Ферменттер бардык клеткалык процесстердин жүрүшүнө жардам берген глобулярдык белоктор. Бардык катализаторлор сыяктуу эле алар реакцияны артка кайтара албайт, бирок аны тездетүү үчүн кызмат кылат.
Клеткадагы ферменттердин локализациясы
Клетканын ичинде жеке ферменттер адатта камтылган жана так аныкталган органеллдерде иштешет. Ферменттердин локализациясы клетканын бул бөлүгү адатта аткарган функцияга түздөн-түз байланыштуу.
Дээрлик бардык гликолиз ферменттери цитоплазмада жайгашкан. Үчкарбон кислотасынын циклинин ферменттери митохондриялык матрицада. Гидролиздин активдүү заттары лизосомаларда камтылган.
Жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн айрым ткандары жана органдары ферменттердин жыйындысы боюнча гана эмес, активдүүлүгү боюнча да айырмаланат. Ткандардын бул өзгөчөлүгү клиникада айрым ооруларды аныктоодо колдонулат.
Кыртыштардагы ферменттердин активдүүлүгүндө жана топтомунда да куракка байланыштуу өзгөчөлүктөр бар. Алар ткандардын дифференциациясында эмбриондук өнүгүүдө эң айкын көрүнүп турат.
Ферменттердин номенклатурасы
Бир нече атоо системалары бар, алардын ар бири ферменттердин касиеттерин ар кандай деңгээлде эске алат.
- Тривиалдык. Заттардын аттары туш келди берилет. Мисалы, пепсин (pepsis - "сиңирүү", грек) жана трипсин (tripsis - "ичке", грек)
- Рационалдуу. Ферменттин аты субстраттан жана «-ase» аягынан турат. Мисалы, амилаза крахмалдын гидролизин тездетет (амило - "крахмал", грекче).
- Москва. Ал 1961-жылы 5-Эл аралык биохимия конгрессинде ферменттердин номенклатурасы боюнча эл аралык комиссия тарабынан кабыл алынган. Заттын аталышы субстраттан жана фермент тарабынан катализделген (тездетилген) реакциядан турат. Эгерде ферменттердин функциясы атомдор тобун бир молекуладан (субстраттан) экинчисине (акцепторго) өткөрүү болсо, катализатордун аталышына акцептордун химиялык аталышы кирет. Мисалы, аланинден 2-гидроксиглутар кислотасына аминотоптун өтүү реакциясында аланин: 2-оксоглутарат аминотрансфераза ферменти катышат. Аты чагылдырат:
- субстрат - аланин;
- акцептор - 2-оксоглютар кислотасы;
- реакцияда аминотоп которулат.
Эл аралык комиссия бардык белгилүү ферменттердин тизмесин түздү, алар дайыма жаңыланып турат. Бул жаңы заттардын ачылышына байланыштуу.
Ферменттердин классификациясы
Ферменттерди топторго бөлүүнүн эки жолу бар. Биринчи бул заттардын эки классын сунуш кылат:
- жөнөкөй - протеинден гана турат;
- комплекс - белок бөлүгүн (апофермент) жана кофермент деп аталган белок эмес бөлүгүн камтыйт.
Белок эмес бөлүгүнөтатаал фермент витаминдерди камтышы мүмкүн. Башка заттар менен өз ара аракеттенүү активдүү борбор аркылуу ишке ашат. Процесске бүт фермент молекуласы катышпайт.
Ферменттердин касиеттери, башка белоктор сыяктуу, түзүлүшү менен аныкталат. Ага жараша катализаторлор өздөрүнүн реакцияларын гана тездетет.
Классификациялоонун экинчи ыкмасы ферменттердин функциясына жараша заттарды бөлөт. Натыйжада алты класс:
- оксидоредуктаза;
- трансфералар;
- гидролаза;
- isomerase;
- lyases;
- лигазалар.
Бул жалпы кабыл алынган топтор, алардагы ферменттерди жөнгө салуучу реакциялардын түрлөрү менен гана айырмаланбайт. Ар кандай топтордун заттары ар кандай түзүлүшкө ээ. Демек, клеткадагы ферменттердин функциялары бирдей болушу мүмкүн эмес.
Оксидоредуктазалар - редокс
Биринчи группадагы ферменттердин негизги милдети-калыбына келтирүү реакцияларын тездетүү. Мүнөздүү өзгөчөлүгү: электрондор же суутек атомдору эң биринчи субстраттан акыркы акцепторго которулган кычкылдануучу ферменттердин чынжырларын түзүү жөндөмдүүлүгү. Бул заттар реакцияда иштөө принциби же иштеген жери боюнча бөлүнөт.
