Амьд эс бүрт олон химийн урвал явагддаг. Ферментүүд (ферментүүд) нь онцгой бөгөөд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг уураг юм. Тэдгээрийг биокатализатор гэж нэрлэдэг. Бие дэх уургийн ферментийн гол үүрэг нь биохимийн урвалыг хурдасгах явдал юм. Эдгээр молекулуудын харилцан үйлчлэлээр катализатор болдог анхны урвалжуудыг субстрат, эцсийн нэгдлүүдийг бүтээгдэхүүн гэж нэрлэдэг.
Байгалийн хувьд ферментийн уураг нь зөвхөн амьд системд ажилладаг. Гэвч орчин үеийн биотехнологи, эмнэлзүйн оношлогоо, эм, анагаах ухаанд цэвэршүүлсэн ферментүүд эсвэл тэдгээрийн цогцолборууд, түүнчлэн системийг ажиллуулахад шаардлагатай нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүд, судлаачдад өгөгдлийг дүрслэн харуулахад ашигладаг.
Ферментийн биологийн ач холбогдол, шинж чанар
Эдгээр молекулууд байхгүй бол амьд организм ажиллах боломжгүй. Амьдралын бүх үйл явц ферментийн ачаар зохицон ажилладаг. Бие дэх ферментийн уургийн гол үүрэг бол бодисын солилцоог зохицуулах явдал юм. Тэдгээргүйгээр хэвийн бодисын солилцоо боломжгүй юм. Молекулын үйл ажиллагаа нь зохицуулагддагидэвхжүүлэгч (индуктор) эсвэл дарангуйлагч. Хяналт нь уургийн нийлэгжилтийн янз бүрийн түвшинд ажилладаг. Энэ нь мөн бэлэн молекултай холбоотой "ажилладаг".
Уураг-ферментийн гол шинж чанар нь тодорхой субстратын өвөрмөц чанар юм. Үүний дагуу хэд хэдэн урвалыг зөвхөн нэг буюу түүнээс бага удаа катализлах чадвар. Ихэвчлэн ийм процессууд буцаах боломжтой байдаг. Нэг фермент нь хоёр функцийг хариуцдаг. Гэхдээ энэ л биш.
Ферментийн уургийн үүрэг чухал. Тэдгээргүйгээр биохимийн урвал явагдахгүй. Ферментийн үйл ажиллагааны улмаас урвалжууд эрчим хүчний ихээхэн зардалгүйгээр идэвхжүүлэх саадыг даван туулах боломжтой болдог. Бие махбодид температурыг 100 хэмээс дээш халаах, химийн лаборатори гэх мэт түрэмгий бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглах боломжгүй юм. Ферментийн уураг нь субстраттай холбогддог. Холбогдсон төлөвт өөрчлөлт нь сүүлчийнх нь дараа гарахад тохиолддог. Химийн синтезд ашигладаг бүх катализаторууд ингэж ажилладаг.
Ферментийн уургийн молекулын зохион байгуулалтын түвшин ямар байдаг вэ?
Ихэвчлэн эдгээр молекулууд нь гуравдагч (бөмбөрцөг) эсвэл дөрөвдөгч (хэд хэдэн холбосон бөмбөрцөг) уургийн бүтэцтэй байдаг. Нэгдүгээрт, тэдгээрийг шугаман хэлбэрээр нэгтгэдэг. Дараа нь тэдгээрийг шаардлагатай бүтцэд нугалав. Үйл ажиллагааг хангахын тулд биокатализатор тодорхой бүтэцтэй байх шаардлагатай.
Ферментүүд нь бусад уургийн нэгэн адил халуун, хэт рН-ийн утга, түрэмгий химийн нэгдлүүдийн нөлөөгөөр устдаг.
Нэмэлт шинж чанаруудфермент
Тэдгээрийн дотор бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дараах шинж чанарууд нь ялгагдана:
- Стереоспецифик - зөвхөн нэг бүтээгдэхүүн үүсэх.
- Regioselectivity - химийн холбоог таслах эсвэл бүлгийг зөвхөн нэг байрлалд өөрчлөх.
- Химисонголт - зөвхөн нэг урвалын катализ.
