«Ֆերմենտ» բառը լատինական արմատներ ունի։ Թարգմանության մեջ նշանակում է «թթխմոր»։ Անգլերենում օգտագործվում է «ֆերմենտ» հասկացությունը, որն առաջացել է հունարեն տերմինից, որը նշանակում է նույն բանը։ Ֆերմենտները մասնագիտացված սպիտակուցներ են։ Դրանք ձևավորվում են բջիջներում և ունեն կենսաքիմիական պրոցեսների ընթացքը արագացնելու հատկություն։ Այլ կերպ ասած, նրանք հանդես են գալիս որպես կենսաբանական կատալիզատորներ: Եկեք մանրամասն քննարկենք, թե որն է ֆերմենտների գործողության առանձնահատկությունը: Հոդվածում կնկարագրվեն նաև առանձնահատկությունների տեսակները։
Ընդհանուր բնութագրեր
Որոշ ֆերմենտների կատալիտիկ ակտիվության դրսևորումը պայմանավորված է մի շարք ոչ սպիտակուցային միացությունների առկայությամբ։ Դրանք կոչվում են կոֆակտորներ։ Բաժանվում են 2 խմբի՝ մետաղական իոններ և մի շարք անօրգանական նյութեր, ինչպես նաև կոֆերմենտներ (օրգանական միացություններ)։
Գործունեության մեխանիզմ
Ֆերմենտներն իրենց քիմիական բնույթով պատկանում են սպիտակուցների խմբին։ Սակայն, ի տարբերություն վերջինիս, դիտարկվող տարրերը պարունակում են ակտիվ կայք։ Այն ամինաթթուների մնացորդների ֆունկցիոնալ խմբերի եզակի համալիր է։ Նրանք խստորեն կողմնորոշված են տարածության մեջ՝ պայմանավորված ֆերմենտի երրորդական կամ չորրորդական կառուցվածքով։ Ակտիվ վիճակումկենտրոնը մեկուսացված կատալիտիկ և սուբստրատային տեղամասեր է: Վերջինս է որոշում ֆերմենտների սպեցիֆիկությունը։ Սուբստրատը այն նյութն է, որի վրա գործում է սպիտակուցը։ Նախկինում ենթադրվում էր, որ նրանց փոխազդեցությունն իրականացվում է «ամրոցի բանալին» սկզբունքով։ Այլ կերպ ասած, ակտիվ կայքը պետք է հստակորեն համապատասխանի սուբստրատին: Ներկայումս այլ վարկած է գերիշխում. Ենթադրվում է, որ ի սկզբանե ճշգրիտ համապատասխանություն չկա, բայց այն հայտնվում է նյութերի փոխազդեցության ընթացքում։ Երկրորդը` կատալիտիկ կայքը, ազդում է գործողության առանձնահատկությունների վրա: Այլ կերպ ասած, այն որոշում է արագացված ռեակցիայի բնույթը։
շենք
Բոլոր ֆերմենտները բաժանված են մեկ և երկու բաղադրիչի: Առաջիններն ունեն պարզ սպիտակուցների կառուցվածքի նման կառուցվածք։ Դրանք պարունակում են միայն ամինաթթուներ: Երկրորդ խումբը՝ սպիտակուցներ, ներառում է սպիտակուցային և ոչ սպիտակուցային մասեր։ Վերջինը կոֆերմենտն է, առաջինը՝ ապոենզիմը։ Վերջինս որոշում է ֆերմենտի սուբստրատի առանձնահատկությունը։ Այսինքն՝ այն կատարում է սուբստրատի տեղամասի ֆունկցիան ակտիվ կենտրոնում։ Կոֆերմենտը, համապատասխանաբար, գործում է որպես կատալիտիկ շրջան։ Դա կապված է գործողության կոնկրետության հետ։ Վիտամինները, մետաղները և ցածր մոլեկուլային քաշի այլ միացությունները կարող են հանդես գալ որպես կոֆերմենտներ։
Կատալիզ
Ցանկացած քիմիական ռեակցիայի առաջացումը կապված է փոխազդող նյութերի մոլեկուլների բախման հետ: Նրանց շարժումը համակարգում որոշվում է պոտենցիալ ազատ էներգիայի առկայությամբ։ Քիմիական ռեակցիայի համար անհրաժեշտ է, որ մոլեկուլները անցում կատարենվիճակ. Այսինքն՝ նրանք պետք է բավականաչափ ուժ ունենան էներգետիկ արգելքը անցնելու համար։ Այն ներկայացնում է էներգիայի նվազագույն քանակությունը բոլոր մոլեկուլները ռեակտիվ դարձնելու համար: Բոլոր կատալիզատորները, ներառյալ ֆերմենտները, ունակ են նվազեցնելու էներգետիկ արգելքը։ Սա նպաստում է ռեակցիայի արագացված ընթացքին։
Ո՞րն է ֆերմենտների առանձնահատկությունը:
Այս ունակությունն արտահայտվում է միայն որոշակի ռեակցիայի արագացմամբ։ Ֆերմենտները կարող են գործել նույն սուբստրատի վրա: Այնուամենայնիվ, նրանցից յուրաքանչյուրը կարագացնի միայն կոնկրետ արձագանքը: Ֆերմենտի ռեակտիվ առանձնահատկությունը կարելի է հետևել պիրուվատդեհիդրոգենազային համալիրի օրինակով: Այն ներառում է սպիտակուցներ, որոնք ազդում են PVK-ի վրա: Հիմնականներն են՝ պիրուվատդեհիդրոգենազը, պիրուվատ դեկարբոքսիլազը, ացետիլտրանսֆերազը։ Ռեակցիան ինքնին կոչվում է PVC-ի օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացում: Դրա արտադրանքը ակտիվ քացախաթթու է:
Դասակարգում
Գոյություն ունեն ֆերմենտի առանձնահատկությունների հետևյալ տեսակները.
