Ფერმენტების ფუნქცია. სხეულის ფერმენტების როლი

ფერმენტები გლობულოვანი პროტეინები, რომლებიც ხელს უწყობენ ყველა ფიჭურ პროცესს. ყველა კატალიზატორის მსგავსად, მათ არ შეუძლიათ რეაქციის შეცვლა, მაგრამ დააჩქარონ იგი.

ფერმენტის ლოკალიზაცია საკანში

უჯრედის შიგნით, ინდივიდუალური ფერმენტები, როგორც წესი, შეიცავს და იმოქმედებს მკაცრად განსაზღვრულ ორგანოებში. ფერმენტების ლოკალიზაცია უშუალოდ უკავშირდება იმ ფუნქციას, რომელსაც უჯრედის ეს ნაწილი ჩვეულებრივ ასრულებს.

გლიკოლიზის თითქმის ყველა ფერმენტი ციტოპლაზმაშია განლაგებული. ტრიარბოქსილის მჟავის ციკლის ფერმენტები მიტოქონდრიულ მატრიცაშია. ჰიდროლიზის აქტიური ნივთიერებები შეიცავს ლიზოსომებში.

ცხოველებისა და მცენარეთა ინდივიდუალური ქსოვილები და ორგანოები განსხვავდებიან არა მხოლოდ ფერმენტების კომპლექტში, არამედ მათ საქმიანობაში. ქსოვილების ეს თვისება გამოიყენება ზოგიერთ დაავადებათა დიაგნოსტიკისთვის კლინიკაში.

ასევე არსებობს ასაკი თვისებები აქტივობაში და ფერმენტების კომპლექტი ქსოვილებში. ისინი ყველაზე ნათლად ჩანს ემბრიონის განვითარების დროს ქსოვილების დიფერენცირებაში.

ფერმენტების ნომენკლატურა

არსებობს რამდენიმე სისტემა სახელები, რომელთაგან თითოეული ითვალისწინებს თვისებები ფერმენტების სხვადასხვა ხარისხით.

• ტრივიალური. ნივთიერებების სახელები მოცემულია შემთხვევითი ნიშნით. მაგალითად, პეპინი (პეპსი - "საჭმლის მონელების", ბერძნული) და ტრიპსფინი (ტრიპსიზი - "გამხსნელი", ბერძნული).
• რაციონალური. ფერმენტის სახელი შედგება სუბსტრატისა და "-ასის" დასასრულიდან. მაგალითად, ამილაზა აჩქარებს სახამებლის ჰიდროლიზს (ამილო - "სახამებელი", ბერძნული).
• მოსკოვი. მიღებულია 1961 წელს მე -5 საერთაშორისო ბიოქიმიური კონგრესის დროს ენზიმების ნომენკლატურის საერთაშორისო კომისიამ. ნივთიერების დასახელება შედგება სუბსტრატისა და რეაქციისაგან, რომელიც ფერმენტის მიერ გააქტიურებულია (დაჩქარებული). თუ ფერმენტების ფუნქცია არის მოლეკულის (სუბსტრატის) სხვა (მიმღები) ატომების ჯგუფის გადარიცხვა, კატალიზატორის სახელი შეიცავს მიმღების ქიმიურ სახელს. მაგალითად, ამინური ჯგუფის ალანინისგან 2-ოქსიგლუტარინის მჟავას გადაყვანაში, ფერმენტის ალანინი: 2-ოქსოგლუტარეტის ამინოტრანსფერაზა მონაწილეობს. სათაური ასახავს:
• სუბსტრატი - ალანინი;
• Acceptor - 2-ოქსოგლუტარარული მჟავა;
• რეაქცია ახორციელებს ამინოს ჯგუფს.

საერთაშორისო კომისიამ შეისწავლა ყველა ცნობილი ფერმენტების ჩამონათვალი, რომლებიც მუდმივად ემატება. ეს არის ახალი ნივთიერებების აღმოჩენა.

ფერმენტების კლასიფიკაცია

თქვენ შეგიძლიათ გაყოთ ფერმენტები ორ ჯგუფად. პირველი გთავაზობთ ორ კლასს ამ ნივთიერებებზე:

• მარტივი - შედგება მხოლოდ ცილისგან;
• კომპლექსი - შეიცავს პროტეინის ნაწილს (აპონიზმს) და არა პროტეინს, რომელსაც ეწოდება კოენზიმი.

