Ферментүүд нь эсийн бүх үйл явцыг явуулахад тусалдаг бөөрөнхий уураг юм. Бүх катализаторын нэгэн адил тэд урвалыг эргүүлж чадахгүй, харин хурдасгахад үйлчилдэг.
Эс дэх ферментийг нутагшуулах
Эсийн дотор бие даасан ферментүүд нь ихэвчлэн нарийн тодорхойлогдсон органеллд агуулагддаг бөгөөд үйлчилдэг. Ферментүүдийг нутагшуулах нь эсийн энэ хэсэг ихэвчлэн гүйцэтгэдэг үйл ажиллагаатай шууд холбоотой.
Бараг бүх гликолизийн ферментүүд цитоплазмд байрладаг. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн ферментүүд нь митохондрийн матрицад байдаг. Гидролизийн идэвхтэй бодисууд нь лизосомд агуулагддаг.
Амьтан, ургамлын бие даасан эд, эрхтнүүд нь ферментийн багцаас гадна үйл ажиллагаагаар ялгаатай байдаг. Эд эсийн энэ онцлогийг эмнэлэгт зарим өвчнийг оношлоход ашигладаг.
Эд эс дэх ферментийн идэвхжил, багцад насжилттай холбоотой шинж чанарууд бас байдаг. Эдгээр нь үр хөврөлийн хөгжлийн явцад эд эсийн ялгарах явцад хамгийн тод харагддаг.
Ферментийн нэршил
Хэд хэдэн нэрлэх систем байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь ферментийн шинж чанарыг өөр хэмжээгээр харгалзан үздэг.
- Өчүүхэн. Бодисын нэрийг санамсаргүй байдлаар өгдөг. Жишээлбэл, пепсин (пепсис - "задаргаа", Грек) ба трипсин (трипсис - "нимгэн", Грек)
- Онцтой. Ферментийн нэр нь субстрат ба "-ase" төгсгөлөөс бүрдэнэ. Жишээлбэл, амилаза нь цардуулын гидролизийг хурдасгадаг (амило - "цардуул", Грек).
- Москва. Үүнийг 1961 онд Олон улсын биохимийн 5-р их хурлаар Ферментийн нэршлийн олон улсын комисс баталжээ. Бодисын нэр нь субстрат ба ферментийн катализатор (хурдасгасан) урвалаас бүрдэнэ. Хэрэв ферментийн үүрэг нь нэг бүлэг атомыг нэг молекулаас (субстрат) нөгөөд (хүлээн авагч) шилжүүлэх явдал юм бол катализаторын нэр нь хүлээн авагчийн химийн нэрийг агуулдаг. Жишээлбэл, амин бүлгийг аланинаас 2-гидроксиглутарийн хүчил рүү шилжүүлэх урвалд аланин: 2-оксоглутарат аминотрансфераза фермент оролцдог. Нэр нь:
- субстрат - аланин;
- акцептор - 2-оксоглутарийн хүчил;
- урвалд амин бүлэг шилжсэн.
Олон улсын комисс мэдэгдэж байгаа бүх ферментийн жагсаалтыг гаргасан бөгөөд энэ нь байнга шинэчлэгдэж байдаг. Энэ нь шинэ бодис нээсэнтэй холбоотой.
Ферментийн ангилал
Ферментүүдийг бүлэгт хуваах хоёр арга бий. Эхнийх нь эдгээр бодисуудын хоёр ангиллыг санал болгодог:
- энгийн - зөвхөн уурагаас бүрддэг;
- цогцолбор - уургийн хэсэг (апофермент) болон коэнзим гэж нэрлэгддэг уургийн бус хэсгийг агуулдаг.
Уураггүй хэсэг рүүнийлмэл фермент нь витамин агуулсан байж болно. Бусад бодисуудтай харилцан үйлчлэл нь идэвхтэй төвөөр дамждаг. Ферментийн молекул бүхэлдээ процесст оролцдоггүй.
