"Фермент" гэдэг үг нь Латин үндэстэй. Орчуулгад энэ нь "исгэлэн" гэсэн утгатай. Англи хэлэнд "фермент" гэсэн ойлголтыг Грек хэлнээс гаралтай бөгөөд ижил утгатай. Ферментүүд нь тусгай уураг юм. Эдгээр нь эсэд үүсдэг бөгөөд биохимийн процессын явцыг хурдасгах чадвартай байдаг. Өөрөөр хэлбэл биологийн катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Ферментийн үйл ажиллагааны онцлог нь юу болохыг цаашид авч үзье. Өвөрмөц байдлын төрлийг мөн нийтлэлд тайлбарлах болно.
Ерөнхий шинж чанарууд
Зарим ферментийн катализаторын идэвхжил нь уургийн бус олон тооны нэгдлүүд байгаатай холбоотой юм. Тэднийг кофактор гэж нэрлэдэг. Тэдгээрийг 2 бүлэгт хуваадаг: металлын ионууд ба олон тооны органик бус бодисууд, түүнчлэн коэнзим (органик нэгдлүүд).
Үйл ажиллагааны механизм
Химийн шинж чанараараа ферментүүд уургийн бүлэгт багтдаг. Гэсэн хэдий ч сүүлийнхээс ялгаатай нь авч үзэж буй элементүүд нь идэвхтэй сайтыг агуулдаг. Энэ нь амин хүчлийн үлдэгдлийн функциональ бүлгүүдийн өвөрмөц цогцолбор юм. Ферментийн гуравдагч эсвэл дөрөвдөгч бүтцийн улмаас тэдгээр нь орон зайд хатуу чиглэгддэг. Идэвхтэй байнатөв нь тусгаарлагдсан катализатор ба субстратын хэсгүүд юм. Сүүлийнх нь ферментийн өвөрмөц байдлыг тодорхойлдог зүйл юм. Субстрат нь уураг үйлчилдэг бодис юм. Өмнө нь тэдний харилцан үйлчлэл нь "шилтгээний түлхүүр" зарчмаар явагддаг гэж үздэг байв. Өөрөөр хэлбэл, идэвхтэй газар нь субстраттай тодорхой тохирч байх ёстой. Одоогийн байдлаар өөр таамаглал давамгайлж байна. Эхэндээ яг нарийн захидал харилцаа байхгүй гэж үздэг боловч энэ нь бодисын харилцан үйлчлэлийн явцад илэрдэг. Хоёр дахь - катализатор - сайт нь үйл ажиллагааны өвөрмөц байдалд нөлөөлдөг. Өөрөөр хэлбэл, энэ нь түргэвчилсэн урвалын мөн чанарыг тодорхойлдог.
Барилга
Бүх ферментийг нэг ба хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг гэж хуваадаг. Эхнийх нь энгийн уургийн бүтэцтэй төстэй бүтэцтэй байдаг. Тэд зөвхөн амин хүчлийг агуулдаг. Хоёр дахь бүлэг - уураг - уураг ба уургийн бус хэсгүүдийг агуулдаг. Сүүлийнх нь коэнзим, эхнийх нь апофермент юм. Сүүлийнх нь ферментийн субстратын өвөрмөц байдлыг тодорхойлдог. Энэ нь идэвхтэй төвд субстратын талбайн үүргийг гүйцэтгэдэг. Үүний дагуу коэнзим нь катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь үйл ажиллагааны онцлогтой холбоотой. Витамин, металл болон бусад бага молекул жинтэй нэгдлүүд коэнзимийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Катализ
Химийн аливаа урвал явагдах нь харилцан үйлчлэлцдэг бодисын молекулуудын мөргөлдөхтэй холбоотой. Тэдний систем дэх хөдөлгөөн нь боломжит чөлөөт энерги байгаа эсэхээр тодорхойлогддог. Химийн урвалын хувьд молекулууд шилжилт хийх шаардлагатай байдагнөхцөл. Өөрөөр хэлбэл, тэд эрчим хүчний саадыг даван туулах хангалттай хүч чадалтай байх ёстой. Энэ нь бүх молекулуудыг реактив болгоход шаардагдах хамгийн бага энергийн хэмжээг илэрхийлдэг. Бүх катализаторууд, түүний дотор ферментүүд нь эрчим хүчний саадыг багасгах чадвартай. Энэ нь урвалын явцыг хурдасгахад хувь нэмэр оруулдаг.
