Ферменти: що вони таке, приклади та класифікація

Ферменти - це білки, які каталізують хімічні реакції, що відбуваються у живих істотах.

Вони прискорити швидкість реакцій, що сприяє метаболізму. Без ферментів багато реакцій були б надзвичайно повільними.

Під час реакції ферменти не змінюють свого складу, а також не споживаються. Таким чином, вони можуть брати участь кілька разів в одному і тому ж типі реакції, за короткий проміжок часу.

Майже всі реакції клітинного метаболізму каталізуються ферментами.

Приклад активності ферментів відбувається в процесі травлення. Завдяки дії травні ферменти, молекули їжі розщеплюються на простіші речовини.

Ефективність молекули ферменту дуже висока. За підрахунками, загалом молекула ферменту здатна перетворити 1000 молекул субстрату у відповідні продукти, це всього за 1 хвилину.

Як вони працюють?

Кожен фермент є специфічним для певного типу реакції. Тобто вони діють лише на певну сполуку і завжди проводять однотипні реакції.

Сполука, на яку діє фермент, називається загальним субстрат. Велика специфічність фермент-субстрату пов’язана з тривимірною формою обох.

Фермент зв'язується з молекулою субстрату у певній, так званій, області посилання на сайт. Для цього як фермент, так і субстрат зазнають змін у конформації, щоб відповідати.

Вони ідеально підходять як ключі в замках. Така поведінка називається Теорія блокування ключів.

Робота моделі Key-Lock

Серед факторів, що змінюють активність ферментів, є:

• Температура: Температура обумовлює швидкість реакції. Надзвичайно високі температури можуть денатурувати ферменти. Кожен фермент працює за ідеальної температури.
• рН: Кожен фермент має діапазон рН, який вважається ідеальним. В межах цих значень активність максимальна.
• Час: Чим довше фермент контактує із субстратом, тим більше вироблятиметься продуктів.
• Концентрація ферменту та субстрату: Чим вища концентрація ферменту та субстрату, тим швидшою буде реакція.

Класифікація

За типом хімічної реакції, яку вони каталізують, ферменти класифікуються на такі групи:

1. Оксидо-редуктази: реакції окиснення-відновлення або перенесення електронів. Приклад: дегідрогенази та оксидази.
2. Трансферази: перенесення функціональних груп, таких як амін, фосфат, ацил та карбокси. Приклад: кінази та трансамінази.
3. Гідролази: реакції гідролізу ковалентного зв’язку. Приклад: пептидази.
4. Зв’язки: Реакції розриву ковалентних зв’язків та видалення молекул води, аміаку та вуглекислого газу. Приклад: дегідратази та декарбоксилази.
5. Ізомерази: реакції взаємоперетворення між оптичними або геометричними ізомерами. Приклад: Епімерази.
6. Ліги: реакції утворення нових молекул із зв'язку двох попередньо існуючих. Приклад: Синтетази.

Приклади та типи

Ферменти утворені білковою частиною, яка називається апофермент та інша небілкова частина, що називається кофактор.

Коли кофактором є органічна молекула, він називається коферменту. Багато коферменти пов'язані з вітаміни.

Називається фермент + кофактор голофермент.

Подивіться деякі основні ферменти та їх дії:

• каталаза: розкладає перекис водню;
• ДНК-полімераза або зворотна транскриптаза: каталізує розмноження ДНК;
• лактаза: сприяє гідролізу лактози;
• Ліпаза: полегшує травлення ліпідів;
• Протеаза: діють на білки;
• уреаза: сприяє деградації сечовини;
• Птіалін або амілаза: діє на деградацію крохмалю в роті, перетворюючи його на мальтозу (найменша молекула);
• Пепсин або протеаза: діє на білки, розкладаючи їх на менші молекули;
• Трипсин: бере участь у розщепленні неперетравлених білків у шлунку.

Ферменти обмеження

Рестрикційні ферменти або ендонуклеази рестрикції виробляються бактеріями.

Вони здатні розрізати ДНК у певних точках.

Ми можемо вважати їх молекулярними ножицями. Ферменти обмеження є фундаментальними для маніпуляцій з ДНК.

Також знати про рекомбінантна ДНК.

Рибозими

Рибозими - це молекули РНК, які діють як ферменти. Багато хімічних реакцій, що відбуваються всередині клітин, каталізуються РНК.

Як і білки, які діють як ферменти, ці молекули РНК прискорюють швидкість певних хімічних реакцій.

Вони також дуже специфічні для субстрату і залишаються хімічно неушкодженими після реакції.

Ефективність цих рибозимів пов'язана з різними стадіями синтез білка в клітинах.

Також читайте про:

• Клітинний метаболізм
• Травлення