Ферментийн шинж чанарыг бусад уургийн нэгэн адил бүтцээр нь тодорхойлдог. Үүнээс хамааран катализаторууд зөвхөн өөрсдийн урвалыг хурдасгадаг.
Ангилах хоёр дахь арга нь бодисыг ферментийн үйл ажиллагааны дагуу хуваадаг. Үр дүн нь зургаан анги:
- оксидоредуктаза;
- шилжүүлэх;
- гидролаза;
- изомераза;
- lyases;
- лигазууд.
Эдгээр нь нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн бүлгүүд бөгөөд тэдгээр нь зөвхөн тэдгээрийн доторх ферментийг зохицуулдаг урвалын төрлөөр ялгаатай биш юм. Янз бүрийн бүлгийн бодисууд өөр өөр бүтэцтэй байдаг. Тиймээс эс дэх ферментүүдийн үүрэг ижил байж болохгүй.
Оксидоредуктаза - исэлдэлтийн исэлдэлт
Нэгдүгээр бүлгийн ферментүүдийн гол үүрэг нь исэлдэлтийн урвалыг хурдасгах явдал юм. Онцлог шинж чанар: электронууд эсвэл устөрөгчийн атомууд эхний субстратаас эцсийн хүлээн авагч руу шилждэг исэлдэлтийн ферментийн гинжийг үүсгэх чадвар. Эдгээр бодисыг урвалын ажлын зарчим эсвэл ажлын газрын дагуу ялгадаг.
- Аэробик дегидрогеназа (оксидаза) нь электрон эсвэл протоныг хүчилтөрөгчийн атом руу шууд шилжүүлэхийг хурдасгадаг. Анаэробууд нь ижил үйлдлийг гүйцэтгэдэг боловч электронууд эсвэл устөрөгчийн атомуудыг хүчилтөрөгчийн атом руу шилжүүлэхгүйгээр явагддаг урвалд ордог.
- Анхдагчдегидрогеназууд нь исэлдсэн бодисоос (анхдагч субстрат) устөрөгчийн атомыг зайлуулах үйл явцыг хурдасгадаг. Хоёрдогч - хоёрдогч субстратаас устөрөгчийн атомыг зайлуулах ажлыг хурдасгах, тэдгээрийг анхдагч дегидрогеназа ашиглан олж авсан.
Өөр нэг онцлог нь: коэнзим (идэвхтэй бүлгүүд)-ийн маш хязгаарлагдмал багц бүхий хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй катализатор учраас олон төрлийн исэлдэлтийн урвалыг хурдасгаж чаддаг. Үүнийг олон тооны сонголтоор хангадаг: ижил коэнзим нь өөр өөр апоэнзимтэй нэгдэж чаддаг. Тухайн тохиолдол бүрт өөрийн гэсэн шинж чанартай тусгай оксидоредуктазыг гаргаж авдаг.
Энэ бүлгийн ферментүүдийн өөр нэг үүрэг байдаг бөгөөд үүнийг үл тоомсорлож болохгүй - тэдгээр нь энерги ялгарахтай холбоотой химийн процессын явцыг хурдасгадаг. Ийм урвалыг экзотермик гэж нэрлэдэг.
Трансферазууд - тээвэрлэгчид
Эдгээр ферментүүд нь молекулын үлдэгдэл болон функциональ бүлгүүдийг шилжүүлэх урвалыг хурдасгах үүргийг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, фосфофруктокиназа.
Шилжүүлсэн бүлэгт үндэслэн найман бүлэг катализаторыг ялгадаг. Тэдгээрийн хэдхэнийг харцгаая.
- Фосфотрансферазууд - фосфорын хүчлийн үлдэгдлийг шилжүүлэхэд тусалдаг. Тэдгээрийг очих газрын дагуу (архи, карбоксил болон бусад) дэд ангилалд хуваадаг.
