Ферментийн катализ нь юунд суурилдаг вэ? Фермент ба органик бус катализаторын ялгаа. Фермент ба органик бус катализаторын ерөнхий шинж чанарууд. Ферментийн үйл ажиллагааны өвөрмөц байдал, ургамлын эс дэх нутагшуулалт

Афанасьев Илья

Катализатор ба ферментүүд нь химийн процессыг хурдасгадаг бодисууд боловч өөрсдөө хэрэглэдэггүй.

Татаж авах:

Урьдчилан үзэх:

Үзүүлэнг урьдчилан үзэхийн тулд өөртөө бүртгэл үүсгэнэ үү ( данс) Google болон нэвтэрнэ үү: https://accounts.google.com

Слайдын тайлбар:

Харьцуулалт органик бус катализаторба биологийн ферментүүд.

Хаанаас эхлэх вэ? Зөвлөлтийн химич, инженер, академич Георгий Константинович Боресков нэг удаа дэлхий дээр бүх катализаторууд гэнэт алга болвол юу болох талаар хагас хошигнол хэлбэрээр дүрсэлсэн бөгөөд тайлбарын мөн чанар нь манай гараг удахгүй далайн усаар угаагдсан амьгүй цөл болно гэж тайлбарласан байдаг. сул азотын хүчил.

Гэхдээ академич Боресков ямар төрлийн катализаторын тухай ярьсан бэ? Үнэн хэрэгтээ органик бус катализаторын зэрэгцээ биологийн ферментийг химийн салбарт ашигладаг бөгөөд үүнгүйгээр бидний бие оршин тогтнох боломжгүй юм. Фермент ба органик бус катализатор гэж юу болох, юугаараа ялгаатай болохыг олж мэдье. Палладий бол хамгийн өргөн хэрэглэгддэг катализаторуудын нэг юм Биологийн ферментүүд

Ферментүүд Ферментүүд нь уургийн шинж чанартай биологийн катализатор юм. Фермент гэсэн нэр томъёог (Латин fermentum - исгэх) санал болгосон XVII эхэн үе in. Голландын эрдэмтэн Ван Хелмонт архины исгэх үйл явцад нөлөөлдөг бодисуудын талаар.

Ферментийн нээлтийн түүх Хүн амьдралынхаа туршид зарим бодис нь талх үйлдвэрлэх, дарс, сүүн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд нөлөөлдөг болохыг анзаарсан. Гэхдээ зөвхөн 1833 онд арвайн үр тарианаас цардуулыг элсэн чихэр болгон хувиргадаг бодисыг тусгаарлаж, дараа нь амилаза гэж нэрлэдэг. Гэхдээ зөвхөн 19-р зууны төгсгөлд мөөгөнцрийн эсийг үрэхэд шүүс үүсдэг бөгөөд энэ нь согтууруулах ундааны исгэх процессыг баталгаажуулдаг. Амилаза (эртний Грекийн άμυλον - цардуул

Ферментийн үйл ажиллагаа Ферментүүд нь бодисын солилцооны бүх үйл явцыг хэрэгжүүлэх, генетикийн мэдээллийн боломжийг хэрэгжүүлэхэд оролцдог. Амьд организмд хоол хүнсийг хурдан шингээх чадвар нь тэдгээрээс үүдэлтэй.Уушгинаас фермент ялгардаг. нүүрстөрөгчийн давхар исэлБиеийн тэсвэр хатуужлыг нэмэгдүүлэх Халдвартай тэмцэх дархлааны системийг дэмжих Энэ нь бие махбод дахь хорт хавдрын эсийг хайж, улмаар устгадаг ферментүүд юм.

Ферментийн химийн шинж чанар химийн шинж чанарферментүүд нь амфотерийн электролит юм. Тэд өндөр молекул жинтэй (48000 D = 7.970544000006 x 10 ^ 23 кг) Тэд маш өвөрмөц (эрхтэн тус бүр өөрийн гэсэн ферменттэй байж болно. Үүнээс үзэхэд эрхтэн бүр өөрийн температур, хүчиллэг, даралт гэх мэтийг шаарддаг.

Ферментүүдтэй холбоотой урвалын жишээ Төрөл бүрийн ферментийг ашиглан глюкозыг исгэх урвал, үүний үр дүнд нэг глюкоз молекул 2 этанол, 2 молекул нүүрстөрөгчийн давхар исэл болж хувирдаг.

