ფერმენტები არიან ბიოლოგიური კატალიზატორები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან მოცემული ქიმიური რეაქციის სიჩქარის გაზრდაზე. ფერმენტები ჩვეულებრივ ცილები, მაგრამ არსებობს რამდენიმე რიბონუკლეინის მჟავები რომლებიც მოქმედებენ როგორც ფერმენტები, ეწოდება რიბოზიმები.
რეაქციის დაჩქარების მიზნით, ფერმენტები უნდა დაუკავშირდნენ რეაგენტებს, რომლებიც ცნობილია როგორც სუბსტრატები. დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ ეს ბმული ძალიან ხისტი გზით ხდებოდა, ეს არის გასაღები, რომელსაც კლავიშების დაბლოკვას უწოდებენ. ამ მომენტში, თუმცა, მიღებულია მოდელი, რომელიც ცნობილია როგორც ინდუცირებული იარაღი., რაც მიიჩნევს, რომ მცირე ცვლილებები ხდება ფერმენტის სახით, როდესაც სუბსტრატი შედის აქტიურ ადგილზე.
წაიკითხეთ ასევე: რა არის მეტაბოლიზმი?
რა არის ფერმენტები?
ფერმენტები არის ბიომოლეკულები, რომლებიც მოქმედებენ კატალიზატორებად, ანუ არიან ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ სიჩქარის დაჩქარება ქიმიური რეაქციები რომლებიც გვხვდება ცოცხალ არსებებში ამ რეაქციების დროს მოხმარების გარეშე. ფერმენტების მოქმედების გარეშე, ზოგიერთი რეაქცია ძალიან ნელა მიმდინარეობს, რაც ზიანს აყენებს მეტაბოლიზმს. ფერმენტები შერჩევით აჩქარებენ რეაქციებს და, შესაბამისად, ძალზე სპეციფიკური კატალიზატორია.
ფერმენტებს შეუძლიათ დააჩქარონ რეაქცია აქტივაციის ენერგიის შემცირებით, ანუ ამცირებენ ენერგიის რაოდენობას, რომელიც უნდა დაემატოს რეაქციის დასაწყებად.
[გამოცემა_ომნია]
არის თუ არა ყველა ფერმენტი ცილა?
მიუხედავად იმისა, რომ ისინი ხშირად განისაზღვრება, როგორც ცილოვანი ხასიათის ბიოლოგიური კატალიზატორი, ყველა ფერმენტი არ არის ცილა. არსებობს რნმ-ები, რომლებიც ფუნქციონირებენ ფერმენტების მსგავსად, რომელსაც რიბოზიმები ეწოდება. ფერმენტების უმეტესობა ცილებია, რომლებიც წარმოიქმნება, ამიტომ ამინომჟავების. ამ ბიომოლეკულების ამინომჟავების შემადგენლობა განსაზღვრავს სამგანზომილებიან სტრუქტურას, რომელსაც იგი შეიძენს.
წაიკითხეთ ასევე: როგორ მუშაობს კატალიზატორი ნივთიერებები?
ფერმენტ-სუბსტრატის კომპლექსი
მას უწოდებენ რეაგენტის სუბსტრატს, რომელზეც მოქმედებს ფერმენტი. როდესაც ფერმენტი უკავშირდება მის სუბსტრატს, კომპლექსი წარმოიქმნება ფერმენტ-სუბსტრატი. ეს სავალდებულო ხდება კონკრეტულ რეგიონში, რომელსაც აქტიურ ადგილს უწოდებენ.
როდესაც ვსაუბრობთ ცილებზე დაფუძნებულ ფერმენტებზე, აქტიური ადგილი შეესაბამება მხოლოდ რამდენიმე ამინომჟავას, ხოლო მოლეკულის დარჩენილი ნაწილი პასუხისმგებელია აქტიური ადგილის კონფიგურაციის განსაზღვრაზე. აქტიური ადგილის ფორმა და სუბსტრატის ფორმა დაკავშირებულია ფერმენტის სპეციფიკასთან, ვინაიდან ისინი უნდა იყოს დამატებითი.
გასაღების საკეტი მოდელი
ო გასაღების საკეტი მოდელი, შემოთავაზებული ემილ ფიშერის მიერ, ფართოდ გამოიყენება ფერმენტსა და სუბსტრატს შორის ურთიერთქმედების ასახსნელად. ამ მოდელის თანახმად, ფერმენტსა და სუბსტრატს შორის არსებობს ხისტი კომპლემენტაცია, ისევე როგორც გასაღება და საკეტი. ფერმენტის აქტიურ ადგილს ექნება სუბსტრატის დამატებითი ფორმა, რომელიც იდეალურად შეეფერება. სხვა მოლეკულებს, ამრიგად, არ ექნებათ წვდომა ამ საიტზე, რაც უზრუნველყოფს ფერმენტის სპეციფიკის გარანტიას. ისევე როგორც გასაღები ხსნის მხოლოდ საკეტს, ფერმენტი მხოლოდ სუბსტრატს უკავშირდება. დღეს ვიცით, რომ ეს მოდელი არ არის სწორი, ვინაიდან ფერმენტები არ არის ხისტი სტრუქტურები, როგორც ადრე ეგონათ.
