ფერმენტები: რა არის ისინი, მაგალითები და კლასიფიკაცია

ფერმენტები არის ცილები, რომლებიც ახდენენ ქიმიური რეაქციების კატალიზაციას, რაც ხდება ცოცხალ არსებებში.

ისინი დააჩქაროს რეაქციების სიჩქარე, რაც ხელს უწყობს მეტაბოლიზმს. ფერმენტების გარეშე, ბევრი რეაქცია ძალიან ნელი იქნება.

რეაქციის დროს ფერმენტები არ ცვლიან შემადგენლობას და ასევე არ მოიხმარენ. ამრიგად, მათ შეუძლიათ რამდენჯერმე მიიღონ მონაწილეობა იმავე ტიპის რეაქციაში, მოკლე დროში.

უჯრედული მეტაბოლიზმის თითქმის ყველა რეაქცია კატალიზირებულია ფერმენტების მიერ.

ფერმენტების აქტივობის მაგალითი ხდება საჭმლის მონელების პროცესში. მოქმედების წყალობით საჭმლის მომნელებელი ფერმენტები, საკვების მოლეკულები იყოფა უფრო მარტივ ნივთიერებაებად.

ფერმენტის მოლეკულის ეფექტურობა ძალიან მაღალია. დადგენილია, რომ ზოგადად, ფერმენტის მოლეკულას შეუძლია 1000 მოლეკულის სუბსტრატის გარდაქმნა შესაბამის პროდუქტად, ეს მხოლოდ 1 წუთში.

როგორ მუშაობენ ისინი?

თითოეული ფერმენტი სპეციფიკურია ტიპის რეაქციისთვის. ანუ, ისინი მოქმედებენ მხოლოდ გარკვეულ ნაერთზე და ყოველთვის ახდენენ ერთნაირი ტიპის რეაქციას.

ნაერთს, რომელზეც მოქმედებს ფერმენტი, ზოგადად ეწოდება

სუბსტრატი. ფერმენტ-სუბსტრატის დიდი სპეციფიკა დაკავშირებულია ორივეს სამგანზომილებიან ფორმასთან.

ფერმენტი უკავშირდება სუბსტრატის მოლეკულას სპეციფიკურ რეგიონში, რომელსაც ეწოდება ბმულის საიტი. ამისათვის, როგორც ფერმენტი, ასევე სუბსტრატი განიცდის კონსტრუქციის ცვლილებას იარაღისთვის.

ისინი შესანიშნავად ჯდება საკეტებში გასაღებების მსგავსად. ამ ქცევას ეწოდება კლავიშების თეორია.

Key-Lock მოდელის ფუნქციონირება

იმ ფაქტორებს შორის, რომლებიც ცვლის ფერმენტების აქტივობას:

• ტემპერატურა: ტემპერატურა განაპირობებს რეაქციის სიჩქარეს. უკიდურესად მაღალ ტემპერატურას შეუძლია ფერმენტების დენატურა. თითოეული ფერმენტი მუშაობს იდეალურ ტემპერატურაზე.
• pH: თითოეულ ფერმენტს აქვს pH დიაპაზონი, რომელიც იდეალურად ითვლება. ამ მნიშვნელობებში აქტივობა მაქსიმალურია.
• დრო: რაც უფრო დიდხანს აქვს ფერმენტს კონტაქტი სუბსტრატთან, მით უფრო მეტი პროდუქტი მიიღება.
• ფერმენტისა და სუბსტრატის კონცენტრაცია: რაც უფრო მაღალია ფერმენტისა და სუბსტრატის კონცენტრაცია, მით უფრო სწრაფი იქნება რეაქცია.