Н.Клемент, Ч.Дезормес (1806) Азотын исэл - агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр исэлдэж, хүчилтөрөгчийг хүхрийн давхар исэлд шилжүүлэх чадвартай бодисууд Органик бус катализаторууд

К.Кирхгоф (1811) Клемент, Дезормес, Кирхгоф нарын бүтээлүүд ийм өвөрмөц бодисыг хайж олох эхлэлийг тавьсан. 20 гаруй жилийн хугацаанд олон урвал илэрсэн:

Катализаторын механизм

Бүх нийтийн катализатор Raney никель Raney никель, өөрөөр хэлбэл "араг ясны никель" нь хатуу микрокристалл сүвэрхэг никель катализатор юм. Энэ нь никельээс гадна тодорхой хэмжээний хөнгөн цагаан (дээш) агуулсан саарал өнгийн нарийн ширхэгтэй нунтаг (бөөмийн хэмжээ ихэвчлэн 400-800 нм) юм. жингийн 15% хүртэл, устөрөгчөөр ханасан (33 хүртэл%). Рэни никель нь янз бүрийн устөрөгчжүүлэлт эсвэл устөрөгчийг багасгах процесст катализатор болгон өргөн хэрэглэгддэг. органик нэгдлүүд(жишээ нь, арен, алкеныг устөрөгчжүүлэх, ургамлын тосгэх мэт). Энэ нь мөн агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр исэлдэлтийн зарим процессыг хурдасгадаг. Рани никель нь 1200 ° C-ийн температурт никель хөнгөн цагаантай (20-50% Ni; заримдаа хайлш дээр бага хэмжээний цайр эсвэл хром нэмдэг) хайлуулж, дараа нь хайлшийг натрийн гидроксидын халуун уусмалаар боловсруулдаг. хөнгөн цагааныг арилгахын тулд 10 - 35% -ийн концентраци; үлдэгдэл нь устөрөгчийн агаар мандалд усаар угаана. Рани никель бэлтгэх үндсэн зарчмыг кобальт, зэс, төмөр гэх мэт бусад металлын катализаторын идэвхтэй хэлбэрийг олж авахад ашигладаг.

Олон талт катализатор Палладий нь FCC Cu төрлийн мөнгөлөг цагаан шилжилтийн металл юм Палладий нь ихэвчлэн өөх тосыг устөрөгчжүүлэх, тосыг хагалах процесст катализатор болгон ашигладаг. Палладийн хлорид нь катализатор болон ул мөрийн хэмжээг илрүүлэхэд ашиглагддаг нүүрстөрөгчийн дутуу исэлагаар эсвэл хийн холимогт

Бүх нийтийн катализатор Платинум Платинум, ялангуяа нарийн тархсан төлөвт байгаа нь олон хүний ​​хувьд маш идэвхтэй катализатор юм. химийн урвал, үүнд ашигласан зүйлс орно аж үйлдвэрийн цар хүрээ. Жишээлбэл, цагаан алт нь устөрөгчийг үнэрт нэгдлүүдэд нэмэхэд катализ хийдэг өрөөний температурба устөрөгчийн атмосферийн даралт. Аль 1821 онд Германы химич I. V. Döbereiner цагаан алт хар нь хэд хэдэн химийн урвалыг хөнгөвчилдөг болохыг олж мэдсэн; харин цагаан алт нь өөрөө өөрчлөгдөөгүй. Тиймээс цагаан алтны хар исэлдсэн уур нь дарсны спиртэнд ордог Цууны хүчилаль хэдийн хэвийн температурт байна. Хоёр жилийн дараа Доберейнер хөвөн цагаан алт нь өрөөний температурт устөрөгчийг асаах чадварыг нээсэн. Хэрэв устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн холимог (тэсэрч дэлбэрэх хий) хар цагаан алт эсвэл хөвөн цагаан алттай холбогдох юм бол эхлээд харьцангуй тайван шаталтын урвал явагдана. Гэхдээ энэ хариу үйлдэл нь суллах дагалддаг тул их тоодулаан, цагаан алтны хөвөн халуун болж, тэсрэх хий дэлбэрдэг. Доберейнер өөрийн нээлтэд тулгуурлан шүдэнз зохион бүтээхээс өмнө гал гаргахад өргөн хэрэглэгдэж байсан "устөрөгчийн цахиур"-ыг зохион бүтээжээ.

Органик бус катализатор ба биологийн ферментийн харьцуулалт Фермент ба органик бус катализатор нь нийтлэг шинж чанартай байдаг: 1. Тэд өөрсдийгөө хэрэглэхгүйгээр химийн урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг. 2. Фермент ба органик бус катализатор нь энергийн хувьд боломжтой урвалыг хурдасгадаг. 3. Химийн системийн энерги тогтмол хэвээр байна. 4. Катализаторын үед урвалын чиглэл өөрчлөгддөггүй.

Ферментүүд нь конформацийн уян хатан чанартай байдаг - шинэ сул холбоог задалж, үүсгэснээр бүтцийг бага зэрэг өөрчлөх чадвартай; органик бус катализаторууд тийм биш юм.

