתלב באתר פעיל כמו מפתח למנעול. בעיקר קשרים יוניים וקשרי מימן מחזיקים את המצע באתרים הפעילים ליצירת קומפלקס האנזים-מצע. לאחר היווצרותו, האנזים מזרז את התגובה על ידי סיוע בשינוי המצע, או פיצול זה או ציפוי חלקים זה לזה.תיאוריה זו תלויה במגע המדויק שנוצר בין האתרים הפעילים למצע. לכן, ייתכן שתיאוריה זו אינה נכונה לחלוטין, במיוחד כאשר מעורבת התנועה האקראית של מולקולות המצע.
דגם Induced-Fit
בתיאוריה זו, האתר הפעיל משנה את צורתו כדי לעטוף מולקולת מצע. האנזים, לאחר קשירה למצע מסוים, תופס את צורתו היעילה ביותר. לכן, צורת האנזים מושפעת מהמצע כמו צורת כפפה המושפעת מהיד הלובשת אותו. ואז בתורה מולקולת האנזים מעוותת את מולקולת הסובסטרט, מאמצת את הקשרים והופכת את המצע לפחות יציב, ובכך מורידה את אנרגיית ההפעלה של התגובה. מכיוון שאנרגיית ההפעלה נמוכה, התגובה מתרחשת במהירות רבה ויוצרות את המוצרים. לאחר שחרור המוצרים, אתר ההפעלה של האנזים חוזר לצורתו המקורית וקושר את מולקולת הסובסטרט הבאה.
מה ההבדל בין Lock-and-Key ל-Induced-Fit?
• תורת ההתאמה המושרה היא גרסה שונה של תורת המנעול והמפתח.
• בניגוד לתיאוריית הנעילה והמפתח, תיאוריית ההתאמה המושרה אינה תלויה במגע המדויק שנוצר בין האתר הפעיל למצע.
• בתורת ה-Induced-fit, צורת האנזים מושפעת מהמצע ואילו בתורת המנעול והמפתח, צורת המצע מושפעת מהאנזים.
• בתורת המנעול והמפתח, לאתרי הפעילים יש צורה מדויקת, ואילו בתורת ה-Induced-fit, לאתר הפעיל בתחילה אין צורה מדויקת, אך בהמשך נוצרת צורת האתר בהתאם למצע., שעומד לחייב.