კომპლექსური ფერმენტის არაპროტეინის ნაწილი შეიძლება შეიცავდეს ვიტამინებს. სხვა ნივთიერებებთან ურთიერთქმედება ხდება აქტიური ცენტრის მეშვეობით. პროცესში არ მონაწილეობს ფერმენტის მთელი მოლეკულა.

ფერმენტების თვისებები, ისევე როგორც სხვა ცილები, განისაზღვრება მათი სტრუქტურა. დამოკიდებულია მასზე, კატალიზატორები აჩქარებენ მხოლოდ მათ რეაქციებს.

კლასიფიკაციის მეორე მეთოდი განასხვავებს ნივთიერებებს იმ ფუნქციის მიხედვით, რომელიც ასრულებს ფერმენტებს. შედეგი არის ექვსი კლასი:

• ოქსიდორედრაცესი;
• ტრანსფერირება;
• ჰიდროლაზები;
• იზომერაზა;
• ლიზა;
• Ligase.

ეს ზოგადად მიღებული ჯგუფები, ისინი განსხვავდებიან არა მხოლოდ იმ ტიპის რეაქციებში, რომლებიც არეგულირებენ ფერმენტებს. სხვადასხვა ჯგუფის ნივთიერებები განსხვავდება სტრუქტურაში. ამდენად, საკანში ფერმენტების ფუნქციები არ შეიძლება იყოს იგივე.

ოქსიდაორექტურები - ჟანგვის შემცირება

პირველი ჯგუფის ფერმენტების ძირითადი ფუნქცია არის ჟანგვის შემცირების რეაქციის დაჩქარება. დამახასიათებელი ნიშანია: ჟანგვითი ფერმენტების ქსელების ჩამოყალიბების უნარი, რომელშიც ელექტრონები ან წყალბადის ატომები გადაყვანილია პირველივე სუბსტრატით საბოლოო მიმღებამდე. ეს ნივთიერებები ნაწილდება ნაწარმოების ან სამუშაო ადგილის რეაქციაში.

1. აერობული დეჰიდრაგენები (ოქსიდაზები) აჩქარებენ ელექტრონების ან პროტონების პირდაპირ ჟანგბადის ატომებს. ანაერობული ადამიანები იგივე ქმედებებს აკეთებენ, მაგრამ რეაქციებში, რომლებიც იცვლება ელექტრონების ან წყალბადის ატომების ჟანგბადის ატომების გადაცემის გარეშე.
2. პირველადი დეჰიდრაგენეზების გააქტიურება წყალბადის ატომების მოშორება oxidizable ნივთიერებადან (პირველადი სუბსტრატი). საშუალო - აჩქარებს წყალბადის ატომების მოხსნა მეორად სუბსტრატს, ისინი იღებდნენ პირველადი დეჰიდროგენაზის დახმარებით.

კიდევ ერთი თვისება: ორი კომპონენტია კატალიზატორები ძალიან შეზღუდული კომპლექტი კონიზმით (აქტიური ჯგუფები), მათ შეუძლიათ დააჩქაროს ბევრი ყველაზე მრავალფეროვანი დაჟანგვის შემცირება რეაქციები. ეს მიიღწევა დიდი რაოდენობით ვარიანტი: იგივე coenzyme შეიძლება შეუერთდეს სხვადასხვა apoenzymes. თითოეულ შემთხვევაში, სპეციალური ოქსიდორედრაზაცულია მისი თვისებები.

ამ ჯგუფის ფერმენტების კიდევ ერთი ფუნქციაა, რომელიც არ შეიძლება იგნორირებული იყოს - ენერგიის გათავისუფლებასთან დაკავშირებული ქიმიური პროცესების ნაკადის დაჩქარება. ასეთი რეაქციები ეგზოთერმულია.

ტრანსფერები - გადამზიდავი

ეს ფერმენტები ასრულებენ მოლეკულური ნარჩენების გადაცემის და ფუნქციური ჯგუფების რეაქციების დაჩქარებას. მაგალითად, ფოსფოფრუტოკინაზა.

არსებობს რვა ჯგუფი კატალიზატორი, რომელიც ეფუძნება შემწყნარებელ ჯგუფს. მოდი განვიხილოთ მხოლოდ რამდენიმე მათგანი.