- Аэробдук дегидрогеназалар (оксидазалар) электрондордун же протондордун түздөн-түз кычкылтек атомдоруна өтүшүн тездетет. Анаэробдуктар ошол эле аракеттерди аткарышат, бирок электрондор же суутек атомдору кычкылтек атомдоруна өтпөстөн жүргөн реакцияларда.
- Негизгидегидрогеназалар кычкылданган заттан (биринчи субстрат) суутек атомдорун алып салуу процессин катализдейт. Экинчилик - экинчилик субстраттан суутек атомдорун алып салууну тездетүү, алар баштапкы дегидрогеназаны колдонуу менен алынган.
Дагы бир өзгөчөлүк: коферменттердин (активдүү топтордун) өтө чектелген жыйындысы менен эки компоненттүү катализатор болуп, алар ар түрдүү редокс реакцияларын тездете алышат. Буга көптөгөн варианттар аркылуу жетишилет: бир эле кофермент ар кандай апоферменттерге кошула алат. Ар бир учурда өзүнүн касиеттери менен атайын оксидоредуктаза алынат.
Бул топтун ферменттеринин дагы бир функциясы бар, аны этибарга албай коюуга болбойт - алар энергиянын бөлүнүп чыгышы менен байланышкан химиялык процесстердин жүрүшүн тездетет. Мындай реакциялар экзотермикалык деп аталат.
Трансферазалар - операторлор
Бул ферменттер молекулалык калдыктардын жана функционалдык топтордун өтүү реакцияларын тездетүү функциясын аткарат. Мисалы, фосфофруктокиназа.
Берилген топтун негизинде катализаторлордун сегиз тобу бөлүнөт. Келгиле, алардын айрымдарын карап көрөлү.
- Phosphotransferases - фосфор кислотасынын калдыктарын өткөрүүгө жардам берет. Алар көздөгөн жери боюнча класстарга бөлүнөт (спирт, карбоксил жана башкалар).
- Аминотрансферазалар – аминокислотанын трансаминация реакциясын тездетет.
- Гликозилтрансферазалар – гликозил калдыктарын фосфор эфиринин молекулаларынан моно- жана полисахариддердин молекулаларына өткөрүшөт. Реакцияларды бериңизөсүмдүктөрдө жана жаныбарларда олиго- же полисахариддердин бузулушу жана синтези. Мисалы, алар сахарозанын ажырашына катышат.
- Ацилтрансферазалар карбон кислотасынын калдыктарын аминдерге, спирттерге жана аминокислоталарга өткөрөт. Ацил-коэнзим-А - ацил топторунун универсалдуу булагы. Аны ацилтрансферазалардын активдүү тобу катары кароого болот. Уксус кислотасы ацилге көбүнчө чыдамдуу.
Гидролаза - суу менен бөлүнөт
Бул группада ферменттер суу катышкан органикалык бирикмелердин бөлүнүү (азыраак синтез) реакцияларынын катализатору катары иштешет. Бул топтун заттары клеткаларда жана тамак сиңирүү ширесинде болот. Ашказан-ичеги трактындагы катализаторлордун молекулалары бир компоненттен турат.
Бул ферменттердин жайгашкан жери лизосомалар. Алар клеткадагы ферменттердин коргоочу функцияларын аткарышат: мембранадан өткөн бөтөн заттарды талкалашат. Алар ошондой эле клеткага кереги жок болгон заттарды да жок кылышат, алар үчүн лизосомалар тартиптүү деп аталып калган.
Алардын башка "лакап аты" - бул клетканын өзүн-өзү өлтүрүүлөрү, анткени алар клетканын автолизинин негизги куралы. Эгерде инфекция пайда болсо, сезгенүү процесстери башталат, лизосома кабыкчасы өткөргүч болуп, цитоплазмага гидролазалар кирип, анын жолундагы нерселердин баарын жок кылып, клетканы жок кылат.
Бул топтон катализаторлордун бир нече түрүн бөлүңүз:
- эстеразалар - спирт эфирлеринин гидролизине жооптуу;
- гликозидазалар - гликозиддердин гидролизин тездетет,алар кандай изомер менен иштешет, α- же β-гликозидазаларды бөлүп чыгарышат;
- пептиддик гидролазалар белоктордогу пептиддик байланыштардын гидролизине жана алардын синтези үчүн белгилүү шарттарда жооп берет, бирок белок синтезинин бул ыкмасы тирүү клеткада колдонулбайт;
- амидазалар - кислота амиддердин гидролизине жооптуу, мисалы, уреаза карбамиддин аммиак менен сууга ажырашын катализдейт.