Органик бус катализатор ба биологийн ферментийн харьцуулалт Харьцуулах шинж Органик бус катализатор Ферментүүд Химийн шинж чанар Нэг буюу хэд хэдэн элементээс үүссэн бага молекул жинтэй бодис Уураг-өндөр молекул жинтэй полимер Зүйлийн өвөрмөц чанар Бүх нийтийн катализатор Урвал бүр өөрийн ферментийг шаарддаг Хүчиллэг орчин Хүчтэй хүчиллэг эсвэл аль өөрийн хүчиллэг орчин Интервал t Маш өргөн -42 хэм, дараа нь денатурат урвалын хурд 10^2-10^6 дахин 10^8-10^12 дахин нэмэгдэх Тогтвортой байдал Гаж нөлөө гарч болзошгүй (70%) Бүтээгдэхүүний гарц бараг 100%.

Устөрөгчийн хэт исэл нь катализаторгүйгээр удаан задардаг. Органик бус катализатор (ихэвчлэн төмрийн давс) байгаа тохиолдолд урвал нь бага зэрэг хурдасдаг. Каталаза ферментийг нэмэхэд хэт исэл нь төсөөлшгүй хурдаар задардаг. MnO2+H2O2=>O2+H2O+MnO

Органик бус шинж чанартай катализаторуудаас ялгаатай нь ферментүүд "хөнгөн" нөхцөлд "ажилладаг": атмосферийн даралт, 30 - 40 ° C температурт, рН-ийн төвийг сахисан түвшинд ойрхон байна. Ферментийн катализын хурд нь биологийн бусаас хамаагүй өндөр байдаг. Нэг ферментийн молекул 1 минутын дотор мянгаас сая хүртэлх субстратын молекулыг катализлах чадвартай. Ийм хурд нь органик бус катализаторын хувьд боломжгүй юм.

Дүгнэлт Хэдийгээр фермент ба органик бус катализатор хоёулаа ижил зорилгоор ашиглагддаг - бодисыг хурдасгахад хангалттай байдаг өөр өөр шинж чанарууд. Гэхдээ тэдэнгүйгээр хүмүүс зөвхөн химийн салбарт төдийгүй бусад шинжлэх ухаанд амжилтанд хүрч чадахгүй гэдгийг мартаж болохгүй. Хайх шаардлагагүй алтан дундажхамгийн тохиромжтой зүйлийг хайж олохын тулд та тэдгээрийг хамгийн дээд хэмжээнд нь харуулах боломжтой тохиолдолд ашиглах хэрэгтэй.

Органик бус катализатор ба ферментүүд (биокатализаторууд) өөрсдийгөө хэрэглэхгүйгээр химийн урвалын явцыг хурдасгаж, эрчим хүчний чадавхийг нь хурдасгадаг. Аливаа катализатор байгаа тохиолдолд энерги нь химийн системтогтмол байлгадаг. Катализаторын явцад химийн урвалын чиглэл өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Фермент ба органик бус катализатор гэж юу вэ

Ферментүүдбиологийн катализаторууд юм. Тэдний үндэс нь уураг юм. Ферментийн идэвхтэй хэсэг нь органик бус бодис, жишээлбэл, металлын атомуудыг агуулдаг. Энэ тохиолдолд ферментийн молекулд орсон металлын катализаторын үр ашиг сая дахин нэмэгддэг. Ферментийн органик болон органик бус хэсгүүд нь катализаторын шинж чанарыг тусад нь харуулах чадваргүй байдаг бол тэдгээр нь хүчтэй катализаторууд байдаг нь анхаарал татаж байна.
Органик бус катализаторуудбүх төрлийн химийн урвалыг хурдасгах.

Фермент ба органик бус катализаторын харьцуулалт

Фермент ба органик бус катализаторын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ? Органик бус катализаторууд нь угаасаа байдаг органик бус бодисуудферментүүд нь уураг юм. Органик бус катализаторын найрлагад уураг байдаггүй.
Органик бус катализатортой харьцуулахад ферментүүд нь субстратад үзүүлэх үйл ажиллагааны өвөрмөц шинж чанартай байдаг. өндөр үр ашигтай. Ферментийн ачаар урвал хэдэн сая дахин хурдан явагддаг.
Жишээлбэл, устөрөгчийн хэт исэл нь катализаторгүйгээр удаан задардаг. Органик бус катализатор (ихэвчлэн төмрийн давс) байгаа тохиолдолд урвал нь бага зэрэг хурдасдаг. Каталаза ферментийг нэмэхэд хэт исэл нь төсөөлшгүй хурдаар задардаг.
Ферментүүд нь хязгаарлагдмал температурын хязгаарт (ихэвчлэн 370 С) ажиллах чадвартай байдаг. Температурыг 10 градусаар нэмэгдүүлэх бүрт органик бус катализаторын үйл ажиллагааны хурд 2-4 дахин нэмэгддэг. Ферментүүд нь зохицуулалтанд хамрагддаг (ферментийн дарангуйлагч ба идэвхжүүлэгчид байдаг). Органик бус катализаторууд нь зохицуулалтгүй ажиллагаатай байдаг.
Ферментүүд нь конформацийн лабиль шинж чанартай байдаг (тэдгээрийн бүтэц нь хуучин холбоог таслах, шинэ холбоо үүсгэх явцад үүсдэг бага зэргийн өөрчлөлтөд ордог бөгөөд бат бөх чанар нь сул байдаг). Ферментийн оролцоотой урвал нь зөвхөн физиологийн нөхцөлд л явагддаг. Ферментүүд шаардлагатай бол бие, түүний эд, эс дотор ажиллах чадвартай температурын горим, даралт ба рН.

