Biokimyo fermentlar. Tuzilishi, xususiyatlari va vazifalari

har bir tirik organizm, hujayra, kimyoviy reaktsiyalar millionlab bo'lib o'tadi. Ularning har biri muhim ahamiyatga ega, shuning uchun u yuqori darajada biologik jarayonlarning tezligini saqlab qolish uchun muhim ahamiyatga ega. Deyarli har bir reaktsiya uning ferment katalizatori bo'ladi. fermentlar nima? bir qafasda, ularning roli qanday?

Fermentlar. aniqlash

muddatli "ferment" Lotin fermentum olingan - xamirturush. Ular, shuningdek, Zyme en yunon fermentlarni deb atash mumkin - "tezlik bilan."

Fermentlar - biologik faol moddalar, shuning uchun hujayra uchraydigan har qanday reaktsiya, ular holda, albatta, mumkin emas. Bu moddalar katalizatorlar sifatida harakat. Shunga ko'ra, har qanday fermenti ikki asosiy xususiyatlarga ega:

1) enzim biokimyoviy reaksiya tezlashtiradi, lekin iste'mol qilinmaydi.

2) muvozanat konstantasi qiymatini o'zgartirish, lekin faqat bu qiymati erishish tezlashtiradi emas.

Fermentlar minglab biokimyoviy reaksiyalar tezlashtirish, va ba'zi hollarda, bir million marta. Bu ferment tizimining yo'qligi barcha hujayra ichidagi jarayonlar deyarli to'xtadi, va hujayra o'zi o'lsa, degan ma'noni anglatadi. Shuning uchun, faol moddalar bo'lib, fermentlar roli katta.

fermentlar turli hujayra metabolizmini tartibga diversifikatsiya qilish imkonini beradi. fermentlar tarkibiga ko'plab turli saboq olib reaktsiyalar har qanday Cascade. Biologik katalizator molekulasi muayyan tartibga orqali yuqori seçicilik ega. T. uchun. Ko'p hollarda fermentlar tabiatda protein bor, ular uchinchi yoki to'rtinchi tarkibida bo'lgan. sababi yana molekulasi o'ziga xosligi hisoblanadi.

hujayra ichida fermentlar vazifasi

ferment asosiy vazifasi - tezlashtirish tegishli reaksiya. Har qanday kaskad jarayonlar, vodorod peroksid hamda oxirgi glikoliz parchalanish beri, biologik katalizatorlar borlig'ida talab qiladi.

fermentlar to'g'ri ishlashiga muayyan substrat yuqori özgüllük erishdi. Ushbu katalizatorlar faqat muayyan reaksiya va hech, hatto juda o'xshash tezlashtirish mumkin, degan ma'noni anglatadi. ferment o'ziga xosligi darajasiga ko'ra, guruhlar quyidagi:

faqat bitta reaktsiya katalizatori 1) mutlaq o'ziga xosligi bilan fermentlarni. Misol uchun, kolajenaz kollagen va maltase mahkam tutsa maltoz digests.

2) nisbiy o'ziga xosligi bilan fermentlarni. Ushbu misol, gidroliz parchalanishi uchun, reaktsiyalar muayyan sinfini katalize mumkin moddalarni o'z ichiga oladi.

biocatalyst ish substrat uchun faol sayt munosabati bilan boshlanadi. Shu bilan bir vaqtda bir kalit va asosiy o'xshash to'ldiruvchi o'zaro haqida gapirish. substrat bilan to'liq o'yin imkon reaktsiyasini jadallashtirish qiladi faol markazi, shakllariga Bu anglatadi.

Keyingi qadam reaksiya davomida iborat. ferment kompleksi harakatlar tomonidan tezligi ortadi. Oxir-oqibat, biz reaktsiya mahsulotlari bilan bog'liq dimer olish.

Final bosqichi - faol sayt yana bir bor yana bir operatsiya uchun bepul bo'ladi, shundan so'ng ferment, reaktsiya mahsulotlarini olib tashlash uchun.

Şematik har bir bosqichda, ferment ish sifatida yozilishi mumkin:

1) S + E -> SE

2) SE -> SP

3) SP - ferment va P - - mahsulot substrat, E - S> S + P.