- Аминотрансферазууд – амин хүчлийн трансаминжих урвалыг хурдасгадаг.
- Гликозилтрансферазууд - фосфорын эфирийн молекулуудаас гликозилийн үлдэгдлийг моно- болон полисахаридын молекулууд руу шилжүүлдэг. Урвалыг өгөхургамал, амьтны олиго- эсвэл полисахаридын задрал ба нийлэгжилт. Жишээлбэл, тэд сахарозыг задлахад оролцдог.
- Ацилтрансфераза нь карбоксилын хүчлийн үлдэгдлийг амин, спирт, амин хүчлүүд рүү шилжүүлдэг. Ацил-коэнзим-А нь ацил бүлгийн бүх нийтийн эх үүсвэр юм. Үүнийг ацилтрансферазын идэвхтэй бүлэг гэж үзэж болно. Цууны хүчлийн ацилийг ихэвчлэн тэсвэрлэдэг.
Гидролаз - усаар хуваана
Энэ бүлгийн ферментүүд нь ус оролцдог органик нэгдлүүдийг задлах (багахан нийлэгжих) урвалын катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ бүлгийн бодисууд нь эс болон хоол боловсруулах шүүсэнд агуулагддаг. Ходоод гэдэсний зам дахь катализаторын молекулууд нь нэг бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрддэг.
Эдгээр ферментийн байршил нь лизосом юм. Тэд эс дэх ферментийн хамгаалалтын функцийг гүйцэтгэдэг: мембранаар дамжсан гадны бодисыг задалдаг. Тэд мөн эсэд хэрэггүй болсон бодисуудыг устгадаг ба лизосомуудыг эмх цэгцтэй гэж нэрлэдэг.
Тэдний өөр нэг "хоч" нь эсийн автолизийн гол хэрэгсэл учраас эсийн амиа хорлолт юм. Хэрэв халдвар үүсвэл үрэвсэлт үйл явц эхэлж, лизосомын мембран нэвчдэг болж, гидролазууд цитоплазм руу орж, замд нь байгаа бүх зүйлийг устгаж, эсийг устгадаг.
Энэ бүлгээс хэд хэдэн төрлийн катализаторыг салга:
- эстеразууд - спиртийн эфирийн гидролизийг хариуцдаг;
- гликозидаза - гликозидын гидролизийг хурдасгахТэд ямар изомер үйлчилж, α- эсвэл β-гликозидазыг ялгаруулдаг;
- пептидийн гидролаза нь уураг дахь пептидийн бондын гидролиз, тодорхой нөхцөлд тэдгээрийн нийлэгжилтийг хариуцдаг боловч уураг нийлэгжүүлэх энэ аргыг амьд эсэд ашигладаггүй;
- амидаза - хүчил амидуудын гидролизийг хариуцдаг, жишээ нь уреаза нь мочевиныг аммиак болон ус болгон задалдаг.
Изомераза - молекулын хувиргалт
Эдгээр бодис нь нэг молекул доторх өөрчлөлтийг хурдасгадаг. Эдгээр нь геометрийн эсвэл бүтцийн хэлбэртэй байж болно. Энэ нь олон янзаар тохиолдож болно:
- устөрөгчийн атомын шилжилт;
- фосфатын бүлгийг хөдөлгөх;
- сансар дахь атомын бүлгүүдийн зохион байгуулалтыг өөрчлөх;
- давхар холбоог хөдөлгөж байна.
Изомержилт нь органик хүчил, нүүрс ус эсвэл амин хүчлүүд байж болно. Изомераза нь альдегидийг кетон болгон хувиргаж, эсрэгээр cis хэлбэрийг транс хэлбэрт шилжүүлж, эсрэгээр нь өөрчилж чаддаг. Энэ бүлгийн ферментүүд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг илүү сайн ойлгохын тулд изомеруудын ялгааг мэдэх шаардлагатай.