TheDifference.ru нь фермент ба органик бус катализаторын ялгаа дараах байдалтай байгааг тогтоожээ.

Ферментүүд нь өндөр молекул уургийн биетүүд бөгөөд тэдгээр нь нэлээд өвөрмөц юм. Ферментүүд зөвхөн нэг төрлийн урвалыг хурдасгаж чаддаг. Тэд бол катализатор юм биохимийн урвалууд. Органик бус катализатор нь янз бүрийн урвалыг хурдасгадаг.
Ферментүүд нь тодорхой температурын хязгаарт, тодорхой даралт, хүчиллэг орчинд ажиллах боломжтой.
Ферментийн урвал хурдан явагддаг.

Органик бус катализатор ба ферментүүд (биокатализаторууд) өөрсдийгөө хэрэглэхгүйгээр химийн урвалын явцыг хурдасгаж, эрчим хүчний чадавхийг нь хурдасгадаг. Аливаа катализатор байгаа тохиолдолд химийн систем дэх энерги тогтмол хэвээр байна. Катализаторын явцад химийн урвалын чиглэл өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Тодорхойлолт

Ферментүүдбиологийн катализаторууд юм. Тэдний үндэс нь уураг юм. Ферментийн идэвхтэй хэсэг нь органик бус бодис, жишээлбэл, металлын атомуудыг агуулдаг. Энэ тохиолдолд ферментийн молекулд орсон металлын катализаторын үр ашиг сая дахин нэмэгддэг. Ферментийн органик болон органик бус хэсгүүд нь катализаторын шинж чанарыг тусад нь харуулах чадваргүй байдаг бол тэдгээр нь хүчтэй катализаторууд байдаг нь анхаарал татаж байна.

Органик бус катализаторуудбүх төрлийн химийн урвалыг хурдасгах.

Харьцуулалт

Органик бус катализаторууд нь органик бус шинж чанартай байдаг бол ферментүүд нь уураг юм. Органик бус катализаторын найрлагад уураг байдаггүй.

Органик бус катализатортой харьцуулахад ферментүүд нь субстратад үзүүлэх үйл ажиллагааны онцлог, хамгийн өндөр үр ашигтай байдаг. Ферментийн ачаар урвал хэдэн сая дахин хурдан явагддаг.

Жишээлбэл, устөрөгчийн хэт исэл нь катализаторгүйгээр удаан задардаг. Органик бус катализатор (ихэвчлэн төмрийн давс) байгаа тохиолдолд урвал нь бага зэрэг хурдасдаг. Каталаза ферментийг нэмэхэд хэт исэл нь төсөөлшгүй хурдаар задардаг.

Ферментүүд нь хязгаарлагдмал температурын хязгаарт (ихэвчлэн 37 0 С) ажиллах чадвартай байдаг. Температурыг 10 градусаар нэмэгдүүлэх бүрт органик бус катализаторын үйл ажиллагааны хурд 2-4 дахин нэмэгддэг. Ферментүүд нь зохицуулалтанд хамрагддаг (ферментийн дарангуйлагч ба идэвхжүүлэгчид байдаг). Органик бус катализаторууд нь зохицуулалтгүй ажиллагаатай байдаг.

Ферментүүд нь конформацийн лабиль шинж чанартай байдаг (тэдгээрийн бүтэц нь хуучин холбоог таслах, шинэ холбоо үүсгэх явцад үүсдэг бага зэргийн өөрчлөлтөд ордог бөгөөд бат бөх чанар нь сул байдаг). Ферментийн оролцоотой урвал нь зөвхөн физиологийн нөхцөлд л явагддаг. Ферментүүд нь шаардлагатай температур, даралт, рН-ийг бий болгодог бие, түүний эд, эс дотор ажиллах чадвартай.

Судалгааны сайт

1. Ферментүүд нь өндөр молекул уургийн биетүүд бөгөөд тэдгээр нь нэлээд өвөрмөц юм. Ферментүүд зөвхөн нэг төрлийн урвалыг хурдасгаж чаддаг. Эдгээр нь биохимийн урвалын катализатор юм. Органик бус катализатор нь янз бүрийн урвалыг хурдасгадаг.
2. Ферментүүд нь тодорхой температурын хязгаарт, тодорхой даралт, хүчиллэг орчинд ажиллах боломжтой.
3. Ферментийн урвал хурдан явагддаг.