Fermentlarning tasnifi

inson tanasida, siz fermentlar, bir qator topishingiz mumkin. ularning vazifalari va ish haqida barcha bilim tizimga edi, va natijada siz osongina alohida katalizator nima aniqlash mumkin orqali umumiy tasnifi, bor edi. Bu erda olti asosiy fermentlar darslari, shuningdek, kichik guruhlar ba'zi misollar bor.

1. Oxidoreductase.

Bu sinf fermentlari redoks reaksiyalar katalize. Jami 17 sub-guruhlar qutqarildi. Oxidoreductases odatda protein bo'lmagan qismi taqdim vitamin yoki darhol bo'ladi.

oxidoreductases orasida tez-tez quyidagi kichik guruhlari topildi:

a) dehidrojenaz. Biokimyo-dehidrogenaz enzim vodorod atomlari yopishib va boshqa substrat uni o'tkazish qilingan. Bu kichik guruh nafas olish, fotosintez reaksiyalari eng keng tarqalgan. dehidrojenaza qismi sifatida koenzim NAD / NADH yoki flavoproteins FAD / FMN shaklida shart mavjud. Ko'pincha metall ionlari mavjud. Misollar kabi tsitohromreduktazy kabi fermentlarni, pyruvate dehidrojenazın isocitrate dehidrojenazın, shuningdek, ko'p jigar fermentlarni (laktat dehidrojenazın glutamat dehidrojenazın va hokazo. D.) o'z ichiga oladi.

b) oksidazlar. fermentlar bir qator reaktsiya mahsulotlari, suv yoki vodorod peroksid bo'lishi mumkin qaerga vodorod kislorod qo'shib, (H ₂ 0, H ₂ 0 _{2) katalize.} fermentlar misollar, tirozinazını oksidaz Sitokrom.

c) peroksldaz va katalaz - suv va kislorod ajratish H ₂ O ₂ katalize fermentlarni.

g) oxygenase. Bu Biokatalizatorlar kislorod Ilovasi tezlashtiradi. Dofamingidroksilaza - Bunday fermentlar misollaridan biri.

2. transferazlar.

Bu guruh Target fermentlar oluvchiga donor moddaning moddaning dan radikallar uzatish hisoblanadi.

a) metiltransferez. DNK metiltransferez - jarayonini nazorat asosiy fermentlar DNK ko'payishi. Metilizasyonu nükleotid nuklein kislota ish tartibga solish muhim ahamiyat kasb etadi.

b) acyltransferase. Bu guruhcha fermentlar boshqa bir guruhi o'sha bir molekulasi dan tashiladi. Misollar açiltransferazlar: lesitinin-xolesterin acyltransferase (xolesterin ustida bir yog 'kislotasi bilan funktsional guruh oshiradi), lizofosfatidilholinatsiltransferaza (o'sha guruh lysophosphatidylcholine uzatiladi).

c) aminotransferases - aminokislotalar konvertatsiya jalb qilingan fermentlarni. Bir amino guruh o'tkazish bilan pyruvate va glutamat dan olganning sintezini tezlashtiradi fermentlar olganning aminotransferaz misollar.

g) fosfototransferaz. Fermentlarni, fosfat guruhi bu sub-guruhi qo'shilishi katalize. Yana bir nomi fosfototransferaz kinase, tez-tez uchraydi. Masalan, (asosan glyukoza) heksoz fosfor qoldiqlari biriktirilgan heksokinaz va aspartat, deb fermentlarni, va o'z ichiga aspartik kislota , o'z navbatida,.

3. hidrolazları - molekula ichida obligatsiyalar bo'linish katalize fermentlarni bir sinf, suv qo'shiladi. Bu guruhga tegishli moddalar - asosiy ovqat fermenti.

a) Esterazlar - Ester bog'lari sindirish. Misol - yog'lar yiqitish lipazlar.

b) Glikosidazlar. Ushbu ketma-ket biokimyosi fermentlar polimer (oligosakkaritlere va polisaxaridlar) ning glikozid obligatsiyalar qirg'in yotadi. Misollar: amilaz, sucrase, maltase.

c) peptidaz - kislotalari amino oqsillarning parchalanishini katalize fermentlarni. Bunday karboiksipeptidaza pepsin, TRIP, qilingan kimotripsin shunga, deb peptidaz bog'liq fermentlar.

g) Amidases - taqsimladik yozilmagan. Misollar: .. Arginase, üreaz, glutaminase boshqalar fermentlarining amidase Ko'pchilik topilgan ornitin sikli.

