Ферменты

Ферменты – это молекулы РНК или белковые молекулы, а также их комплексы, которые способны приводить к  ускорению химических реакций в организме человека.

Субстраты – это реагенты реакции, которая ускоряется ферментами, то есть те вещества, которые принимают участие в реакции.

Продукты – это получившиеся вещества в результате реакции.

У ферментов имеется специфичность  к субстатам, то есть определенные ферменты могут ускорять реакции, в которых принимают участие определенные вещества.

Активаторы и ингибиторы – это вещества, которые приводят к повышению или понижению соответственно ферментативную активность.

Синонимом термина «фермент» является термин «энзим», а наука о ферментах получила название «энзимология».

Первые исследования ферментов относятся к концу 18 века , когда уже было известно, что переваривание мяса в желудке происходит при помощи желудочного сока, а крахмал становится сахаром под влиянием слюны. Однако механизм таких реакций известен не был.

Функции ферментов

Ферменты присутствуют в любых клетках живого организма, они способствуют превращения одного вещества в другое. Таким образом, ферменты являются катализаторами множества биохимических реакций, которые протекают в организме. Ферменты имеют важнейшую роль в процессах жизнедеятельности, регулируя и направляя метаболизм организма.

Как и все остальные катализаторы, ферменты могут ускорять прямую и обратную реакцию, приводя к снижению энергии активации какого-либо процесса. При этом не происходит смещение химического равновесия в какую-либо сторону. По сравнению с белковыми катализаторами отличительной особенностью ферментов является высокая их специфичность. Каждая молекула фермента может выполнять до нескольких миллионов различных «операций» в 1 секунду. Эффективность ферментов значительно превышает эффективность небелковых катализаторов.

Ферменты разделяют на 6 классов согласно по иерархической классификации, введение которой было инициировано Международным союзом биохимии и молекулярной биологии. Каждый класс этой классификации имеет разделение на подклассы, в связи с этим фермент записывается в виде четырех чисел, которые разделяются точками. Как правило, ферменты называют по типу реакции, которую они катализируют, при этом добавляется суффикс  –аза. Поэтому, даже разные ферменты, которые выполняют одну функцию, могут по-одинаковому называться. Такие ферменты отличаются по другим свойствам, к примеру, по локализации в клетке или оптимальному кислотно-щелочному балансу.

Многие ферменты претерпевают модификации в результате синтеза белковой цепи. Без такой модификации фермент не может в полной мере проявлять свою активность.  Данные модификации получили название «процессинг».

Многие ферменты способны выполнять свои функции самостоятельно, без каких-либо дополнительных компонентов. Но есть и ферменты, которым необходимы дополнительные компоненты в виде небелковой породы. Ими могут быть неорганические молекулы и органические.

Между ферментами и наследственными заболеваниями метаболизма существует взаимосвязь. Она впервые была установлена в 10-е годы прошлого столетия А.Гэрродом. Ученый еще тогда назвал болезни, которые связаны с дефектами ферментов, так называемыми «врожденными ошибками метаболизма».

Когда в каком-либо гене, который кодирует определенный фермент, происходит мутация, могут возникать изменения аминокислотной последовательности.  Большинство мутаций в результате приводит к тому, что каталитическая активность сильно снижается, или вообще пропадает полностью. В том случае, если организм получит по одному такому мутантному гену от каждого родителя, в организме перестает катализироваться реакция, связанная с данным ферментом. Появление альбиносов, к  примеру, связано с тем, что фермент тирозиназы, который отвечает за одну стадию синтеза меланина, прекращает вырабатываться.

На сегодняшний день изучено множество наследственных заболеваний, которые связаны с дефектами ферментов. До сих пор продолжаются разработки методов профилактики и лечения некоторых таких заболеваний.

Ферменты нашли широкое практическое использование – в фармакологии, пищевой и текстильной промышленности, но шире всего, само собой, ферменты применяются  в медицине и научных исследованиях.

Комментарии