კლასიფიკაცია

ფერმენტები კლასიფიცირდება შემდეგ ჯგუფებად, მათი კატალიზირებული ქიმიური რეაქციის მიხედვით:

1. ოქსიდო-რედუქტაზები: ჟანგვა-შემცირება ან ელექტრონების გადაცემის რეაქციები. მაგალითი: დეჰიდროგენაზები და ოქსიდაზები.
2. ტრანსფერები: ფუნქციური ჯგუფების, მაგალითად, ამინის, ფოსფატის, აცილის და კარბოქსიის გადატანა. მაგალითი: კინაზები და ტრანსამინაზები.
3. ჰიდროლაზები: კოვალენტური ბმის ჰიდროლიზის რეაქციები. მაგალითი: პეპტიდაზები.
4. სიცრუეები: კოვალენტური კავშირის გაწყვეტის რეაქციები და წყლის, ამიაკისა და ნახშირორჟანგის მოლეკულების მოცილება. მაგალითი: დეჰიდრატაზები და დეკარბოქსილაზები.
5. იზომერაზებსინტერვერსიული რეაქციები ოპტიკურ ან გეომეტრიულ იზომერებს შორის. მაგალითი: ეპიმერაზები.
6. ლიგაზები: ახალი მოლეკულების წარმოქმნის რეაქციები ორ არსებულ ორ კავშირს შორის. მაგალითი: სინთეტაზები.

მაგალითები და ტიპები

ფერმენტები იქმნება ცილოვანი ნაწილის მიერ, ე.წ. აპენზიმი და კიდევ ერთი არაპროტეინური ნაწილი, რომელსაც ეწოდება კოფაქტორი.

როდესაც კოფაქტორი ორგანული მოლეკულაა, მას უწოდებენ კოფერმენტული. ბევრი კოენზიმი უკავშირდება ვიტამინები.

ფერმენტი + კოფაქტორების ნაკრები ეწოდება ჰოლოენზიმი.

იხილეთ რამდენიმე ძირითადი ფერმენტი და მათი მოქმედებები:

• კატალაზა: იშლება წყალბადის ზეჟანგი;
• დნმ პოლიმერაზა ან საპირისპირო ტრანსკრიპტაზა: კატალიზირებს დნმ-ს დუბლირებას;
• ლაქტაზა: ხელს უწყობს ლაქტოზას ჰიდროლიზს;
• ლიპაზა: ხელს უწყობს ლიპიდების მონელებას;
• პროტეაზას: იმოქმედოს ცილებზე;
• urease: ხელს უწყობს შარდოვანის დეგრადაციას;
• ფთიალინი ან ამილაზა: მოქმედებს პირის ღრუში სახამებლის დეგრადაციაზე, გარდაქმნის მას მალტოზად (ყველაზე პატარა მოლეკულად);
• პეპსინი ან პროტეაზას: მოქმედებს ცილები, მათი დეგრადაცია უფრო პატარა მოლეკულებად;
• ტრიპსინი: მონაწილეობს კუჭში დაუმუშავებელი ცილების დაშლაში.

შეზღუდვის ფერმენტები

შეზღუდვის ფერმენტები ან ენდონუკლეაზები წარმოიქმნება ბაქტერიების მიერ.

მათ შეუძლიათ დნმ – ის მოჭრა კონკრეტულ წერტილებში.

ჩვენ შეგვიძლია განვიხილოთ ისინი მოლეკულური მაკრატელი. შეზღუდვის ფერმენტები ფუნდამენტურია დნმ-ის მანიპულირებისთვის.

ასევე იცოდეთ შესახებ რეკომბინანტული დნმ.

რიბოზიმები

რიბოზიმები არის რნმ-ის მოლეკულები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ფერმენტები. უჯრედების შიგნით მომხდარი მრავალი ქიმიური რეაქცია კატალიზირებულია რნმ.

ცილების მსგავსად, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ფერმენტები, ეს რნმ-ის მოლეკულები აჩქარებენ გარკვეული ქიმიური რეაქციების სიჩქარეს.

ისინი ასევე ძალზე სპეციფიკურია სუბსტრატისთვის და რეაქციის შემდეგ ქიმიურად უცვლელი რჩება.

ამ რიბოციმების მოქმედება უკავშირდება სხვადასხვა ეტაპებს ცილების სინთეზი უჯრედებში.

ასევე წაიკითხეთ:

• უჯრედების მეტაბოლიზმი
• საჭმლის მონელება