Ферменты значение, классификация, особенности строения
план-конспект занятия

Ферменты. Классификация ферментов.

Ферменты — это не только катализаторы, но и регуляторы процессов обмена. В клетке содержатся сотни соединений и должно бы происходить бесчисленное количество реакций. Однако число реакций ограничивается, поскольку специфичность ферментов позволяет различать определенные молекулы. Каждый организм имеет свой набор ферментов, обусловленный его наследственной основой. Действие фермента проходит в несколько стадий. Начальной стадией является образование комплекса фермента с субстратом. При этом между ферментом и субстратом возникают связи разного характера (водородные, вандер-вальсовы и др.). Именно образование фермент-субстратного комплекса требует высокой специфичности фермента. Как правило, молекула субстрата очень мала по сравнению с молекулой фермента. Поэтому при образовании фермент-субстратного комплекса участвует лишь незначительная часть молекулы фермента, его активный центр. Активный центр — это совокупность функциональных групп, принимающих непосредственное участие в ферментативной реакции. Активный центр формируется в результате специфической укладки белка, поэтому каталитическая активность фермента зависит не только от первичной структуры белка, но и от его конформации. Разнообразие ферментов в клетке чрезвычайно велико, однако все их можно разделить на шесть классов:

1) оксидоредуктазы — катализирующие окислительно-восстановительные реакции;

2) трансферазы — катализирующие перенос атомных группировок от одного соединения к другому;

3) гидролазы — осуществляющие распад различных органических соединений с участием воды (гидролиз);

4) лиазы — катализирующие присоединения какой-либо атомной группировки к органическим соединениям или отщепляющие от субстратов определенную группу без участия воды;

5) изомеразы — катализирующие внутримолекулярный перенос групп с образованием изомерных форм;

6) лигазы, или синтетазы, — катализирующие синтез органических соединений, происходящий при участии АТФ (с использованием энергии этого соединения).

Белки-ферменты, катализирующие одну и ту же реакцию, встречающиеся у одного вида организмов, но различающиеся по ряду физико-химических свойств (внутренней локализации, электрофоретической подвижности), называют изоферментами. Они различаются по реакции на внешние условия; их максимальная активность проявляется в различных условиях температуры и значений рН. По-видимому, наличие изоферментов позволяет организмам лучше приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

Скорость и направленность ферментативных реакций клетки зависят от следующих причин:

1) активности действующего фермента;

2) количества белка-фермента.         

Особенности функционирования ферментов.

Ферменты, или энзимы – это биологические катализаторы. Ферменты снижают энергию активации в биохимических реакциях. Это приводит к тому, что скорость реакций возрастает в миллионы раз. Более того, многие реакции вообще не могут протекать без ферментов. Если реакции обратимы, то ферменты катализируют как прямую, так и обратную реакции. После завершения реакции ферменты возвращаются в исходное состояние. Вещества, превращения которых катализируются определенными ферментами, называются субстратами. Каждому ферменту соответствует свой собственный субстрат. Как правило, ферменты являются сложными белками. Все ферменты несут активный центр – определенный участок, который и является собственно катализатором.

Ферменты делятся на простые (ураза) и сложные. Сложные: апофермент и кофактор. Кофактор: простетическая группа (Fe, Zn, Cu) и кофермент (витамины, НАДФН).

Действие фермента:

1) образование фермент-субстратного комплекса. Активный центр – совокупность функциональных групп, принимающих участие в ферментативной реакции. Для успешного роста необходимо принять энергию. В 1911 Фишеро соответствии активного центра субстрата на замок. В 1958 Комланд опроверг эту теорию. « Принцип индуцированного соответствия».

2) преобразование промежуточных соединений в 1 или несколько комплексов.

3) выделение продуктов, регенерация пигментов.