- Ստերեոքիմիական. Այն արտահայտվում է նյութի ունակությամբ՝ ազդելու հնարավոր սուբստրատի ստերեոիզոմերներից մեկի վրա։ Օրինակ, ֆումարատ հիդրոտազը ունակ է գործել ֆումարատի վրա։ Այնուամենայնիվ, այն չի ազդում cis իզոմերի՝ մալեյնաթթվի վրա:
- Բացարձակ. Այս տեսակի ֆերմենտների առանձնահատկությունն արտահայտվում է նյութի ունակությամբ՝ ազդելու միայն կոնկրետ սուբստրատի վրա։ Օրինակ՝ սախարազը փոխազդում է բացառապես սախարոզայի հետ, արգինազը՝ արգինինի հետ և այլն։
- Հարազատ. Սրա մեջ ֆերմենտների առանձնահատկությունըդեպքն արտահայտվում է նյութի ունակությամբ՝ ազդելու միևնույն տեսակի կապ ունեցող սուբստրատների խմբի վրա: Օրինակ, ալֆա-ամիլազը փոխազդում է գլիկոգենի և օսլայի հետ։ Նրանք ունեն գլիկոզիդային տիպի կապ։ Տրիպսինը, պեպսինը, քիմոտրիպսինը ազդում են պեպտիդային խմբի բազմաթիվ սպիտակուցների վրա:
Ջերմաստիճան
Ֆերմենտները որոշակի պայմաններում ունեն առանձնահատկություն: Նրանց մեծ մասի համար որպես օպտիմալ ընդունվում է + 35 … + 45 աստիճան ջերմաստիճանը: Երբ նյութը տեղադրվում է ավելի ցածր տեմպերով պայմաններում, նրա ակտիվությունը կնվազի: Այս վիճակը կոչվում է շրջելի ապաակտիվացում: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանա, նրա կարողությունները կվերականգնվեն։ Արժե ասել, որ երբ տեղադրվում է այնպիսի պայմաններում, որտեղ t-ը նշված արժեքներից բարձր է, տեղի կունենա նաև ապաակտիվացում։ Սակայն այս դեպքում այն անշրջելի կլինի, քանի որ այն չի վերականգնվի, երբ ջերմաստիճանը իջնի։ Դա պայմանավորված է մոլեկուլի դենատուրացիայից։
pH-ի ազդեցությունը
Մոլեկուլի լիցքը կախված է թթվայնությունից։ Համապատասխանաբար, pH-ն ազդում է ակտիվ կայքի գործունեության և ֆերմենտի առանձնահատկությունների վրա։ Յուրաքանչյուր նյութի համար թթվայնության օպտիմալ ցուցանիշը տարբեր է: Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում դա 4-7 է: Օրինակ, թուքի ալֆա-ամիլազի համար օպտիմալ թթվայնությունը 6,8 է: Մինչդեռ կան մի շարք բացառություններ. Պեպսինի օպտիմալ թթվայնությունը, օրինակ, 1,5-2,0 է, քիմոտրիպսինը և տրիպսինը՝ 8-9։
Համակենտրոնացում
Որքան շատ լինի ֆերմենտը, այնքան արագ է ռեակցիայի արագությունը: ՆմանատիպԵզրակացություն կարելի է անել նաև սուբստրատի կոնցենտրացիայի վերաբերյալ։ Այնուամենայնիվ, թիրախի հագեցման պարունակությունը տեսականորեն որոշվում է յուրաքանչյուր նյութի համար: Դրանով բոլոր ակտիվ կենտրոնները կզբաղեցնեն առկա սուբստրատը։ Այս դեպքում ֆերմենտի սպեցիֆիկությունը կլինի առավելագույնը՝ անկախ թիրախների հետագա ավելացումից։
Կարգավորող նյութեր