Органик бус катализаторууд нь орчны урвалаас бараг хамааралгүй байдаг.

Органик бус катализаторууд нь туршлагаас харахад илүү сайн ажилладаг өндөр температурхэдэн зуун градус хүртэл.

Ферментүүд нь органик бус катализаторуудаас хэд хэдэн зүйлээр ялгаатай байдаг. онцлог шинж чанарууд. Юуны өмнө ферментүүд нь маш үр дүнтэй бөгөөд дунд зэргийн температур (биеийн температур), хэвийн даралт, төвийг сахисан рН-ийн ойролцоо нөхцөлд катализаторын идэвхийг сая, тэрбум дахин их харуулдаг.

Органик бус катализаторын нэгэн адил ферментүүд зөвхөн аяндаа явагддаг урвалыг хурдасгадаг боловч маш бага хурдтай байдаг.

Органик бус катализатороос ялгаатай нь ферментүүд нь рН-ийн тодорхой хязгаарт үйл ажиллагаагаа харуулдаг. Хүснэгтэнд. 43 нь янз бүрийн ферментүүдийн хамгийн их үйл ажиллагааг харуулдаг рН-ийн утгыг харуулж байна.

Органик бус катализатороос ялгаатай нь ферментүүд нь рН-ийн тодорхой хязгаарт үйл ажиллагаагаа харуулдаг. Хүснэгтэнд. 20 нь янз бүрийн ферментүүдийн хамгийн их үйл ажиллагааг харуулдаг рН-ийн утгыг харуулж байна.

Ферментүүд нь органик бус катализаторуудаас асар их үйл ажиллагаагаараа ялгаатай байдаг бөгөөд энэ нь химийн өвөрмөц шинж чанартай байдаг. гол онцлогферментийн катализ. Ферментийн үнэмлэхүй идэвхжил нь хамгийн бүтээмжтэй органик бус катализатороос ч хэд хэдэн дарааллаар давсан асар их утгад хүрдэг.

Ферментүүд нь ердийн органик бус катализатороос хамаагүй илүү үр дүнтэй байдаг. Ферментийн катализын үед урвал нь ердийн катализаас 100,000-1,000,000 дахин хурдан явагддаг. Хэрэв хариу урвал удаан явбал амьдрал боломжгүй болно. Жишээлбэл, гол хариу урвалын нэг нь мэдэгдэж байна мэдрэлийн системсекундын саяны дотор л өнгөрдөг.

Хэрэв бид органик болон органик бус катализаторын үр нөлөөг харьцуулж үзвэл TNT-ийг шатаах үед эхнийх нь талбайд илүү үр дүнтэй байсан. бага даралт, мөн нитрогуанидиныг шатаах үед - өндөр бүсэд. Тэсрэх бодисыг органик металлын давстай шатаах үед энэ металл нь катализатор биш тохиолдолд бууруулагч бодис болох нэмэлт молекулын органик хэсгийн дарангуйлах нөлөө давамгайлдаг.

Органик бус катализатортой харьцуулахад ферментүүд нь илүү нарийн бүтэцтэй байдаг. Фермент бүр нь уураг агуулдаг бөгөөд энэ нь биологийн катализаторын өндөр өвөрмөц байдлыг хариуцдаг. Тэдний бүтцийн дагуу ферментийг нэг бүрэлдэхүүн хэсэг, хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг гэсэн хоёр том ангилалд хуваадаг. Нэг бүрэлдэхүүн хэсэгтэй ферментүүд нь зөвхөн катализаторын шинж чанартай уургийн биеэс бүрдэх ферментүүдийг агуулдаг. Эдгээр ферментүүдэд идэвхтэй бүлгүүдийн үүргийг уургийн молекулын нэг хэсэг болох тодорхой химийн бүлгүүд гүйцэтгэдэг бөгөөд тэдгээрийг идэвхтэй төв гэж нэрлэдэг.

Органик бус катализатортой харьцуулахад ферментийн бүтэц нь илүү төвөгтэй байдаг.

Органик бус катализатортой харьцуулахад ферментүүд нь илүү нарийн бүтэцтэй байдаг. Фермент бүр нь уураг агуулдаг бөгөөд энэ нь биологийн катализаторын өндөр өвөрмөц байдлыг хариуцдаг. Тэдний бүтцийн дагуу ферментийг нэг бүрэлдэхүүн хэсэг, хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг гэсэн хоёр том ангилалд хуваадаг. Нэг бүрэлдэхүүн хэсэгтэй ферментүүд нь зөвхөн катализаторын шинж чанартай уургийн биеэс бүрдэх ферментүүдийг агуулдаг. Эдгээр ферментүүдэд идэвхтэй бүлгүүдийн үүргийг уургийн молекулын нэг хэсэг болох тодорхой химийн бүлгүүд гүйцэтгэдэг бөгөөд тэдгээрийг идэвхтэй төв гэж нэрлэдэг.