4. Lyases - hidrolazları o'xshash vazifalarni uchun fermentlar, ammo suv iste'mol emas molekulalarida obligatsiyalar bo'linish ham. Bu sinf fermentlari har doim vitamin B1 va B6 shaklida, masalan, protein bo'lmagan qismining bir qismi bor.

a) dekarboksilaz. Bu fermentlar C-C rishtasiga harakat. Misollar glutamik dekarboksilaz yoki pyruvate dekarboksilaz bo'ladi.

b) hydratase va dehydratase - C-O obligatsiyalar bo'linish katalize fermentlarni.

c) Sherzod-lyases - C-N rishtalari vayron. Misol: argininsuktsinatliaza.

g) R-O lyase. Bunday fermentlar odatda substrat materiallari bir fosfat guruhi yorilib. Misol: adenylyl cyclase.

ularning tuzilishi asosida fermentlar Biokimyo

Har bir ferment qobiliyati shaxs, faqat uning o'ziga xos tuzilishi bilan belgilanadi. Har qanday ferment - birinchi navbatda, oqsil, uning tuzilishi va qatlamlanish darajasi uning vazifasini belgilashda muhim rol o'ynaydi.

Har bir biocatalyst o'z navbatida, bir necha turli funktsional joylarda bo'lingan, faol markazi, borligi bilan xarakterlanadi:

1) Katalitik markazi - qaysi ferment rioya substrat uchun oqsil, maxsus viloyati. oqsil molekulasi katalitik markazi shaklidagi qarab substrat shuningdek, asosiy va kalit mos kelishi lozim shakllari turli xil, olishi mumkin. ferment oqsili uchinchi yoki to'rtinchi holatda nima uchun bunday murakkab tuzilishi tushuntiradi.

2) Adsorpsiyon markazi - bir "Ilova" bo'lib xizmat qiladi. Bu yerda, hamma aloqa birinchi fermenti molekulasi va substrat molekulasi orasida bo'lib o'tadi. Biroq, yutish markazi, juda kuchsiz hosil va ulanish shunday katalitik reaktsiya, bu bosqichda qaytar.

3) Allosteric markazlari faol markazida joylashgan, va ferment butun yuzasi bo'ylab bo'lishi mumkin. Ularning vazifasi - ferment tartibga solish. Nizom molekulalari ingibitorlari va etkinleştiricileri molekulalar orqali sodir bo'ladi.

ferment molekulasi uchun majburiy aktivator oqsillar, uning ishlashini tezlashtirish. Ingibitorlari, aksincha, katalitik faolligini xalaqit beradi, va bu ikki yo'l bilan sodir bo'lishi mumkin: yo molekula ferment (tanlov tiyilish) faol markazi allosteric markazi viloyatiga bog'laydi yoki oqsil (noraqobatli tiyilish) yana bir mintaqada ilova qilinadi. Tanlov tiyilish yanada samarali hisoblanadi. substrat uchun shunday yopiq makon keyin ferment uchun majburiy va bu jarayon önleyicisi molekulasi deyarli to'liq tasodif taqdirda faqat mumkin va faol markazi tashkil etadi.

Ferment tez-tez boshqa organik va noorganik moddalar, shuningdek, aminokislotalar iborat, lekin emas. Shunga ko'ra, xavfsiz holatga apoenzyme - proteynli qismi koenzim - organik yarim va kofaktör - noorganik qismi. Koenzim ulgevodami, yog'lar, nuklein kislotalar, vitaminlar vakili mumkin. O'z navbatida, CO-omili - ko'pincha bir-quvvatlash metall ionlari bo'ladi. Fermentlar faoliyati, uning tuzilishi bilan belgilanadi: Qo'shimcha moddalar katalitik xususiyatlarini o'zgartirish, tarkibi kiritilgan. fermentlar turli xil - bu omillar, bir butunlikni tashkil barcha kombinatsiyasi natijasidir.

fermentlar faoliyatining Nizom

biologik faol modda har doim tanasi uchun zarur emas sifatida fermenti. Fermentlarning Biokimyo ular haddan tashqari kataliz zarar tirik hujayralari holda bo'lishidir. tanasi amallab o'z ishini tartibga solish uchun zarur fermentlarni ustida zararli ta'sirini oldini olish uchun.

