Schloss-Schlüssel-Modell der Enzymwirkung: Eine detaillierte Erklärung

Enzyme sind komplexe Proteine, die von lebenden Zellen produziert werden und biochemische Reaktionen bei verschiedenen Körpertemperaturen katalysieren. Sie katalysieren chemische Reaktionen, indem sie Substrate an der aktiven Stelle des Enzyms binden. Wenn das Substrat an das Enzym bindet, verändert es die Verteilung der Elektronen in den chemischen Bindungen des Substrats und verursacht Reaktionen, die zur Bildung von Produkten führen. Das Enzym gibt diese Produkte von seiner Oberfläche frei, damit es sich für einen weiteren Reaktionszyklus regenerieren kann.

Spezifität

• Obwohl Enzyme Moleküle verändern, indem sie als Katalysatoren wirken, die größere Moleküle in kleinere aufspalten, bleiben sie unverändert. Enzyme sind daher sehr hochspezifisch. Sie funktionieren am besten in einem engen Temperatur- und pH-Bereich. Jede chemische Reaktion, die zur Erhaltung des Lebens notwendig ist, erfordert ihr eigenes spezifisches Enzym.

Form

• Die aktive Stelle des Enzyms hat eine Form, die dem Molekülteil entspricht, mit dem es reagiert, auch bekannt als Substrat. Enzym und Substrat passen ineinander, was eine Reaktion ermöglicht. Die Art und Weise, wie die Formen es Enzym und Substrat ermöglichen, ineinander zu passen, führte zur Schloss-Schlüssel-Theorie.

Fischers Theorie

• Im Jahr 1894 stellte Emil Fischer eine Analogie zwischen einem Schloss-Schlüssel-Modell und der spezifischen Wirkung der Bindung zwischen einem Enzym und einem einzelnen Substrat her. Laut der Analogie ist das Enzym das Schloss und das Substrat ist der Schlüssel. Nur der richtige Schlüssel oder das richtige Substrat passt in das vorhandene Schlüsseloch oder die aktive Stelle des Schlosses oder des Enzyms.

Problematische Lücke

• Sobald das Substrat das Enzym entriegelt, gibt es die chemische Reaktion frei. Die Schloss-Schlüssel-Theorie erklärt die hohe Spezifität von Enzymen definitiv, berücksichtigt jedoch nicht die Stabilisierungsphasen von Enzymen während des Übergangsstatus. Darüber hinaus versäumt es die Theorie, die Flexibilität von Enzymen zu berücksichtigen, und ist selbst unflexibel.

Modifikation

• Im Jahr 1958 modifizierte Daniel Koshland die Schloss-Schlüssel-Theorie, um die Starrheit des Modells und die Stabilisierungsphase des Enzyms zu adressieren. Koshlands Modifikation wird als Induced-Fit-Theorie bezeichnet. Sie besagt, dass Substrate helfen, die endgültige Form des Enzyms zu bestimmen, und dass das Enzym tatsächlich flexibler ist als zuvor erkannt. Dieses modifizierte Schloss-Schlüssel-Modell adressiert den Grund, warum einige Verbindungen sich an das Enzym binden können, aber keine Reaktion auslösen, wenn das Enzym zu oft verzerrt wurde.