1. Ферментийн катализаторын идэвхжил өндөр (сая дахин их);

2. Каталитик идэвхжил нь маш их илэрдэг зөөлөн нөхцөл(дунд температур 37-40ºС, хэвийн даралт, 6.0÷8.0 рН-ийн төвийг сахисан утгатай ойролцоо). Жишээлбэл, уургийн гидролиз нь органик бус хүчил ба шүлтүүдтэй 100 ° C ба түүнээс дээш температурт хэдэн арван цаг үргэлжилдэг. Ферментийн оролцоотойгоор энэ процесс 30÷40ºС-т хэдэн арван минут болдог;

3. Ферментүүд нь үйл ажиллагааны өндөр өвөрмөц шинж чанартай байдаг, i.e. фермент бүр нь үндсэндээ зөвхөн нарийн тодорхойлогдсон химийн урвалыг катализатор болгодог (жишээлбэл, цагаан алт нь хэдэн арван химийн урвалыг катализ болгодог);

4. Эс дэх ферментийн үйл ажиллагааг хатуу хянаж, зохицуулдаг;

5. Ямар нэгэн сөрөг урвал үүсгэхгүй байх;

6. Ферментийн уургийн шинж чанартай холбоотой ялгаа (дулааны лабиль, орчны рН-ээс хамаарал, идэвхжүүлэгч ба дарангуйлагч байгаа эсэх гэх мэт).

Ферментийн бүтэц

Саяхныг хүртэл бүх ферментийг уургийн шинж чанартай бодис гэж үздэг байсан. Гэвч 1980-аад онд зарим бага молекул жинтэй РНХ-д катализаторын идэвхжил илэрсэн. Эдгээр ферментүүдийг нэрлэдэг рибозимууд . Үлдсэн хэсэг нь одоогоор мэдэгдэж байгаа 2000 гаруй ферментүүд нь уургийн шинж чанартай бөгөөд уургийн бүх шинж чанараараа тодорхойлогддог.

Бүтцийн хувьд ферментийг дараахь байдлаар хуваана.

Энгийн эсвэл нэг бүрэлдэхүүн хэсэг;

Нарийн төвөгтэй буюу хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг (холоэнзим).

Энгийн ферментүүд нь энгийн уураг бөгөөд гидролизийн үед зөвхөн амин хүчлүүд болж задардаг. Энгийн ферментүүдийн дунд гидролитик ферментүүд (пепсин, трипсин, уреаза гэх мэт) байдаг.

Нарийн төвөгтэй уургууд нь нийлмэл уураг бөгөөд полипептидийн гинжин хэлхээнээс гадна уургийн бус бүрэлдэхүүн хэсэг ( кофактор ). Ихэнх ферментүүд нь нарийн төвөгтэй уураг юм.

Хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй ферментийн уургийн хэсгийг нэрлэдэг апоэнзим.

Кофакторууд нь апоэнзимтэй харилцан адилгүй холболтын хүч чадалтай байж болно.

Хэрэв кофактор нь полипептидийн гинжин хэлхээтэй нягт холбоотой бол түүнийг нэрлэдэг протезийн бүлэг . Протезийн бүлэг ба апоферментийн хооронд ковалент холбоо байдаг.

Хэрэв кофактор нь апоферментээс амархан салж, бие даан оршин тогтнох чадвартай бол ийм кофактор гэж нэрлэгддэг. коэнзим.

Апоэнзим ба коэнзим хоёрын хооронд холбоо сул байдаг - устөрөгч, электростатик гэх мэт.

Кофакторуудын химийн шинж чанартуйлын олон янз. Хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй ферментийн кофакторын үүргийг дараахь байдлаар гүйцэтгэдэг.

1 - ихэнх витаминууд (E, K, Q, C, H, B 1, B 2, B 6, B 12 гэх мэт);

2- нуклеотидын шинж чанартай нэгдлүүд (NAD, NADP, ATP, CoA, FAD, FMN), түүнчлэн бүхэл бүтэн шугамбусад нэгдлүүд;

3 - липоидын хүчил;

4 - олон хоёр валент металл (Mg 2+, Mn 2+, Ca 2+ гэх мэт).

Ферментийн идэвхтэй газар.

Ферментүүд нь макромолекулын бодис бөгөөд молекул жин нь хэдэн саяд хүрдэг.Ферментүүдтэй харилцан үйлчилдэг субстратын молекулууд нь ихэвчлэн хамаагүй бага хэмжээтэй байдаг. Тиймээс ферментийн молекул бүхэлдээ субстраттай харилцан үйлчлэлцдэггүй, харин ферментийн "идэвхтэй төв" гэж нэрлэгддэг түүний зөвхөн зарим хэсэг нь харилцан үйлчилдэг гэж үзэх нь зүйн хэрэг юм.

Ферментийн идэвхтэй төв нь түүний молекулын нэг хэсэг бөгөөд субстраттай шууд харьцаж, катализийн үйл ажиллагаанд оролцдог.