T. uchun. Fermenti tabiatda protein, ular darhol yuqori haroratlarda halok bor. denatürasyon jarayoni qaytar, lekin sezilarli darajada modda ta'sir qilishi mumkin.

pH ham tartibga solish muhim ahamiyat kasb etadi. Maksimal ferment faolligi odatda neytral pH (7,0-7,2) kuzatiladi. Bundan tashqari, faqat kislotali sharoitda yoki faqat ishqoriy ishlash fermentlarni mavjud. Shunday qilib, uyali Lizozomlar past pH, gidroliz fermentlar da maksimal faoliyatini saqlab. Atrof-muhit neytral yaqin sitoplazma bilan tasodifan tekkan holda, ularning faoliyati pasayadi. "Samopoedaniya" dan Bunday himoya hidrolazı xususiyatlari asoslangan.

Bu fermentlar tarkibiga kofermentiga va kofaktör ahamiyati haqida so'z loyiq, deb. vitaminlar yoki metall ionlarining mavjudligi sezilarli darajada muayyan fermentlar faoliyatini ta'sir qiladi.

fermentlar nomenklaturasi

tananing barcha fermentlar, ularning darslari har qanday tegishli, shuningdek, ular reaksiyaga bo'lgan substrat ko'ra deyiladi. Ba'zan tizimli nomenklatura bir emas, sarlavhasida substrat ikki ishlatiladi.

ba'zi fermentlar nomlari misollar:

1. Jigar fermentlar: laktat degidrogen aza-glutamat-aza-degidrogen.
2. To'liq tizimli ferment nomi: laktat + NAD-aza -oksidoredukt.

nomenklaturasini qoidalariga rioya emas saqlanib va arzimas nomlari. TRIP, qilingan kimotripsin shunga, pepsin: misollar ovqat hazm qilish fermenti bo'ladi.

fermentlarning sintezi jarayoni

Fermentlarning vazifalari ham genetik darajada belgilanadi. . Oqsil va uning sintezi transkripsiyonu va tarjima jarayonlarida sifatida aynan bir xil bo'ladi - molekulasi va katta bo'lgani.

quyidagicha sintezi fermentlari sodir bo'ladi. Dastlab, DNK mRNA shakllantirish kerakli ferment haqida ma'lumot bering. Rasululloh RNK ferment qismi bo'lgan barcha aminokislotalar kodlar. reaktsiya mahsuloti etarli gen nusxa ko'chirish to'xtaydi katalizli bo'lsa fermentlar Nizom, shuningdek, DNK darajasida bo'lishi mumkin va mahsulot bir ehtiyoj bor, agar aksincha, u nusxa ko'chirish jarayonini faollashtiradi.

eshittirish - mRNA sitoplazma, keyingi bosqichda ozod etildi marta. ribozomlara to'g'risida endoplazmik retikulum peptid bog'lari bilan bog'langan aminokislotalar iborat asosiy zanjir sintez. Biroq, asosiy tarkibida oqsil molekulasi hali uning fermentativ vazifasini bajarish mumkin emas.

ferment faolligi oqsil tuzilmalari bog'liq. Shu EPS oqsil, shunday qilib, birinchi, ikkinchi va undan keyin uchinchi sath tuzilishini shakllantirish, gerdaymay sodir. ba'zi fermentlarning sintezi, bu bosqichda to'xtadi, lekin katalizator faoliyatini rivojlantirish uchun ko'pincha zarur ilova va kofaktör koenzim hisoblanadi.

shakar, nuklein kislotalar, yog'lar va vitaminlar: endoplazmik retikulum ayrim joylarda organik ferment komponentlarini biriktirilgan keladi. Ba'zi fermentlar kofermentiga borligi holda ishlamaydi mumkin.

Kofaktör shakllantirishda muhim rol o'ynaydi oqsil to'rtlik tuzilishi. Fermentlarning vazifalari Ba'zi faqat oqsil domen tashkilot mavjud. Shuning uchun u bir necha oqsil tomchilari o'rtasidagi bog'lovchi bir metall ionlarining bo'lgan, ularning mavjudligi to'rtlik tuzilishi uchun juda muhim ahamiyatga ega.

