Har bir tirik hujayrada koʻplab kimyoviy reaksiyalar mavjud. Fermentlar (fermentlar) maxsus va o'ta muhim funktsiyalarga ega bo'lgan oqsillardir. Ular biokatalizatorlar deb ataladi. Organizmdagi oqsil fermentlarining asosiy vazifasi biokimyoviy reaksiyalarni tezlashtirishdir. O'zaro ta'siri shu molekulalar tomonidan katalizlanadigan dastlabki reagentlar substratlar, yakuniy birikmalar esa mahsulotlar deb ataladi.
Tabiatda ferment oqsillari faqat tirik tizimlarda ishlaydi. Ammo zamonaviy biotexnologiya, klinik diagnostika, farmatsevtika va tibbiyotda tozalangan fermentlar yoki ularning komplekslari, shuningdek tizimning ishlashi va tadqiqotchi uchun ma'lumotlarni vizualizatsiya qilish uchun zarur bo'lgan qo'shimcha komponentlar qo'llaniladi.
Fermentlarning biologik ahamiyati va xossalari
Bu molekulalarsiz tirik organizm ishlay olmaydi. Barcha hayotiy jarayonlar fermentlar tufayli uyg'un ishlaydi. Organizmdagi ferment oqsillarining asosiy vazifasi metabolizmni tartibga solishdir. Ularsiz normal metabolizm mumkin emas. Molekulyar faollik tomonidan tartibga solinadiaktivatorlar (induktorlar) yoki inhibitorlar. Nazorat oqsil sintezining turli darajalarida ishlaydi. Shuningdek, u tayyor molekulaga nisbatan "ishlaydi".
Oqsil-fermentlarning asosiy xossasi ma'lum bir substratga xoslikdir. Va shunga ko'ra, faqat bitta yoki kamroq tez-tez bir qator reaktsiyalarni katalizlash qobiliyati. Odatda bunday jarayonlar teskari bo'ladi. Bitta ferment ikkala funktsiya uchun javobgardir. Lekin bu hammasi emas.
Ferment oqsillarining roli muhim. Ularsiz biokimyoviy reaktsiyalar davom etmaydi. Fermentlarning ta'siri tufayli reagentlar katta energiya sarflamasdan faollashuv to'sig'ini engib o'tishlari mumkin bo'ladi. Tanadagi haroratni 100 ° C dan yuqori qizdirish yoki kimyoviy laboratoriya kabi agressiv komponentlardan foydalanish mumkin emas. Ferment oqsili substrat bilan bog'lanadi. Bog'langan holatda modifikatsiya ikkinchisining keyingi chiqarilishi bilan sodir bo'ladi. Kimyoviy sintezda ishlatiladigan barcha katalizatorlar shunday ishlaydi.
Ferment oqsili molekulasining tashkiliy darajalari qanday?
Odatda bu molekulalar uchinchi (globulalar) yoki toʻrtlamchi (bir nechta bogʻlangan globulalar) oqsil tuzilishiga ega. Birinchidan, ular chiziqli shaklda sintezlanadi. Va keyin ular kerakli tuzilishga o'raladi. Faoliyatni ta'minlash uchun biokatalizator ma'lum tuzilishga ega bo'lishi kerak.
Fermentlar, boshqa oqsillar kabi, issiqlik, haddan tashqari pH qiymatlari, agressiv kimyoviy birikmalar ta'sirida nobud bo'ladi.
Qoʻshimcha xususiyatlarfermentlar
Ular orasida komponentlarning quyidagi xususiyatlari ajralib turadi:
- Stereospesifik - faqat bitta mahsulotning shakllanishi.
- Regioselektivlik - kimyoviy bogʻlanishni buzish yoki guruhni faqat bitta holatda oʻzgartirish.
- Kimyoselektivlik - faqat bitta reaksiyaning katalizi.