Ферментийн идэвхтэй төв нь гуравдагч бүтцийн түвшинд үүсдэг. Тиймээс денатурацийн үед гуравдагч бүтэц эвдэрсэн үед фермент нь катализаторын үйл ажиллагаагаа алддаг. !

Идэвхтэй төв нь эргээд дараахь зүйлсээс бүрдэнэ.

- катализаторын төв субстратын химийн хувирлыг гүйцэтгэдэг;

- субстратын төв ("зангуу" эсвэл холбоо барих хэсэг), энэ нь субстратыг ферменттэй холбож, фермент-субстратын цогцолбор үүсэхийг баталгаажуулдаг.

Каталитик ба субстратын төвүүдийн хооронд тодорхой шугам зурах нь үргэлж боломжгүй байдаг; зарим ферментийн хувьд тэдгээр нь давхцаж эсвэл давхцдаг.

Идэвхтэй төвөөс гадна ферментийн молекулд гэж нэрлэгддэг зүйл байдаг. аллостерийн төв . Энэ бол ферментийн молекулын хэсэг бөгөөд үүний үр дүнд тодорхой бага молекул жинтэй бодис ( эффектор ), ферментийн гуравдагч бүтэц өөрчлөгддөг. Энэ нь идэвхтэй сайтын тохиргоог өөрчлөх, улмаар ферментийн үйл ажиллагааг өөрчлөхөд хүргэдэг. Энэ бол ферментийн үйл ажиллагааны аллостерик зохицуулалтын үзэгдэл юм.

Олон тооны ферментүүд байдаг мультимер (эсвэл олигомер). ), i.e. хоёр ба түүнээс дээш дэд нэгжээс бүрдэнэ протомерууд(уургийн дөрөвдөгч бүтэцтэй төстэй).

Дэд хэсгүүдийн хоорондох холбоо нь ихэвчлэн ковалент бус байдаг. Фермент нь мултимер хэлбэрээр хамгийн их катализаторын идэвхийг харуулдаг. Протомеруудад задрах нь ферментийн идэвхийг эрс бууруулдаг.

Ферментүүд - мултимерууд нь ихэвчлэн тодорхой тооны дэд нэгж (2-4) агуулдаг, өөрөөр хэлбэл. ди- ба тетрамерууд юм. Хэдийгээр гекса- ба октамерууд (6-8) мэдэгдэж байгаа бөгөөд тример ба пентамерууд (3-5) маш ховор байдаг.

Мультимерик ферментийг ижил эсвэл өөр дэд нэгжээс хийж болно.

Хэрэв дэд хэсгүүдээс мультимер ферментүүд үүссэн бол янз бүрийн төрөл, тэдгээр нь хэд хэдэн изомер хэлбэрээр оршин байж болно. Ферментийн олон хэлбэрийг изоэнзим (изофермент эсвэл изофермент) гэж нэрлэдэг.

Жишээлбэл, фермент нь А ба В төрлийн 4 дэд нэгжээс бүрддэг. Энэ нь AAAA, AAAB, AABB, ABBB, BBBB гэсэн 5 изомер үүсгэж болно. Эдгээр изоферментүүд нь изоферментүүд юм.

Изоферментүүд нь ижил химийн урвалыг хурдасгадаг, ихэвчлэн ижил субстрат дээр ажилладаг боловч зарим талаараа ялгаатай байдаг. физик, химийн шинж чанар (молекул жин, амин хүчлийн найрлага, электрофорезийн хөдөлгөөн гэх мэт), эрхтэн, эдэд нутагшуулах замаар.

Ферментийн тусгай бүлэг гэж нэрлэгддэг. мультимерик цогцолборууд. Эдгээр нь субстратыг хувиргах дараалсан үе шатуудыг хурдасгадаг ферментийн системүүд юм. Ийм системүүд нь холболтын бат бөх чанар, ферментийн хатуу орон зайн зохион байгуулалтаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь субстратыг нэвтрүүлэх хамгийн бага зам, түүний хувирлын хамгийн дээд хурдыг баталгаажуулдаг.

Жишээ нь пирувийн хүчлийн исэлдэлтийн декарбоксилжилтийг гүйцэтгэдэг олон ферментийн цогцолбор юм. Энэхүү цогцолбор нь 3 төрлийн ферментээс бүрдэнэ (M.v. = 4,500,000).

Ферментийн үйл ажиллагааны механизм

Ферментийн үйл ажиллагааны механизм нь дараах байдалтай байна. Субстратыг ферменттэй хослуулах үед тогтворгүй фермент-субстратын цогцолбор үүсдэг. Энэ нь дараахь шалтгааны улмаас субстратын молекулыг идэвхжүүлдэг.

1. субстратын молекул дахь химийн бондын туйлшрал, электрон нягтын дахин хуваарилалт;

2. урвалд оролцож буй холбоосын хэв гажилт;

3. нэгдэх ба субстратын молекулуудын зайлшгүй харилцан чиг баримжаа (S).

