ФЕРМЕНТЫ

Ферменты - это белки, чаще всего глобулярные, которые катализируют биохимические реакции. Благодаря ферментам биохимические процессы протекают со значительными скоростями в мягких условиях. Ферменты, как и все катализаторы, уменьшают энергию активации и тем самым ускоряют реакцию. Все биохимические процессы катализируются ферментами. Поскольку одновременно происходят тысячи биохимических реакций, живая клетка способна синтезировать тысячи различных ферментов. Они необходимы для нормального протекания всех жизненно важных процессов, в том числе и синтеза самих ферментов.

Для того чтобы белок мог выполнять роль катализатора, необходима высокоупорядоченная и строго определенная вторичная и третичная

структуры молекулы. Поскольку вторичная и третичная структуры белка зависят от рН раствора и природы растворителя, даже незначительное (в несколько десятых долей) отклонение рН от нормального для живой клетки значения 7,4 может расстроить работу ферментов и вызвать гибель клетки. Присутствие органического растворителя, например спирта, также может изменить структуру ферментов и лишить их каталитической активности. Такое же действие оказывают на ферменты растворы электролитов, например концентрированные водные растворы неорганических солей.

Удивительную эффективность ферментов можно проиллюстрировать таким примером. Мочевина при комнатной температуре и рН 7 чрезвычайно медленно гидролизуется водой с образованием катиона аммония и гидрокарбонат-аниона:

Скорость этой реакции исчезающе мала. Однако в присутствии фермента уреазы реакция ускоряется примерно в раз и протекает практически мгновенно.

Для того чтобы оказать катализирующее действие, фермент должен образовать с субстратом (молекулой, которая претерпевает биохимические превращения) фермент-субстратный комплекс. В образовании этого комплекса участвует не вся молекула фермента, а лишь ее незначительная часть, которая называется активным центром. Обычно считают, что субстрат связывается с ферментом в трех точках. Образование ком лекса происходит с помощью функциональных групп за счет специфических взаимодействий, которые аналогичны тем, которые обеспечивают сохранение трехмерной структуры белка. Отношения субстрата и активного центра фермента можно сравнить с отношением ключа к замку. Поэтому фермент, как правило, катализирует лишь определенные превращения только одного, "своего" субстрата. Поскольку и фермент, и субстрат хиральны, фермент образует комплекс только с одним энантиомером. Изменение рН ведет к деформации белковой молекулы, взаимное расположение групп, образующих активный центр, нарушается, и фермент утрачивает каталитическую активность. Образование фермент-субстратного комплекса показано на рис. 15-12.

Ферменты — это белки, обладающие способностью эффективно каталиэировать биохимические процессы. Ферменты обычно проявляют каталитическую активность лишь по отношению к одному определенному реагенту. Роль катализатора выполняет участок молекулы фермента, который называется активным центром. Именно на нем происходит трехточечное связывание молекулы субстрата и ее трансформация.

(кликните для просмотра скана)

СВОДКА ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ГЛ. 15

1. Аминокислоты являются мономерами, из которых построены молекулы белков.

2. Состояние аминокислоты в растворе определяется значением рН раствора.

3. Смесь аминокислот может быть проанализирована с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ), электрофореза или аминокислотного анализатора, в котором аминокислоты разделяются с помощью колоночной хроматографии.

4. Молекулы белков состоят из большого числа аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями. Аминокислотная последовательность (первичная структура) определяет форму белковой молекулы и ее функции в организме.

5. Первичную структуру белка можно установить с помощью реакции расщепления белка по Эдману.

6. Ферменты — это глобулярные белки, которые катализируют биохимические реакции. Субстрат и фермент подходят друг к другу, как ключ к замку. Превращению предшествует образование фермент-субстратного комплекса. Ферменты как катализаторы чрезвычайно эффективны и избирательны.

Ключевые слова

(см. скан)

ВОПРОСЫ ДЛЯ РАЗВИТИЯ НАВЫКОВ

(см. скан)

(см. скан)

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

(см. скан)