Ishning xususiyatlari
Fermentning o'ziga xosligi turlicha. Ammo har qanday ferment ma'lum bir substrat yoki tuzilishga o'xshash birikmalar guruhiga nisbatan doimo faoldir. Protein bo'lmagan katalizatorlar bunday xususiyatga ega emas. O'ziga xoslik bog'lanish konstantasi (mol/l) bilan o'lchanadi, u 10−10 mol/l gacha bo'lishi mumkin. Faol fermentning ishi tezdir. Bitta molekula soniyada minglab millionlab operatsiyalarni katalizlaydi. Biokimyoviy reaksiyalarning tezlashuv darajasi an'anaviy katalizatorlarga qaraganda sezilarli darajada (1000-100000 marta) yuqori.
Fermentlarning ta'siri bir necha mexanizmlarga asoslanadi. Eng oddiy o'zaro ta'sir bir substrat molekulasi bilan sodir bo'ladi, undan keyin mahsulot hosil bo'ladi. Aksariyat fermentlar reaksiyaga kirishuvchi 2-3 xil molekulalarni bog‘lashi mumkin. Masalan, guruh yoki atomni bir birikmadan ikkinchisiga o'tkazish yoki "ping-pong" tamoyili bo'yicha ikki marta almashtirish. Bu reaksiyalarda odatda bitta substrat bogʻlanadi, ikkinchisi esa ferment bilan funksional guruh orqali bogʻlanadi.
Ferment ta'sir mexanizmini o'rganish quyidagi usullar yordamida amalga oshiriladi:
- Oraliq va yakuniy mahsulotlar ta'riflari.
- Tuzilish geometriyasini o'rganish va funktsional guruhlar bilan bog'liqsubstrat va yuqori reaksiya tezligini ta'minlaydi.
- Ferment genlarining mutatsiyasi va uning sintezi va faolligidagi oʻzgarishlarni aniqlash.
Faol va ulanish markaz
Substrat molekulasi ferment oqsilidan ancha kichik. Shuning uchun bog'lanish biokatalizatorning oz sonli funktsional guruhlari tufayli sodir bo'ladi. Ular aminokislotalarning ma'lum bir to'plamidan iborat faol markazni hosil qiladi. Murakkab oqsillarda strukturada oqsil bo'lmagan tabiatga ega protez guruhi mavjud bo'lib, u ham faol markazning bir qismi bo'lishi mumkin.
Fermentlarning alohida guruhini ajratib ko'rsatish kerak. Ularning molekulasida molekula bilan doimo bog'lanib, undan ajralib chiqadigan koferment mavjud. To'liq hosil bo'lgan ferment oqsili goloferment, kofaktor chiqarilganda esa apoferment deyiladi. Vitaminlar, metallar, azotli asoslarning hosilalari ko'pincha kofermentlar rolini o'ynaydi (NAD - nikotinamid adenin dinukleotid, FAD - flavin adenin dinukleotid, FMN - flavin mononukleotid).
Bog'lash joyi substratning o'ziga xosligini ta'minlaydi. Uning hisobidan barqaror substrat-ferment kompleksi hosil bo'ladi. Globulaning strukturasi shunday tuzilganki, u asosning bog'lanishini ta'minlaydigan ma'lum o'lchamdagi sirtda tokchaga (yoriq yoki depressiya) ega bo'ladi. Ushbu zona odatda faol markazdan unchalik uzoq bo'lmagan joyda joylashgan. Ba'zi fermentlar kofaktorlar yoki metall ionlari bilan bog'lanish joylariga ega.
Xulosa
Protein-Ferment organizmda muhim rol o'ynaydi. Bunday moddalar kimyoviy reaktsiyalarni katalizlaydi, metabolizm jarayoni - metabolizm uchun javobgardir. Har qanday tirik hujayrada yuzlab biokimyoviy jarayonlar doimiy ravishda sodir bo'ladi, jumladan, qaytarilish reaktsiyalari, birikmalarning bo'linishi va sintezi. Moddalarning oksidlanishi doimiy ravishda katta energiya chiqishi bilan sodir bo'ladi. U, o'z navbatida, uglevodlar, oqsillar, yog'lar va ularning komplekslarini shakllantirishga sarflanadi. Parchalanish mahsulotlari zarur organik birikmalar sintezi uchun qurilish bloklari hisoblanadi.