1. ფოსფოტრანსფერაზები - ფოსფორის მჟავის ნარჩენების ტრანსპორტირებაში . ისინი იყოფა ქვეკატეგორიებში დანიშნულების მიხედვით (ალკოჰოლი, კარბოქსი და სხვა).
2. ამინტრანსფერაზი - ამინდის მჟავის განშორების რეაქციების დაჩქარება.
3. გლიკოზილტრანსფერაზები - ფოსფორის ეზოს მოლეკულაებიდან მონოკულარული და პოლიაჩაიდების მოლეკულებს გლიკოზილის ნარჩენების გადატანა. მცენარეებისა და ცხოველების ოლიგო- ან პალიშქარიდების რღვევა და სინთეზი. მაგალითად, ისინი ჩართულნი არიან სუკროსის დაშლაში.
4. Acyltransferases გადააქვთ ნახშირწყალბადების ნარჩენების amines, ალკოჰოლური და ამინომჟავებისთვის. Acyl-coenzyme-A არის acyl ჯგუფების უნივერსალური წყარო. ეს შეიძლება ჩაითვალოს აცილტრანსფერების აქტიურ ჯგუფად. ხშირად, აცილის ძმარმჟავას გადაეცემა.

ჰიდროლოზა - წყალში გაჟღენთილი

ამ ჯგუფში, ფერმენტები მოქმედებს როგორც კატალიზატორებს, რომლებიც იყენებენ ორგანულ ნაერთებს, რომელთა წყალში მონაწილეობს კუჭ-ნაწლავის რეაქციები (ნაკლებად ხშირად სინთეზი). ამ ჯგუფის ნივთიერებები შეიცავს საკნებში და კუჭ-ნაწლავის წვენით. კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის კატალიზატორთა მოლეკულები შედგება ერთი კომპონენტისგან.

ამ ფერმენტების ლოკალიზაციის ადგილია ლაზოსომები. ისინი ასრულებენ უჯრედში ფერმენტების დამცავი ფუნქციებს: ისინი არღვევენ უცხო ნივთიერებებს, რომლებიც გაიარეს მემბრანის მეშვეობით. ისინი ასევე გაანადგურებენ იმ ნივთიერებებს, რომლებიც აღარ არის საჭირო კეიჯით, რისთვისაც ლიზოსომები მეტწილად ექცევიან სამედიცინო წესრიგს.

სხვა "მეტსახელად" ფიჭური თვითმკვლელობაა, რადგან ისინი უჯრედის autolysis- ის მთავარი საშუალებაა. თუ ინფექცია გამოჩნდა, ანთებითი პროცესები დაიწყო, ლიზოსომური მემბრანა ხდება გამტარუნარიანობა და ჰიდროლაზები გასასვლელად ციტოპლაზმაში, გაანადგურეს ყველაფერს მათი გზა და უჯრედის განადგურება.

ცალკეული რამდენიმე სახის კატალიზატორები ამ ჯგუფისგან:

• Esterases - პასუხისმგებელია ალკოჰოლური სასმელების ჰიდროლიზისათვის;
• გლიკოზიდაზა - გლიკოზიდის ჰიდროლიზის დაჩქარება, რაც დამოკიდებულია იმაზე, რომ ისინი იმოქმედებენ სექტურ α- ან β- გლიკოზიდებს;
• პეპტიდების ჰიდროლაზები - პასუხისმგებელია პროტეინებში პეპტიდის ობლიგაციების ჰიდრავლიკაზე და გარკვეულ პირობებში და მათი სინთეზით, მაგრამ ცილის სინთეზის ეს მეთოდი არ გამოიყენება ცოცხალ საკანში;
• ამცირებს - პასუხისმგებელია მჟავა ამიდების ჰიდროლიზისთვის, მაგალითად, შარდოვანა, რომელიც ამოიზიანებს იუმორი დემიქსირებას და ამინას და წყალს.

Isomerase - მოლეკულის ტრანსფორმაცია

ეს ნივთიერებები აჩქარებს ცვლილებებს ერთ მოლეკულაში. ისინი შეიძლება იყოს გეომეტრიული ან სტრუქტურული. ეს შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა გზით:

• წყალბადის ატომების გადაცემა;
• ფოსფატის ჯგუფის მოძრაობა;
• ატომური დაჯგუფების მოწყობაში სივრცეში ცვლილება;
• ორმაგი კავშირის მოძრაობა.

იოზერიზაცია შეიძლება დაზარალდეს ორგანული მჟავებით, ნახშირწყლები ან ამინომჟავებით. იზომერაზებს შეუძლია ალდეჰიდებს გადააქციოს კეტონები და, პირიქით, CIS ფორმა შეიძლება გადავიდეს ტრანსფორმირებაში და პირიქით. უკეთესად გვესმოდეს, თუ რა ფუნქციონირებას ახდენს ამ ჯგუფის ფერმენტების ფუნქცია, საჭიროა ვიცოდეთ განსხვავებები იზომორებში.

