¿Cuál es el modelo de bloqueo y clave de cómo las enzimas interactúan con las moléculas de sustrato?

Las interacciones enzimáticas son altamente dinámicas. Estas moléculas están haciendo cambios sutiles en la orientación, las fuerzas de unión y las afinidades hasta mil millones de veces por segundo para catalizar una reacción bioquímica.

Me viene a la mente la idea de dos manos (¡muy rápidas!) Que se ajustan a ‘shake’. El primero en extender (la enzima) establece una plantilla básica a la que el receptor (sustrato) se ajusta dinámicamente. Como cada mano es independiente de la otra y ambas están limitadas por sus respectivos estados cuánticos, ambas deben conformarse en tiempo real con la otra para generar un apretón de manos (reacción) “exitoso” como se evidencia cuando ambas manos están cómodamente interconectadas.

Por supuesto, no es tan simple. Muchas reacciones requieren un apretón de manos entre múltiples sustratos; más bien como un ‘apretón de manos de grupo’.

Es increíble que ocurra en absoluto.

La acción específica de una enzima con un único sustrato puede explicarse utilizando una analogía de Cerradura y Clave, postulada por primera vez en 1894 por Emil Fischer. En esta analogía, el bloqueo es la enzima y la clave es el sustrato. Solo la clave de tamaño correcto (sustrato) cabe en el orificio de la llave (sitio activo) de la cerradura (enzima) .

Las teclas más pequeñas, las teclas más grandes o los dientes colocados incorrectamente en las teclas (moléculas de sustrato de forma incorrecta o tamaño adecuado) no encajan en la cerradura (enzima). Solo la tecla con forma correcta abre un bloqueo particular.

La hipótesis del modelo de bloqueo y clave establece que tanto el sustrato como la enzima (específicos para dicho sustrato) tienen formas geométricas complementarias, lo que les permite encajar a la vez que una llave encaja en un bloqueo. Esta hipótesis no explica la estabilización de la enzima, cambiando su forma (ligeramente) para que coincida con diferentes sustratos (se debe notar, sin embargo, que una enzima es específica para un tipo de reacción).

El modelo de llave y cerradura es otro mecanismo que describe las reacciones entre la enzima y el sustrato.

Un bloqueo es la enzima y la clave es el sustrato, el sustrato tiene una forma complementaria al sitio activo de la enzima (en otra palabra coincidencia exacta) por lo que se une y se adapta perfectamente y por lo tanto permite que la reacción se proceda.

El modelo de ajuste inducido es otro modelo en el que la enzima está distorsionada de tal forma que el sustrato se puede unir, la forma es complementaria pero no exacta.

En otras palabras, la enzima induce un cambio conformacional para que el sustrato encaje.