ล็อค vs กุญแจ vs แบบเหนี่ยวนำ
เอ็นไซม์เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ ซึ่งถูกใช้ในเกือบทุกปฏิกิริยาของเซลล์ในสิ่งมีชีวิต พวกมันสามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมี โดยที่เอนไซม์ไม่เปลี่ยนแปลงตัวเองโดยปฏิกิริยา เนื่องจากความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แม้แต่เอนไซม์ที่มีความเข้มข้นเพียงเล็กน้อยก็มีประสิทธิภาพมาก เอ็นไซม์ทั้งหมดเป็นโปรตีนและมีรูปร่างเป็นทรงกลม อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นๆ ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพเหล่านี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลงปริมาณของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย และไม่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาได้ ไม่เหมือนกับตัวเร่งปฏิกิริยาปกติอื่นๆ เอนไซม์กระตุ้นปฏิกิริยาย้อนกลับได้เพียงประเภทเดียว เรียกว่าปฏิกิริยาจำเพาะเนื่องจากเอนไซม์เป็นโปรตีน สามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิ ความดัน และค่า pH ที่กำหนด เอนไซม์ส่วนใหญ่กระตุ้นปฏิกิริยาโดยการสร้างชุดของ 'สารตั้งต้นของเอนไซม์ - สารตั้งต้น' ในสารเชิงซ้อนเหล่านี้ ซับสเตรตจับกับเอ็นไซม์ที่สอดคล้องกับสถานะการเปลี่ยนแปลงมากที่สุด สถานะนี้มีพลังงานต่ำสุด ดังนั้นจึงมีความเสถียรมากกว่าสถานะการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยาที่ไม่เร่งปฏิกิริยา ดังนั้น เอ็นไซม์จะลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาทางชีวภาพ ซึ่งมันจะเร่งปฏิกิริยา มีการใช้ทฤษฎีหลักสองทฤษฎีเพื่ออธิบายว่าสารตั้งต้นของเอนไซม์-สารตั้งต้นก่อตัวอย่างไร พวกมันคือทฤษฎีการล็อกกุญแจและทฤษฎีการเหนี่ยวนำให้พอดี
รุ่นล็อคและกุญแจ
เอ็นไซม์มีรูปร่างที่แม่นยำมาก ซึ่งรวมถึงรอยแยกหรือกระเป๋าที่เรียกว่าแอคทีฟไซต์ ในทฤษฎีนี้ สารตั้งต้นจะพอดีกับพื้นที่ทำงาน เช่น กุญแจในล็อค พันธะไอออนิกและพันธะไฮโดรเจนส่วนใหญ่จับซับสเตรตในไซต์แอคทีฟเพื่อสร้างคอมเพล็กซ์ของเอ็นไซม์ซับสเตรต เมื่อก่อตัวขึ้นแล้ว เอ็นไซม์จะเร่งปฏิกิริยาโดยช่วยเปลี่ยนซับสเตรต ไม่ว่าจะเป็นการแยกส่วนหรือซับชิ้นส่วนเข้าด้วยกันทฤษฎีนี้ขึ้นอยู่กับการสัมผัสที่แม่นยำระหว่างไซต์แอคทีฟและสารตั้งต้น ดังนั้น ทฤษฎีนี้อาจไม่ถูกต้องทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลของสารตั้งต้น
ชักนำ-Fit Model
ในทฤษฎีนี้ แอคทีฟไซต์จะเปลี่ยนรูปร่างเพื่อโอบล้อมโมเลกุลของซับสเตรต หลังจากจับกับสารตั้งต้นแล้ว เอ็นไซม์จะมีรูปร่างที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้นรูปร่างของเอ็นไซม์จึงได้รับผลกระทบจากซับสเตรตเหมือนกับรูปร่างของถุงมือที่ได้รับผลกระทบจากมือที่สวมใส่ จากนั้นโมเลกุลของเอนไซม์จะบิดเบือนโมเลกุลของสารตั้งต้น ทำให้พันธะแน่น และทำให้สารตั้งต้นมีความเสถียรน้อยลง ดังนั้นจึงลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา เนื่องจากพลังงานกระตุ้นต่ำ ปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นด้วยความเร็วที่มากในการสร้างผลิตภัณฑ์ หลังจากที่ผลิตภัณฑ์ถูกปล่อยออกมา ตำแหน่งกระตุ้นของเอนไซม์จะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมและจับโมเลกุลซับสเตรตตัวต่อไป
Lock-and-Key และ Induced- Fit ต่างกันอย่างไร
• ทฤษฎีการเหนี่ยวนำ- ความพอดีเป็นเวอร์ชันดัดแปลงของทฤษฎีการล็อกและกุญแจ
• ทฤษฎีการเหนี่ยวนำให้พอดีไม่เหมือนกับทฤษฎีการล็อกและกุญแจ ทฤษฎีการเหนี่ยวนำให้พอดีไม่ได้ขึ้นอยู่กับการสัมผัสที่แม่นยำระหว่างไซต์ที่ใช้งานกับสารตั้งต้น
• ในทฤษฎี Induced-fit รูปร่างของเอ็นไซม์ได้รับผลกระทบจากซับสเตรต ในขณะที่ในทฤษฎี Lock-and-key รูปร่างของซับสเตรตได้รับผลกระทบจากเอ็นไซม์
• ในทฤษฎี Lock-and-key ไซต์แอคทีฟมีรูปร่างที่แม่นยำ ในขณะที่ในทฤษฎีการเหนี่ยวนำพอดี ไซต์แอคทีฟในตอนแรกไม่มีรูปร่างที่แน่นอน แต่ต่อมารูปร่างไซต์จะถูกสร้างขึ้นตามพื้นผิว ซึ่งกำลังจะผูกมัด