Back to the topics list

ферментүүд

Сургалтын зорилго

Энэ хичээлээр бид суралцах болно

1. Фермент гэж юу вэ?
2. Ферментийн үндсэн шинж чанарууд
3. Ферментүүд хэрхэн ажилладаг вэ?
4. Түгжээ ба түлхүүрийн таамаглал
5. Өдөөгдсөн тохирох таамаглал
6. Ферментийн үйл ажиллагаанд нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүд
7. Зургаан төрлийн ферментүүд

ФЕРМЕНТ ГЭДЭГ ЮУ ВЭ?

Ферментүүд нь химийн урвалыг хурдасгах чадвартай биологийн катализатор юм. Амьд систем нь үйл ажиллагаагаа ферментээр удирддаг.

Ферментийн зарим жишээг дурдвал

• Лактаза - Энэ нь лактозыг глюкоз, галактоз болгон задалдаг
• Каталаза - Энэ нь устөрөгчийн хэт ислийг ус ба хүчилтөрөгч болгон задалдаг
• Гликоген синтаза - Энэ нь глюкозын молекулуудын хооронд гликозидын холбоо үүсэхийг идэвхжүүлдэг.
• ATPase - Энэ нь ATP-ийг ADP болгон задалж, энерги үүсгэдэг

ФЕРМЕНТИЙН ҮНДСЭН ШИНЖҮҮД ЮУ ВЭ?

1. Ферментийн үндсэн үүрэг бол урвалын хурдыг нэмэгдүүлэх явдал юм.
2. Ферментүүд нь өвөрмөц, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь тодорхой хэлбэртэй байдаг тул зөвхөн тодорхой субстрат нь түүний идэвхтэй хэсэгт багтах болно
3. Ферментүүд нь бага идэвхжилээс өндөр идэвхжил хүртэл болон эсрэгээр зохицуулагддаг

ФЕРМЕНТҮҮД ХЭРХЭН АЖИЛЛАЖ БАЙНА?

Эсийн ихэнх урвал явагдахын тулд маш өндөр температур шаардагддаг бөгөөд энэ нь эсийг устгадаг. Ферментүүд нь урвалын идэвхжүүлэлтийн энергийг бууруулж ажилладаг. Молекул доторх холбоонд ачаалал өгөх эсвэл молекулуудыг хооронд нь ойртуулах замаар урвалын идэвхжүүлэлтийн энерги буурдаг. Энэ нь урвалын магадлалыг нэмэгдүүлж, түүнийг эхлүүлэхэд шаардагдах энергийг бууруулдаг.

Ферменттэй холбогддог молекулыг субстрат гэж нэрлэдэг. Субстрат нь ферментийн идэвхтэй хэсэг гэж нэрлэгддэг жижиг хэсэгтэй холбогддог. Урвалын төгсгөлд үүссэн молекулыг "бүтээгдэхүүн" гэж нэрлэдэг. Урвал дууссаны дараа фермент нь бүтээгдэхүүнийг гаргаж, өөр субстраттай холбоход бэлэн болно.

Ферментийн үйл ажиллагааг тайлбарлах хоёр онол байдаг

Түгжээ ба түлхүүрийн онол

Үүнийг анх 1894 онд Эмил Фишер дэвшүүлсэн. Түгжээ ба Түлхүүрийн таамаглал нь ферментүүд субстратын урвалыг хэрхэн катализатор болгодог загвар юм. Энэ нь ферментийн идэвхтэй хэсгүүдийн хэлбэр нь субстратын хэлбэртэй яг тохирч байгааг харуулж байна. Субстратын молекул нь идэвхтэй хэсгийн хэлбэр нь нэмэлт болох ферменттэй мөргөлдөх үед субстрат идэвхтэй хэсэгт багтах ба фермент-субстратын цогцолбор үүснэ. Фермент нь урвалыг хурдасгах бөгөөд бүтээгдэхүүнүүд нь ферменттэй хамт фермент-бүтээгдэхүүний цогцолбор үүсгэдэг. Энэ загварын дагуу фермент урвуу урвалыг хурдасгах боломжтой.

ӨДӨЛГӨӨЛСӨН ТОХИРУУЛАХ ТААМАГЛАЛ

Энэ бол ферментийн үйл ажиллагааг тайлбарлах хамгийн сүүлийн үеийн бөгөөд нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн загвар юм. Идэвхтэй талбайн хэлбэр нь нэгдмэл биш боловч тодорхой субстрат байгаа тохиолдолд хэлбэрээ өөрчилдөг бөгөөд нэмэлт болж хувирдаг.

Субстратын молекул ферменттэй мөргөлдөх үед түүний найрлага нь зөв байвал ферментийн идэвхтэй хэсгийн хэлбэр өөрчлөгдөж, субстрат түүний дотор багтаж, фермент-субстратын цогцолбор үүсэх боломжтой. Дараа нь урвал нь катализ болж, фермент-бүтээгдэхүүний цогцолбор үүсдэг.

ФЕРМЕНТИЙН ҮЙЛ АЖИЛЛАГААНД НӨЛӨӨЛӨГЧ ХҮЧИН ЗҮЙЛҮҮД

Ферментийн орчин ба субстрат нь урвалын хурдад нөлөөлж болно. Зарим тохиолдолд хүрээлэн буй орчин нь ферментийн үйл ажиллагааг зогсоох эсвэл бүр задрахад хүргэдэг. Фермент ажиллахаа болих үед бид үүнийг "денатурат" гэж нэрлэдэг.

Ферментийн үйл ажиллагаанд нөлөөлж болох зарим хүчин зүйлүүд энд байна.

