Kiekvienoje gyvoje ląstelėje yra daugcheminės reakcijos. Fermentai (fermentai) - baltymai, turintys ypatingų ir nepaprastai svarbių funkcijų. Jie vadinami biokatalizatoriais. Pagrindinė fermentų baltymų funkcija organizme yra pagreitinti biochemines reakcijas. Pradiniai reagentai, kurių sąveiką katalizuoja šios molekulės, vadinami substratais, o galutiniai junginiai - produktais.
Gamtoje fermentiniai baltymai veikia tik gyvaisistemas. Tačiau šiuolaikinėje biotechnologijoje, klinikinėje diagnostikoje, farmacijoje ir medicinoje naudojami išgryninti fermentai ar jų kompleksai, taip pat papildomi komponentai, būtini sistemos veikimui ir duomenų vizualizavimui tyrėjui.
Be šių molekulių gyvas organizmas negalėtųfunkcija. Visi gyvybiniai procesai harmoningai veikia fermentų dėka. Pagrindinė fermentų baltymų funkcija organizme yra medžiagų apykaitos reguliavimas. Normali medžiagų apykaita be jų neįmanoma. Molekulių aktyvumas reguliuojamas veikiant aktyvatoriams (induktoriams) arba inhibitoriams. Kontrolė veikia skirtingais baltymų sintezės lygiais. Jis taip pat „dirba“ su paruošta molekule.
Pagrindinės fermentų baltymų savybės yraspecifiškumas tam tikram substratui. Ir atitinkamai gebėjimas katalizuoti tik vieną ar rečiau reakcijų seriją. Paprastai šie procesai yra grįžtami. Vienas fermentas yra atsakingas už abi funkcijas. Bet tai dar ne viskas.
Fermento baltymų vaidmuo yra esminis.Biocheminės reakcijos be jų nevyksta. Dėl fermentų veikimo reagentai gali įveikti aktyvacijos barjerą be didelių energijos sąnaudų. Organizme jokiu būdu negalima šildyti temperatūros virš 100 ° C arba naudoti agresyvių komponentų, tokių kaip chemijos laboratorija. Fermentas baltymas jungiasi prie substrato. Pririštoje būsenoje modifikacija įvyksta vėliau išleidžiant pastarąją. Taip veikia visi cheminėje sintezėje naudojami katalizatoriai.
Paprastai šios molekulės turi tretinį (rutulį) arbaketvirtinio (kelių sujungtų rutulių) baltymų sandara. Pirmiausia jie sintezuojami linijiniu būdu. Ir tada jie sulankstomi į reikiamą struktūrą. Norint užtikrinti aktyvumą, biokatalizatoriui reikia tam tikros struktūros.
Fermentus, kaip ir kitus baltymus, naikina karštis, ekstremalios pH vertės ir agresyvūs cheminiai junginiai.
Tarp jų išskiriamos šios komponentų savybės:
Fermentų specifiškumo lygis skiriasi.Bet bet kuris fermentas visada yra aktyvus prieš konkretų substratą ar junginių grupę, kurie yra struktūriškai panašūs. Ne baltymų katalizatoriai neturi šios savybės. Specifiškumas matuojamas surišimo konstanta (mol / l), kuri gali siekti 10−10 mol / l. Aktyvaus fermento darbas yra greitas.Viena molekulė katalizuoja tūkstančius ir milijonus operacijų per sekundę. Biocheminių reakcijų pagreičio laipsnis yra žymiai (1000-100000 kartų) didesnis nei įprastų katalizatorių.
Fermentų veikimas pagrįstas keliaismechanizmai. Paprasčiausia sąveika vyksta su viena substrato molekule, o po to susidaro produktas. Dauguma fermentų gali surišti 2–3 skirtingas molekules, kurios reaguoja. Pavyzdžiui, grupės ar atomo perkėlimas iš vieno junginio į kitą arba dvigubas pakeitimas pagal „stalo teniso“ principą. Šiose reakcijose paprastai yra prijungtas vienas substratas, o antrasis per funkcinę grupę yra susietas su fermentu.
Fermento veikimo mechanizmas tiriamas naudojant šiuos metodus:
Substrato molekulė yra daug mažesnė,nei fermento baltymas. Todėl surišimas vyksta dėl nedidelio biokatalizatoriaus funkcinių grupių skaičiaus. Jie sudaro aktyvų centrą, kurį sudaro tam tikras amino rūgščių rinkinys. Sudėtinguose baltymuose struktūroje yra proteino neturinti baltymų grupė, kuri taip pat gali būti aktyvaus centro dalis.
Reikėtų atskirti atskirą fermentų grupę.Jų molekulėje yra kofermentas, kuris nuolat jungiasi prie molekulės ir jo atsikrato. Visiškai susiformavęs baltymų fermentas vadinamas holoenzimu, o pašalinus kofaktorių - apoenzimu. Vitaminai, metalai, azoto bazių dariniai (NAD - nikotinamido adenino dinukleotidas, FAD - flavino adenino dinukleotidas, FMN - flavino mononukleotidas) dažnai naudojami kaip kofermentai.
Susiejimo centras suteikia specifiškumoafinitetas substratui. Dėl to susidaro stabilus substrato-fermentų kompleksas. Kamuolio struktūra suprojektuota taip, kad ant paviršiaus būtų tam tikro dydžio niša (plyšys arba įdubimas), kuri užtikrina substrato surišimą. Ši zona paprastai yra netoli aktyvaus centro. Atskiri fermentai turi vietas, susijusias su kofaktoriais ar metalo jonais.
Baltymų fermentas vaidina svarbų vaidmenį organizme.Tokios medžiagos katalizuoja chemines reakcijas, yra atsakingos už medžiagų apykaitos procesą - metabolizmą. Bet kurioje gyvoje ląstelėje nuolat vyksta šimtai biocheminių procesų, įskaitant redukcijos reakcijas, skilimą ir junginių sintezę. Medžiagos nuolat oksiduojamos, išsiskiriant daug energijos. Jis savo ruožtu išleidžiamas angliavandenių, baltymų, riebalų ir jų kompleksų formavimui. Skilimo produktai yra statybiniai blokai būtinų organinių junginių sintezei.