Դրանք կարելի է բաժանել ինհիբիտորների և ակտիվացնողների: Այս երկու կատեգորիաները բաժանված են ոչ հատուկ և հատուկ: Ակտիվացնողների վերջին տեսակը ներառում է լեղու աղերը (ենթաստամոքսային գեղձի լիպազի համար), քլորիդ իոնները (ալֆա-ամիլազի համար), աղաթթուն (պեպսինի համար): Ոչ սպեցիֆիկ ակտիվացնողները մագնեզիումի իոններն են, որոնք ազդում են կինազների և ֆոսֆատազների վրա, իսկ հատուկ ինհիբիտորները պրոֆերմենտների վերջնական պեպտիդներն են: Վերջիններս նյութերի ոչ ակտիվ ձևեր են։ Նրանք ակտիվանում են տերմինալ պեպտիդների ճեղքման ժամանակ: Նրանց հատուկ տեսակները համապատասխանում են յուրաքանչյուր առանձին պրոֆերմենտի: Օրինակ՝ ոչ ակտիվ ձևով տրիպսինը արտադրվում է տրիպսինոգենի տեսքով։ Նրա ակտիվ կենտրոնը փակված է տերմինալ հեքսապեպտիդով, որը հատուկ արգելակիչ է: Ակտիվացման գործընթացում այն բաժանվում է: Արդյունքում տրիփսինի ակտիվ կայքը բաց է դառնում։ Ոչ սպեցիֆիկ ինհիբիտորները ծանր մետաղների աղերն են: Օրինակ՝ պղնձի սուլֆատ։ Դրանք հրահրում են միացությունների դենատուրացիա։
Արգելակում
Դա կարող է լինել մրցունակ: Այս երեւույթն արտահայտվում է ինհիբիտորի և սուբստրատի կառուցվածքային նմանության տեսքով։ Նրանք ենպայքարի մեջ մտնել ակտիվ կենտրոնի հետ շփման համար. Եթե ինհիբիտորի պարունակությունը ավելի բարձր է, քան սուբստրատի պարունակությունը, ձևավորվում է բարդ ֆերմենտային ինհիբիտոր: Երբ թիրախային նյութ ավելացվի, հարաբերակցությունը կփոխվի: Արդյունքում, արգելակիչը ստիպված դուրս կգա: Օրինակ, սուկցինատը գործում է որպես սուկցինատդեհիդրոգենազի սուբստրատ: Inhibitors են oxaloacetate կամ malonate. Մրցակցային ազդեցությունները համարվում են ռեակցիայի արտադրանք: Հաճախ դրանք նման են սուբստրատներին: Օրինակ, գլյուկոզա-6-ֆոսֆատի համար արտադրանքը գլյուկոզա է: Ենթաշերտը կլինի գլյուկոզա-6 ֆոսֆատ: Ոչ մրցակցային արգելակումը չի ենթադրում նյութերի կառուցվածքային նմանություն: Ե՛վ ինհիբիտորը, և՛ սուբստրատը կարող են միաժամանակ միանալ ֆերմենտին: Այս դեպքում ձևավորվում է նոր միացություն. Այն կոմպլեքս-ֆերմենտ-սուբստրատ-ինհիբիտոր է։ Փոխազդեցության ընթացքում ակտիվ կենտրոնը արգելափակված է: Դա պայմանավորված է ինհիբիտորի կապակցմամբ AC-ի կատալիտիկ տեղամասին: Օրինակ է ցիտոքրոմ օքսիդազը: Այս ֆերմենտի համար թթվածինը գործում է որպես սուբստրատ: Հիդրոցյանաթթվի աղերը ցիտոքրոմ օքսիդազի ինհիբիտորներ են։
Ալոստերիկ կարգավորում
Որոշ դեպքերում, բացի ակտիվ կենտրոնից, որը որոշում է ֆերմենտի առանձնահատկությունը, կա ևս մեկ կապ: Ալոստերիկ բաղադրիչ է։ Եթե դրա հետ կապվում է համանուն ակտիվացնողը, ապա ֆերմենտի արդյունավետությունը մեծանում է։ Եթե արգելակողը փոխազդում է ալոստերիկ կենտրոնի հետ, ապա նյութի ակտիվությունը համապատասխանաբար նվազում է։ Օրինակ՝ ադենիլատ ցիկլազը ևգուանիլատ ցիկլազը ալոստերային տիպի կարգավորող ֆերմենտներ են։