Улс холбоогоо таслав
Эдгээр ферментүүд нь органик нэгдлүүдийн гидролизийн бус задралыг бондоор хурдасгадаг:
- нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгч;
- фосфор-хүчилтөрөгч;
- нүүрстөрөгч-хүхэр;
- нүүрстөрөгч-азот;
- нүүрстөрөгч-хүчилтөрөгч.
Энэ тохиолдолд нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, аммиак зэрэг энгийн бүтээгдэхүүнүүд ялгарч, давхар бондууд хаагддаг. Эдгээр урвалын цөөхөн нь эсрэг чиглэлд, тохирох ферментүүд нь эсрэг чиглэлд явж болноЭнэ нөхцөлд зөвхөн задрал төдийгүй синтезийн процессыг хурдасгадаг.
Лиазыг эвдэж буй холбоосын төрлөөр нь ангилдаг. Эдгээр нь нарийн төвөгтэй ферментүүд юм.
Лигасын хөндлөн холбоосууд
Энэ бүлгийн ферментүүдийн гол үүрэг нь синтезийн урвалыг хурдасгах явдал юм. Тэдний онцлог нь биосинтетик процессыг хэрэгжүүлэхэд эрчим хүч өгөх чадвартай бодисын задралтай бүтээлийг нэгтгэх явдал юм. Үүсгэсэн холболтын төрлөөс хамааран зургаан дэд ангилал байдаг. Тэдгээрийн тав нь лиазын дэд бүлгүүдтэй адилхан бөгөөд зургаа дахь нь азот-металлын холбоо үүсгэх үүрэгтэй.
Зарим ligases нь ялангуяа чухал эсийн үйл явцад оролцдог. Жишээлбэл, ДНХ лигаза нь дезоксирибонуклеины хүчлийг хуулбарлахад оролцдог. Энэ нь нэг судалтай тасархайг хооронд нь холбож, шинэ фосфодиэфирийн холбоог үүсгэдэг. Тэр бол Оказаки хэлтэрхийг холбодог.
Ижил ферментийг генийн инженерчлэлд идэвхтэй ашигладаг. Энэ нь эрдэмтдэд шаардлагатай хэсгүүдээс ДНХ молекулуудыг хооронд нь холбож, дезоксирибонуклеины хүчлийн өвөрмөц гинжийг үүсгэх боломжийг олгодог. Тэдгээрт ямар ч мэдээллийг оруулах боломжтой бөгөөд ингэснээр шаардлагатай уураг үйлдвэрлэх үйлдвэрийг бий болгоно. Жишээлбэл, та нянгийн ДНХ-д инсулины нийлэгжилтийг хариуцдаг хэсгийг оёж болно. Мөн эс нь өөрийн уурагуудыг орчуулах үед тэр үед эмнэлгийн хэрэгцээнд шаардлагатай ашигтай бодисыг бий болгоно. Үүнийг цэвэрлэх л үлдлээ. Энэ нь өвчтэй олон хүнд туслах болно.
Бие дэх ферментийн асар их үүрэг
Тэд чаднаурвалын хурдыг арав гаруй дахин нэмэгдүүлнэ. Энэ нь эсийн хэвийн үйл ажиллагаанд зайлшгүй шаардлагатай. Мөн урвал болгонд ферментүүд оролцдог. Тиймээс бие махбод дахь ферментийн үйл ажиллагаа нь явагдаж буй бүх үйл явцын нэгэн адил олон янз байдаг. Мөн эдгээр катализаторын эвдрэл нь ноцтой үр дагаварт хүргэдэг.
Ферментийг хүнс, хөнгөн үйлдвэр, анагаах ухаанд өргөнөөр ашигладаг: бяслаг, хиам, лаазалсан хоол хийхэд ашигладаг бөгөөд угаалгын нунтагны нэг хэсэг юм. Тэдгээрийг мөн гэрэл зургийн материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