• Температур - Температур нь урвалын хурдад нөлөөлж болно. Температур өндөр байх тусам урвал хурдан явагдана. Гэсэн хэдий ч хүлцэх хязгаараас гадуур температурыг нэмэгдүүлэх эсвэл бууруулах нь идэвхтэй талбайн химийн холбоонд нөлөөлж, субстратыг холбоход тохиромжгүй болгодог. Маш өндөр температур нь ферментийг денатурат болгож, хэлбэр, үйл ажиллагаагаа алдаж болно.
• рН - рН нь ферментийн үйл ажиллагаанд бас нөлөөлдөг. Идэвхтэй талбайн амин хүчлийн үлдэгдэл нь ихэвчлэн катализ хийхэд чухал ач холбогдолтой хүчиллэг эсвэл үндсэн шинж чанартай байдаг. РН-ийн өөрчлөлт нь эдгээр үлдэгдэлд нөлөөлж, субстратыг холбоход хэцүү болгодог. Ферментүүд нь тодорхой рН-ийн хүрээнд хамгийн сайн ажилладаг ба температурын нэгэн адил рН-ийн хэт их утга (хүчиллэг эсвэл үндсэн) нь ферментийг денатурат болгодог.
• Фермент ба субстратын концентраци - Субстратын концентрацийг нэг цэг хүртэл нэмэгдүүлэх тусам урвалын хурд нэмэгддэг бөгөөд үүнээс цааш субстратын концентраци нэмэгдэх нь урвалын хурдад мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахгүй. Энэ нь субстратын тодорхой концентрацийн дараа ферментийн бүх идэвхтэй хэсгүүд дүүрч, цаашдын урвал явагдахгүй тул тохиолддог.
• Дарангуйлагчид - Дарангуйлагчид нь ферментийн үйл ажиллагааг зогсоох зорилгоор тусгайлан бүтээгдсэн молекулууд юм. Тэд зүгээр л урвалыг удаашруулж эсвэл бүрмөсөн зогсоож болно. Зарим дарангуйлагчид ферменттэй холбогддог бөгөөд энэ нь хэлбэрээ өөрчилж, зөв ажиллахгүй болоход хүргэдэг. Дарангуйлагчийн эсрэг тал нь урвалыг хурдасгахад тусалдаг идэвхжүүлэгч юм.

ФЕРМЕНТИЙН ТӨРЛҮҮД

Хүний бие нь зургаан том бүлэг буюу ферментийн ангиас бүрдэнэ.

1. Оксидоредуктаза - Эдгээр ферментүүд нь исэлдүүлэх, багасгах урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Редокс урвал гэж нэрлэгддэг эдгээр урвалуудад нэг урвалж нь хос электроноо өгч, өөр нэг урвалж олж авдаг. Электрон хос донорыг исэлдүүлж, ангижруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг, харин электрон хос хүлээн авагчийг исэлдүүлэгч гэж нэрлэдэг. Жишээ нь цитохром оксидаза, лактат дегидрогеназа зэрэг орно.
2. Трансферазууд - Эдгээр ферментүүд нь метил (CH ₃ ), ацетил (CH ₃ CO ) эсвэл амин (NH ₂ ) зэрэг атомын бүлгүүдийг нэг молекулаас нөгөө молекул руу шилжүүлэхийн хамт хурдасгадаг. Ацетат киназа ба аланин деаминаза нь трансферазын жишээ юм.
3. Гидролаза - Эдгээр ферментүүд нь гидролизийн урвалыг хурдасгадаг. Гидролизийн урвалууд нь ус (H ₂ O) ашиглан молекул дахь холбоог салгаж, хоёр охин бүтээгдэхүүн үүсгэдэг бөгөөд ихэвчлэн уснаас -OH (гидроксил бүлэг) -ийг бүтээгдэхүүнүүдийн аль нэгэнд, нэг -H (устөрөгчийн атом) -ийг нийлүүлдэг. бусад. Энэ хооронд -H ба -OH бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр солигдсон атомуудаас шинэ молекул үүсдэг. Хоол боловсруулах ферментүүд болох липаз ба сахараз нь гидролаз юм.
4. Лиазууд - Эдгээр ферментүүд нь давхар холбоо үүсгэхийн тулд нэг молекулын бүлгийг давхар холбоонд нэмэх эсвэл ойролцоох атомуудаас хоёр бүлгийг зайлуулах хурдыг нэмэгдүүлдэг. Устгасан бүрэлдэхүүн хэсэг нь ус эсвэл усны хэсгүүдээр солигддоггүйгээс бусад тохиолдолд эдгээр нь гидролаз шиг ажилладаг. Энэ ангиллын ферментүүд нь оксалат декарбоксилаза ба изоцитрат лиазыг агуулдаг.
5. Изомераза - Эдгээр ферментүүд изомержих урвалыг хурдасгадаг. Эдгээр нь урвалж дахь бүх анхны атомууд хадгалагдах боловч урвалд орох бодисын изомер үүсгэхийн тулд өөрчлөгддөг урвалууд юм. Изомерууд нь ижил химийн томъёотой, гэхдээ өөр өөр зохион байгуулалттай молекулууд юм. Жишээлбэл, глюкоз-фосфатын изомераза, аланин рацемаза.
6. Лигазууд - Синтетаза гэж нэрлэдэг эдгээр ферментүүд нь хоёр молекулын нэгдэх хурдыг нэмэгдүүлдэг. Тэд ихэвчлэн аденозин трифосфатын (ATP) задралаас гаргаж авсан энергийг ашиглан үүнийг хийдэг. Лигазын жишээнд ацетил-КоА синтетаза ба ДНХ лигаз орно.