Субстратын молекул нь ферментийн идэвхтэй төвд хурцадмал хэлбэрээр, хэв гажилтын төлөвт бэхлэгдсэн байдаг бөгөөд энэ нь химийн бондын бат бөх чанарыг сулруулж, энергийн саадыг бууруулдаг, өөрөөр хэлбэл. субстрат идэвхжсэн.

Ферментийн урвалын явцад 4 үе шатыг ялгадаг.

1 - субстратын молекулыг ферменттэй холбож, фермент-субстратын цогцолбор үүсэх;

2 - ферментийн нөлөөн дор субстратын өөрчлөлт, түүнийг химийн урвалд оруулах боломжтой болгох, өөрөөр хэлбэл. субстратыг идэвхжүүлэх;

3 – химийн урвал;

4 - урвалын бүтээгдэхүүнийг ферментээс салгах.

Үүнийг диаграм хэлбэрээр бичиж болно:

E + S ES ES* EP E + P

Үүнд: Е – фермент, S – субстрат, S* – идэвхжүүлсэн субстрат, Р – урвалын бүтээгдэхүүн.

1-р үе шатанд субстратын молекулын химийн хувиралд ордоггүй хэсэг нь сул харилцан үйлчлэлийг ашиглан субстратын төвд наалддаг.

Фермент-субстратын цогцолбор (ES) үүсэхийн тулд ферментийн үйл ажиллагааны өндөр өвөрмөц байдлыг тодорхойлдог гурван нөхцлийг хангасан байх ёстой.

Фермент-субстратын цогцолбор үүсэх нөхцөл:

1 - бүтцийн нийцэл субстрат ба ферментийн идэвхтэй хэсгийн хооронд. Фишерийн хэлснээр тэд "түгжээний түлхүүр мэт" хоорондоо зохицох ёстой. Энэ ижил төстэй байдал нь ферментийн гуравдагч бүтцийн түвшинд хангагдана, i.e. идэвхтэй бүлгийн функциональ бүлгүүдийн орон зайн зохион байгуулалт төв.

2 Цахилгаан статик дагаж мөрдөх ферментийн идэвхтэй төв ба субстратын эсрэг цэнэгтэй бүлгүүдийн харилцан үйлчлэлээс үүдэлтэй.

3 Ферментийн гуравдагч бүтцийн уян хатан байдал нь "учирсан нийцэл" юм. Албадан эсвэл өдөөгдсөн тохирох онолын дагуу ферментийн молекулын катализаторын идэвхтэй тохиргоо нь зөвхөн "гар бээлий" зарчмын дагуу деформацийн нөлөөгөөр субстрат бэхлэгдсэн үед л үүсч болно.

Нэг бүрэлдэхүүн хэсэг ба хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй ферментийн үйл ажиллагааны механизм нь ижил төстэй байдаг.

Апоэнзим ба коэнзим хоёулаа нарийн төвөгтэй ферментүүдэд фермент-субстратын цогцолбор үүсэхэд оролцдог. Энэ тохиолдолд субстратын төв нь ихэвчлэн апоэнзим дээр байрладаг бөгөөд коэнзим нь субстратын химийн хувирлын үйл ажиллагаанд шууд оролцдог. Дээр сүүлчийн алхамАпоэнзим ба коферментийн урвалууд өөрчлөгдөөгүй ялгардаг.

2 ба 3-р үе шатанд субстратын молекулын хувирал нь ковалент холбоо тасрах, хаагдахтай холбоотой байдаг.

Химийн урвал явагдсаны дараа фермент анхны төлөвтөө орж, урвалын бүтээгдэхүүнийг ялгаж авдаг.

Онцлог байдал

Ферментийн тодорхой төрлийн урвалыг хурдасгах чадварыг өвөрмөц чанар гэж нэрлэдэг.

Гурван төрлийн өвөрмөц байдал байдаг:

1. - харьцангуй эсвэл бүлгийн онцлог - фермент нь тодорхой зүйл дээр ажилладаг химийн холбоо(жишээлбэл, пепсин фермент нь пептидийн холбоог тасалдаг);

2. – үнэмлэхүй өвөрмөц байдал - фермент нь зөвхөн нэг хатуу тодорхойлсон субстрат дээр ажилладаг (жишээлбэл, уреаза фермент нь зөвхөн мочевин дахь амидын холбоог тасалдаг);

3. – стехиометрийн өвөрмөц байдал - фермент нь зөвхөн нэг стереоизомер дээр ажилладаг (жишээлбэл, глюкозидазын фермент нь зөвхөн D-глюкозыг исгэж, харин L-глюкоз дээр ажилладаггүй).

Ферментийн өвөрмөц байдал нь бодисын солилцооны үйл явцын эмх цэгцийг баталгаажуулдаг.