Ажлын онцлог
Ферментийн өвөрмөц байдал өөр өөр байдаг. Гэхдээ аливаа фермент нь тодорхой субстрат эсвэл бүтэцтэй төстэй нэгдлүүдийн бүлэгтэй холбоотой үргэлж идэвхтэй байдаг. Уургийн бус катализаторууд ийм шинж чанартай байдаггүй. Өвөрмөц чанарыг 10−10 моль/л хүртэл өндөр байж болох холболтын тогтмолоор (моль/л) хэмждэг. Идэвхтэй ферментийн ажил хурдан явагддаг. Нэг молекул секундэд хэдэн мянгаас сая хүртэлх үйлдлийг хурдасгадаг. Биохимийн урвалын хурдатгалын зэрэг нь ердийн катализатороос хамаагүй өндөр (1000-100000 дахин).
Ферментийн үйлдэл нь хэд хэдэн механизм дээр суурилдаг. Хамгийн энгийн харилцан үйлчлэл нь нэг субстратын молекултай явагддаг бөгөөд дараа нь бүтээгдэхүүн үүсдэг. Ихэнх ферментүүд урвалд ордог 2-3 өөр молекулыг холбох чадвартай байдаг. Жишээлбэл, бүлэг эсвэл атомыг нэг нэгдлээс нөгөөд шилжүүлэх, эсвэл "ping-pong" зарчмын дагуу давхар орлуулах. Эдгээр урвалуудад нэг субстрат ихэвчлэн холбогддог ба хоёр дахь нь ферменттэй функциональ бүлгээр холбогддог.
Ферментийн үйл ажиллагааны механизмыг судлах нь дараах аргуудыг ашиглан явагддаг:
- Завсрын болон эцсийн бүтээгдэхүүний тодорхойлолт.
- Холбоотой бүтэц, функциональ бүлгүүдийн геометрийн судалгаасубстрат болон өндөр урвалын хурдыг хангана.
- Ферментийн генийн мутаци, түүний нийлэгжилт, үйл ажиллагааны өөрчлөлтийг тодорхойлох.
Идэвхтэй, холбогдох төв
Субстратын молекул нь ферментийн уургаас хамаагүй бага. Тиймээс биокатализаторын цөөн тооны функциональ бүлгүүдийн улмаас холболт үүсдэг. Тэд амин хүчлүүдийн тодорхой багцаас бүрдэх идэвхтэй төвийг бүрдүүлдэг. Нарийн төвөгтэй уургуудад уураггүй шинж чанартай протезийн бүлэг бүтцэд байдаг бөгөөд энэ нь мөн идэвхтэй төвийн нэг хэсэг байж болно.
Тусдаа бүлэг ферментийг ялгах шаардлагатай. Тэдний молекул нь молекултай байнга холбогдож, түүнээс ялгардаг коэнзим агуулдаг. Бүрэн үүссэн ферментийн уургийг холофермент гэж нэрлэдэг ба кофакторыг арилгавал апофермент гэнэ. Витамин, металл, азотын суурийн деривативууд нь ихэвчлэн коэнзимийн үүрэг гүйцэтгэдэг (NAD - никотинамид аденины динуклеотид, FAD - флавин аденины динуклеотид, FMN - флавин мононуклеотид).
Холбох газар нь субстратын өвөрмөц байдлыг хангадаг. Үүний ачаар тогтвортой субстрат-ферментийн цогцолбор үүсдэг. Бөмбөлөгний бүтэц нь субстратын бэхэлгээг баталгаажуулдаг тодорхой хэмжээтэй гадаргуу дээр тор (ангархай эсвэл хотгор) байхаар хийгдсэн байдаг. Энэ бүс нь ихэвчлэн идэвхтэй төвөөс холгүй байрладаг. Зарим ферментүүд кофактор эсвэл металлын ионуудтай холбогддог газартай байдаг.
Дүгнэлт
Уураг-Фермент нь бие махбодид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийм бодисууд нь химийн урвалыг хурдасгадаг, бодисын солилцооны үйл явцыг хариуцдаг - бодисын солилцоо. Аливаа амьд эсэд нэгдлүүдийг бууруулах, задлах, нийлэгжүүлэх зэрэг олон зуун биохимийн процессууд байнга явагддаг. Их хэмжээний энерги ялгарах үед бодисын исэлдэлт байнга явагддаг. Энэ нь эргээд нүүрс ус, уураг, өөх тос, тэдгээрийн цогцолбор үүсэхэд зарцуулагддаг. Хагарсан бүтээгдэхүүн нь шаардлагатай органик нэгдлүүдийг нийлэгжүүлэх барилгын материал юм.