Ферментийн өвөрмөц чанар юу вэ?
Энэ чадвар нь зөвхөн тодорхой урвалын хурдатгалаар илэрхийлэгддэг. Ферментүүд ижил субстрат дээр үйлчилж болно. Гэсэн хэдий ч тус бүр нь зөвхөн тодорхой урвалыг хурдасгах болно. Пируватдегидрогеназын цогцолборын жишээн дээр ферментийн реактив өвөрмөц байдлыг ажиглаж болно. Энэ нь PVK-д нөлөөлдөг уураг агуулдаг. Гол нь: пируватдегидрогеназа, пируват декарбоксилаза, ацетилтрансфераза. Урвалыг өөрөө PVC-ийн исэлдэлтийн декарбоксиляци гэж нэрлэдэг. Үүний бүтээгдэхүүн нь идэвхтэй цууны хүчил юм.
Ангилал
Ферментийн өвөрмөц байдлын дараах төрлүүд байдаг:
- Стереохимийн. Энэ нь субстратын боломжит стереоизомеруудын аль нэгэнд нөлөөлөх бодисын чадвараар илэрхийлэгддэг. Жишээлбэл, фумарат гидротаз нь фумарат дээр ажиллах чадвартай. Гэхдээ энэ нь цис изомер - малеин хүчилд нөлөөлөхгүй.
- Үнэн. Энэ төрлийн ферментийн өвөрмөц чанар нь тухайн бодисын зөвхөн тодорхой субстратад нөлөөлөх чадвараар илэрхийлэгддэг. Жишээлбэл, сахароз нь зөвхөн сахароз, аргиназа нь аргинин гэх мэт урвалд ордог.
- Хамаатан садан. Үүнд ферментийн өвөрмөц байдалтохиолдол нь ижил төрлийн холбоо бүхий субстратын бүлэгт бодис нөлөөлөх чадвараар илэрхийлэгддэг. Жишээлбэл, альфа-амилаза нь гликоген, цардуултай урвалд ордог. Тэд гликозидын төрлийн холбоотой байдаг. Трипсин, пепсин, химотрипсин нь пептидийн бүлгийн олон уурагт нөлөөлдөг.
Температур
Ферментүүд тодорхой нөхцөлд өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Тэдгээрийн ихэнх нь + 35 … + 45 градусын температурыг хамгийн оновчтой гэж үздэг. Бодисыг бага хурдтай нөхцөлд байрлуулахад түүний идэвхжил буурна. Энэ төлөвийг буцаах идэвхгүй байдал гэж нэрлэдэг. Температур нэмэгдэхэд түүний чадвар сэргээгдэх болно. Хэрэв t нь заасан хэмжээнээс өндөр байвал идэвхгүй болох болно гэдгийг хэлэх нь зүйтэй. Гэсэн хэдий ч, энэ тохиолдолд температур буурах үед энэ нь сэргээгдэхгүй тул эргэлт буцалтгүй болно. Энэ нь молекулын денатурацитай холбоотой.
РН-ийн нөлөө
Молекулын цэнэг хүчиллэгээс хамаарна. Үүний дагуу рН нь идэвхтэй хэсгийн үйл ажиллагаа, ферментийн өвөрмөц байдалд нөлөөлдөг. Бодис бүрийн хүчиллэг байдлын оновчтой индекс нь өөр өөр байдаг. Гэсэн хэдий ч ихэнх тохиолдолд 4-7 байдаг. Жишээлбэл, шүлсний альфа-амилазын хувьд хамгийн оновчтой хүчиллэг нь 6.8 байна. Үүний зэрэгцээ хэд хэдэн үл хамаарах зүйлүүд байдаг. Жишээлбэл, пепсиний хамгийн оновчтой хүчиллэг нь 1.5-2.0, химотрипсин ба трипсин 8-9 байна.
Төвлөрөл
Фермент их байх тусам урвалын хурд хурдан болно. Үүнтэй төстэйМөн субстратын концентрацийн талаар дүгнэлт хийж болно. Гэсэн хэдий ч зорилтот бодисын ханасан агууламжийг онолын хувьд бодис тус бүрээр тодорхойлдог. Үүний тусламжтайгаар бүх идэвхтэй төвүүдийг бэлэн субстрат эзэлнэ. Энэ тохиолдолд зорилтот нэмэлтээс үл хамааран ферментийн өвөрмөц чанар хамгийн их байх болно.