ინდუცირებული იარაღის მოდელი
ამჟამად, ყველაზე მიღებული მოდელი, რომელიც ხსნის კავშირს ფერმენტსა და მის სუბსტრატს შორის არის ერთი ვადამდელი გამოწვეული, თავდაპირველად შემოთავაზებული იყო კოშლანდის და სხვების მიერ. აქტიური საიტი და სუბსტრატი არ მუშაობს მყარად, როგორც გასაღები და საკეტი. კვლევამ აჩვენა, რომ სუბსტრატი შედის აქტიურ ადგილზე, ფერმენტი განიცდის უმნიშვნელო მოდიფიკაციას, რაც ხელს უწყობს აქტიურ ადგილსა და სუბსტრატს შორის მოთავსებას. ამ მოდელის უკეთ გასაგებად, შეგვიძლია ფერმენტისა და სუბსტრატის ურთიერთქმედება ვიფიქროთ როგორც ხელჩასაჭიდი, რომელიც პირველი კონტაქტის შემდეგ უფრო მყარი ხდება.
კოფაქტორები
ფერმენტების უმეტესობას დამხმარე მოლეკულები სჭირდება მათი კატალიზური მოქმედების განსახორციელებლად, რომელსაც კოფაქტორები ეწოდება. კოფაქტორები შეიძლება მუდმივად იყოს მიმაგრებული ფერმენტზე ან შეიძლება სუსტად და შექცევად იყოს დამაგრებული სუბსტრატზე. Ისინი ასევე შეიძლება იყოს არაორგანული ან ორგანული. როდესაც კოფაქტორები ორგანული მოლეკულებია, მათ უწოდებენ კოფერმენტები.
Ზოგიერთი ვიტამინები კოენზიმების როლს ასრულებს, მაგალითად, რიბოფლავინი, ასევე ცნობილი როგორც B2 ვიტამინი. არაორგანული კოფაქტორების მაგალითებად შეიძლება აღვნიშნოთ რკინა და თუთია მათი იონური ფორმით.
წაიკითხეთ ასევე: B- კომპლექსის ვიტამინები - ვიტამინების ჯგუფი, რომლებიც ზოგადად კოფერმენტების როლს ასრულებენ
ფერმენტების კლასიფიკაცია
ფერმენტების კლასიფიცირება შესაძლებელია ექვსი ჯგუფი, კრიტერიუმად იყენებენ რეაქციის ტიპს, რომელიც მათ კატალიზირებენ.
ოქსიდორედუქტაზები: ფერმენტები, რომლებიც დაკავშირებულია რეაქციებთან ოქსირიშემცირება.
ტრანსფერაზები: კატალიზაციას უკეთებენ ჯგუფების ერთი ნაერთიდან მეორეში გადატანას.
ჰიდროლაზები: კატალიზაციას ჰიდროლიზის რეაქციები.
ლიასები: იმოქმედეთ ჯგუფების ორმაგი ობლიგაციების დამატებით ან ორმაგი ობლიგაციის ჯგუფების ამოღებით.
იზომერაზები: იზოლირების რეაქციების კატალიზაცია.
ბმულები: ფერმენტები, რომლებიც იწვევენ მოლეკულის დეგრადაციას ATP, ამ რეაქციაში გამოყოფილი ენერგიის გამოყენებით ახალი ნაერთების წარმოქმნის მიზნით.
ფაქტორები, რომლებიც არეგულირებენ ფერმენტების აქტივობას
ფერმენტის მოქმედებაზე გავლენას ახდენს ფაქტორები, რომელთაგან მთავარია ტემპერატურა და სხვა pH. ზოგადად ტემპერატურა დადებით როლს თამაშობს ქიმიურ რეაქციებში, ზრდის ფერმენტული რეაქციის სიჩქარეს. თუმცა, როდესაც ტემპერატურა იზრდება ოპტიმალური პირობების ზემოთ, რეაქციის სიჩქარე მნიშვნელოვნად ეცემა. ეს იმიტომ ხდება, რომ ცილების დენატურაცია აღინიშნება. ადამიანის ფერმენტების უმეტესობას აქვს ოპტიმალური ტემპერატურა 35 – დან 40 40C– მდე. გარდა ტემპერატურისა, pH ეს ასევე მოქმედებს ფერმენტულ აქტივობაზე და ასევე არსებობს ოპტიმალური მნიშვნელობა. ფერმენტების უმეტესობისთვის, ოპტიმალური pH მნიშვნელობა 6-დან 8-მდეა.
ვანესა სარდინია დოს სანტოსის მიერ
ბიოლოგიის მასწავლებელი