ტყუილი კავშირი

ეს ფერმენტები ხელს უშლის ორგანულ ნაერთებთან არაჰიდროზონურ დეკომპოზიციას ობლიგაციებთან ერთად:

• ნახშირბადის ნახშირბადი;
• ფოსფორი-ჟანგბადი;
• ნახშირბადოვანი გოგირდი;
• ნახშირბადის-აზოტი;
• ნახშირბადის ჟანგბადი.

ამ შემთხვევაში, ისეთი მარტივი პროდუქტები, როგორიცაა ნახშირორჟანგი, წყალი, ამიაკი იზოლირებულია და ორმაგი ობლიგაციები დახურულია. ამ რეაქციების გარკვეულ ნაწილზე შეიძლება საპირისპირო მიმართულებით წასვლა, შესაბამისი ფერმენტები არა მარტო ცვალებად პროცესებზე, არამედ სინთეზის პროცესების ოპტიმალურ პირობებში.

ლიექსის კლასიფიკაცია ხდება კავშირის ტიპის მიხედვით. ისინი კომპლექსური ფერმენტებია.

Ligase crosslinked

ამ ჯგუფის ფერმენტების ძირითადი ფუნქცია არის სინთეზის რეაქციის დაჩქარება. მათი ფუნქცია - ნივთიერებების დეზინტეგრაციასთან ერთად შექმნის კონიუგირება, რომელსაც შეუძლია ბიოსინთეზური პროცესის რეალიზაციისათვის ენერგია. არსებობს ექვსი subclasses მიხედვით ტიპის კომუნიკაციის ჩამოყალიბდა. ხუთი მათგანი იდენტურია ლიგას ქვეჯგუფებზე და მეექვსე პასუხისმგებელია "აზოტის ლითონის" ბონდის შესაქმნელად.

ზოგიერთი ლიგას იღებს მონაწილეობა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი პროცესებში. მაგალითად, დნმჟირების მჟავის რეპლიკაციაში დნმ ლიგასის ჩართვაა . იგი იკავებს ერთჯერადი ზურგს, ქმნის ახალ ფოსფოიდერის ობლიგაციებს. ის არის ის, ვინც აერთიანებს ოკავკასიის ფრაგმენტებს.

იგივე ფერმენტი აქტიურად გამოიყენება გენეტიკური ინჟინერიაში. იგი საშუალებას აძლევს მეცნიერებს, დნმ-ის მოლეკულების დასამზადებლად , რომლებიც მათ სჭირდებათ, დეoxiribonucleic მჟავის უნიკალური ჯაჭვების შექმნა. მათ შეუძლიათ შექმნან ნებისმიერი ინფორმაცია და ამზადებენ ქარხნებს სათანადო ცილების წარმოებისათვის. მაგალითად, შეგიძლიათ დაიბლოკოს დნმ-ის ნაწილაკი დნმში, რომელიც პასუხისმგებელია ინსულინის სინთეზზე. ხოლო როდესაც საკანში საკუთარი ცილების ეთერში გადაიცემა, იგი იმავდროულად გამოიყენებს აუცილებელ ნივთიერებას სამედიცინო საჭიროებისათვის. ეს შესაძლებელია მხოლოდ გაწმენდილი, და ეს ხელს შეუწყობს ბევრი ავადმყოფი ადამიანი.

სხეულის ფერმენტების უზარმაზარი როლი

მათ შეუძლიათ გაზარდონ რეაქციის მაჩვენებელი ათზე მეტი ხნით. ეს აუცილებელია საკანში ნორმალური ფუნქციონირებისათვის. და ფერმენტები ჩართულია ყველა რეაქციაში. აქედან გამომდინარე, სხეულის ფერმენტების ფუნქციები მრავალფეროვანია, ისევე როგორც ყველა პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს. ამ კატალიზატორების მუშაობის შეფერხება მძიმე შედეგებს იწვევს.

ფართოდ გამოიყენება ფერმენტები საკვები, მსუბუქი მრეწველობის, მედიცინა: გამოიყენება cheeses, ძეხვეული, დაკონსერვებული საკვები, ნაწილია სარეცხი ფხვნილები. ისინი ასევე გამოიყენება ფოტოგრაფიული მასალების წარმოებაში.