Зохицуулах бодис
Тэдгээрийг дарангуйлагч ба идэвхжүүлэгч гэж хувааж болно. Эдгээр хоёр ангиллыг өвөрмөц бус, өвөрмөц гэж хуваадаг. Сүүлчийн төрлийн идэвхжүүлэгчид нь цөсний давс (нойр булчирхай дахь липаза), хлоридын ион (альфа-амилаза), давсны хүчил (пепсиний хувьд) орно. Өвөрмөц бус идэвхжүүлэгчид нь киназа ба фосфатазуудад нөлөөлдөг магнийн ионууд бөгөөд тусгай дарангуйлагчид нь проэнзимийн төгсгөлийн пептидүүд юм. Сүүлийнх нь бодисын идэвхгүй хэлбэрүүд юм. Терминал пептидийн задралын дараа тэдгээр нь идэвхждэг. Тэдний өвөрмөц төрлүүд нь бие даасан проэнзим бүрт тохирдог. Жишээлбэл, идэвхгүй хэлбэрээр трипсин нь трипсиноген хэлбэрээр үүсдэг. Түүний идэвхтэй төв нь тусгай дарангуйлагч болох терминал гексапептидээр хаагддаг. Идэвхжүүлэх явцад энэ нь хуваагдана. Үүний үр дүнд трипсиний идэвхтэй хэсэг нээгддэг. Өвөрмөц бус дарангуйлагчид нь хүнд металлын давс юм. Жишээлбэл, зэсийн сульфат. Эдгээр нь нэгдлүүдийн денатурацийг өдөөдөг.
Дарангуйлал
Өрсөлдөх чадвартай байж болно. Энэ үзэгдэл нь дарангуйлагч ба субстрат хоорондын бүтцийн ижил төстэй байдлын дүр төрхөөр илэрхийлэгддэг. Тэд байнаидэвхтэй төвтэй харилцах тэмцэлд орно. Хэрэв дарангуйлагчийн агууламж нь субстратын агууламжаас өндөр байвал ферментийн нарийн төвөгтэй дарангуйлагч үүсдэг. Зорилтот бодисыг нэмэхэд харьцаа өөрчлөгдөнө. Үүний үр дүнд дарангуйлагчийг албадан гаргах болно. Жишээлбэл, сукцинат нь сукцинатдегидрогеназын субстрат болдог. Дарангуйлагч нь оксалоацетат эсвэл малонат юм. Өрсөлдөөнт нөлөөллийг урвалын бүтээгдэхүүн гэж үздэг. Ихэнхдээ тэдгээр нь субстраттай төстэй байдаг. Жишээлбэл, глюкоз-6-фосфатын хувьд бүтээгдэхүүн нь глюкоз юм. Субстрат нь глюкоз-6 фосфат болно. Өрсөлдөөнгүй дарангуйлал нь бодисын хоорондын бүтцийн ижил төстэй байдлыг илэрхийлдэггүй. Дарангуйлагч ба субстрат хоёулаа ферменттэй нэгэн зэрэг холбогдож болно. Энэ тохиолдолд шинэ нэгдэл үүсдэг. Энэ нь нийлмэл фермент-субстрат дарангуйлагч юм. Харилцааны явцад идэвхтэй төвийг хаадаг. Энэ нь дарангуйлагчийг хувьсах гүйдлийн катализаторын талбайд холбосонтой холбоотой юм. Жишээ нь цитохром оксидаз юм. Энэ ферментийн хувьд хүчилтөрөгч нь субстратын үүрэг гүйцэтгэдэг. Гидроциан хүчлийн давс нь цитохром оксидазын дарангуйлагч юм.
Аллостерик зохицуулалт
Зарим тохиолдолд ферментийн өвөрмөц байдлыг тодорхойлдог идэвхтэй төвөөс гадна өөр нэг холбоос байдаг. Энэ нь аллостерийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хэрэв ижил нэртэй идэвхжүүлэгч үүнтэй холбогдвол ферментийн үр ашиг нэмэгддэг. Хэрэв дарангуйлагч нь аллостерийн төвтэй урвалд орвол бодисын идэвхжил буурдаг. Жишээлбэл, аденилат циклаза багуанилат циклаза нь аллостерийн төрлийн зохицуулалттай ферментүүд юм.