Fermentlarning Multiple shakllari

u shu reaksiya katalize, lekin ba'zi jihatdan bir-biridan farq necha fermentlar mavjudligi zarur bo'lganda vaziyatlar bor. Misol uchun, ferment 20 daraja ishlashi mumkin, lekin 0 daraja, u o'z vazifalarini amalga oshirish imkoniyatiga ega bo'lmaydi. Bunday vaziyat, past haroratlarda tirik organizmda, nima qilish kerak?

Bu muammo osongina Shu reaksiya katalize necha fermentlar ishtirokida hal, lekin har xil mehnat sharoitida bo'ladi. fermentlar bir necha shakllari ikki turi mavjud:

1. Izoenzimlerini. Bunday oqsillar turli genlar tomonidan kodlanan, ular turli aminokislotalar iborat, lekin ayni reaktsiyani katalize qilingan.
2. To'g'ri, bir necha shakllari. Bu oqsillar bir xil gen dan matnga aylantiradi, lekin ribozomlar o'zgartirish peptid kuni sodir etiladi. chiqishi bir xil ferment bir necha shakllari ishlab chiqarilgan.

Natijada, birinchi turdagi bir necha shakllari, genetik darajada hosil qilinsa, ikkinchi - post-translasyonel kuni.

fermentlarni ma'nosi

tibbiyotda fermentlar foydalanish moddalar o'ng miqdorda allaqachon bo'lgan qismi sifatida, yangi dori vositalarini masalaga pastga keladi. Olimlar hali organizmda fermentlar etishmayotgan sintezini rag'batlantirish yo'l topilmadi, lekin hozir keng o'z qobiliyatlar muddati uchun bo'yanish mumkin narkotik taqsimlanadi.

Hujayraning turli fermentlar hayot faoliyatiga taalluqli reaktsiyalar ko'plab katalize qilish uchun. endonükleaz va exonuclease: bu vakillaridan biri nucleases guruh enizmov etiladi. Ularning ish nuklein bir kamerada kislotalari, shikastlangan DNK va RNK bartaraf doimiy darajasini saqlab qolish uchun emas.

qon ivish hodisaga haqida unutmang. himoya samarali chorasi sifatida, jarayon fermentlar bir qator tomonidan nazorat qilinadi. Ular orasida bosh faol fibrin kirib harakatsiz oqsil fibrinojeni aylantirgan trombin, deb. Uning mavzu ila ortiqcha qon yo'qotish oldini olish, idish jarohat sayt qo'yadi tarmog'i bir turdagi yaratadi.

Fermentlar ko'p sut mahsulotlari vinochilik, pivo, ishlab chiqarish ishlatiladi. glyukoza ozdiruvchi alkogol foydalanish mumkin uchun, shu bilan birga, bu jarayon muvaffaqiyatli yuzaga uchun va ulardan yetarli chiqarib.

Qiziqarli faktlar qaysi haqida siz bilmagan

- 5000 Da 1,000,000 uchun - organizmning fermentlar barcha katta massaga ega. Bu molekulada oqsil borligi bilan bog'liq. Taqqoslash uchun, molekulyar glyukoza vazn - 180 Ha, va karbonat - 44, jami Ha.

- Bugungi kunga kelib, turli organizmlarning hujayralarida topilgan 2000 dan ortiq fermentlar ochildi. Biroq, bu moddalar eng hali to'liq tushunib bo'lmaydi.

- Fermentlar faolligini samarali yuvish tuzlar olish uchun ishlatiladi. Bu yerda, fermentlar tanasida bir xil rol bajarish, ular organik masalani yiqitish, va bu xususiyat jangovar dog'lar yordam beradi. Aks holda, u denatürasyon jarayoni ketishi mumkin, 50 daraja yuqori bo'lmasligi haroratda bunday yuvish vositasi foydalanish tavsiya etiladi.

- Statistikaga ko'ra, odamlar 20% dunyo bo'ylab fermentlar har qanday etishmasligi aziyat chekmoqda.

- uzoq vaqt davomida ma'lum fermentlarni xususiyatlari haqida, lekin faqat 1897 yilda, insonlar emas, achitqi, deb tushundi, va ularning hujayralari ko'chirma alkogol ichiga shakar fermentatsiya uchun foydalanish mumkin.