BioXplorer

Фермент (от лат. Fermentum – закваска), энзимы, специфические катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Почти все биохимические реакции, протекающие в организме и в сочетании составляющие его обмен веществ, катализируются соответствующими ферментами. Направляя и регулируя обмен веществ, они играют жизненно важную роль во всех процессах жизнедеятельности.

Как всякие катализаторы, ферменты снижают энергию активации, необходимую для осуществления той или иной химической реакции, направляя ее обходным путем – через промежуточные реакции, которые требуют значительно меньше энергии активации.

Пример:

Реакция: АБ

à

А+Б

в присутствии фермента идет следующим образом:

АБ+Ф

à

АБФ

и далее: АБФ

à

БФ+А

и БФ

à

Б+Ф

Подобное понижение активации под влиянием ферментов— средство перераспределения электронных плотностей и некоторой деформации молекул субстрата. Эта деформация, ослабляя внутримолекулярные связи, приводит к понижению необходимой энергии активации и, следовательно, ускоряет течение реакции.

История изучения ферментов:

В 1814г русский химик Кирхгоф открыл ферментативное действие водных вытяжек из проросшего ячменя, расщеплявших крахмал до сахара. Можно считать, что эти работы положили начало ферментологии, как самостоятельному разделу биологической химии. В 1833г французскими химиками Пайеном и Персо впервые был выделен из солода препарат фермента амилазы, что способствовало развитию препаративной химии ферментов. В середине 19 века разгорелась дискуссия о природе брожения. Пастер говорил о том, что брожение вызывается лишь живыми микроорганизмами и что процесс их брожения неразрывно связан с их жизнедеятельностью. Либих и его сторонники отстаивали химическую природу брожения и считали, что оно является следствием образования в клетках микроорганизмов растворимых ферментов. Однако все попытки выделить из дрожжевых клеток растворимый фермент, способный вызвать брожение, не удавались. Эта дискуссия была разрешена в 1897г Бухнером, который, растирая дрожжи с инфузорной землей, выделил из них бесклеточный растворимый ферментный препарат, вызывавший спиртовое брожение. Открытие Бунхера утвердило материалистическое понимание природы брожения и имело большое значение для развития, как ферментологии, так и всей биохимии.

С середины 20 века благодаря развитию методов физико-химического анализа и методов белковой химии расшифрована первичная структура многих ферментов. Так, работами американских биохимиков Мура, Стайна, Анфинсена показано, что фермент рибонуклеаза из поджелудочной железы быка представляет собой полипептидную цепочку, состоящую из 124 аминокислотных остатков, соединенных в 4 местах дисульфидными связями.

С помощью рентгеноструктурного анализа расшифрована вторичная и третичная структура ряда ферментов. Так, методом рентгеноструктурного анализа английский ученый Филипс в 1965 установил трехмерную структуру лизоцима. Показано, что многие ферменты обладают также четвертичной структурой, то есть их молекула состоит из нескольких идентичных или различных по составу и структуре белковых субъединиц.

Общая характеристика ферментов:

Все ферменты разделяются на две большие группы:

· Однокомпонентные

, то есть состоящие исключительно из белка

· Двухкомпонентные

, состоящие из белка, называемым апоферментом (или белковых носителей), и небелковой части, называемой простетической группой (или активной группой).

Благодаря работам Варбурга, Теореля, Линена, Липмана и Лелуара установлено, что простетические группы многих ферментов представляют собой производные витаминов и нуклеотидов. Таким образом была открыта важнейшая функциональная связь между ферментами, витаминами и нуклеотидами, являющимися строительными «кирпичиками» нуклеиновых кислот.

Другие статьи:

Кобальт
При недостатке кобальта снижается аппетит, развивается малокровие и некоторые нарушения со стороны центральной нервной системы. Достоинством кобальта считается его способность угнетать дыхание клеток злокачественных опухолей, усиливать пр ...

Пассивные электрические свойства нервных и мышечных мембран
Особенности проницаемости нейрональных мембран и то, как они способствуют генерации потенциала действия, обсуждались в предыдущих главах. В данной главе речь пойдет главным образом о том, как токи распространяются вдоль нервного волокна и ...

Состав пчелиной семьи
Пчелиная семья – сложный организм, состоящий из десятков тысяч рабочих пчел, нескольких сот трутней и матки, связанных в единое целое обменом веществ. Благодаря такому сообществу пчелиная семья может собирать большое количество меда и цве ...