Изомеразалар - молекуланын трансформациясы
Бул заттар бир молекуланын ичиндеги өзгөрүүлөрдү тездетет. Алар геометриялык же структуралык болушу мүмкүн. Бул ар кандай жолдор менен болушу мүмкүн:
- сутек атомдорунун которулушу;
- фосфат тобун жылдыруу;
- мейкиндикте атомдук топтордун жайгашуусун өзгөртүү;
- кош байланышты жылдыруу.
Изомерлөө органикалык кислоталар, углеводдор же аминокислоталар болушу мүмкүн. Изомеразалар альдегиддерди кетонго айландыра алат жана, тескерисинче, цис формасын транс формага жана тескерисинче кайра түзө алат. Бул топтун ферменттери кандай кызмат аткарарын жакшыраак түшүнүү үчүн изомерлердин айырмасын билүү зарыл.
Лиаздар байланышты үзүштү
Бул ферменттер органикалык бирикмелердин байланыштар аркылуу гидролитикалык эмес ыдырашын тездетет:
- көмүртек-көмүртек;
- фосфор-кычкылтек;
- көмүртек-күкүрт;
- көмүртек-азот;
- көмүртек-кычкылтек.
Мында көмүр кычкыл газы, суу, аммиак сыяктуу жөнөкөй продуктылар бөлүнүп, кош байланыштар жабылат. Бул реакциялардын бир азы тескери багытта, тиешелүү ферменттер тиешелүү багытта кете алатбул шарттарда ажыроо процесстерин гана эмес, синтезди да катализдейт.
Лиаздар үзүлгөн байланыштын түрүнө жараша классификацияланат. Алар татаал ферменттер.
Лига кайчылаш шилтемелер
Бул топтун ферменттеринин негизги милдети – синтез реакцияларын тездетүү. Алардын өзгөчөлүгү - биосинтетикалык процессти ишке ашыруу үчүн энергияны бере ала турган заттардын ажыроосу менен түзүүнү конъюгациялоо. Түзүлгөн байланыш түрүнө жараша алты классча бар. Алардын бешөө лиаза подгруппаларына окшош, ал эми алтынчысы азот-металл байланышын түзүүгө жооптуу.
Кээ бир лигаздар өзгөчө маанилүү клетка процесстерине катышат. Мисалы, ДНК лигаза дезоксирибонуклеин кислотасынын репликациясына катышат. Ал жаңы фосфодиэфир байланыштарын түзүп, бир жиптүү үзүлүштөрдү кайчылаштырып турат. Оказаки фрагменттерин бириктирген ал.
Ошол эле фермент гендик инженерияда активдүү колдонулат. Бул окумуштууларга дезоксирибонуклеиндик кислотанын уникалдуу чынжырларын түзүп, ДНК молекулаларын керектүү бөлүктөрдөн бириктирүүгө мүмкүндүк берет. Аларга каалаган маалыматты киргизип, керектүү протеиндерди өндүрүүчү заводду түзүүгө болот. Мисалы, бир бактериянын ДНКсына инсулин синтези үчүн жооптуу бир бөлүгүн тигип алса болот. Ал эми клетка өзүнүн протеиндерин которгондо, ошол эле учурда медициналык максатта керектүү пайдалуу бир затты жасайт. Аны тазалоо гана калды жана ал көптөгөн оорулууларга жардам берет.
Ферменттердин организмдеги зор ролу
Алар болотреакциянын ылдамдыгын он эседен ашык жогорулатуу. Бул жөн гана клетканын нормалдуу иштеши үчүн зарыл. Жана ферменттер ар бир реакцияга катышат. Демек, организмдеги ферменттердин кызматтары бардык жүрүп жаткан процесстер сыяктуу ар түрдүү. Ал эми бул катализаторлордун иштебей калышы олуттуу кесепеттерге алып келет.
Ферменттер тамак-аш, жеңил өнөр жай, медицинада кеңири колдонулат: сыр, колбаса, консерва жасоо үчүн колдонулат жана кир жуугуч порошоктун курамына кирет. Алар фотоматериалдарды жасоодо да колдонулат.
