Ферменты

Ферменты.

1.  Понятие о ферментах. Роль ферментов в жизнедеятельности организмов.

Ферменты – это специфические белки, вырабатываемые живой клеткой и обладающие способностью ускорять химические реакции.

Каждая живая клетка осуществляет жизненные функции при помощи ферментов. Процессы, протекающие в организмах, - дыхание, пищеварение, работа … - связаны с действием ферментов. Например, в процессе дыхания происходит разложение угольной кислоты

Н2СО3 = СО2 + Н2О

Эта реакция происходит в организме с участием фермента карбоангидратазы.

В процессах пищеварения с участием ферментов расщепляются углеводы, белки, жиры. Крахмал превращается в сахар под действие амилаз, белки - в аминокислоты под действие протеаз, жиры – в глицерин и жирные кислоты под действием липаз. Превращение гликогена в молочную кислоту происходит при участии системы ферментов.

Для изучения природы и действия ферментов, а также для применения в практических целях их извлекают из измельченных органов и тканей водой, глицерином, растворами солей и слабых кислот. В глицериновых вытяжках ферменты долго сохраняют активность, а в водных вытяжках они разрушаются быстрее. Многие ферменты готовят в высушенном виде. Сухие препараты ферментов долгое время сохраняют активность.

2. Химическая природа ферментов

Все ферменты являются белками. Большинство ферментов относится к простым белкам – трипсин, пепсин, уреаза и т. д. Ферменты оксидоредуктазы относятся к сложным белкам, содержащим белковую часть и небелковую простетическую группу. Если простетическая группа легко отделяется от белковой части, то ее называют коферментом ( коэнзимом).

Фермент Белок + Простетическая группа

В качестве простатических групп в состав ферментов входят витамины, металлы и

т. д. Распространенным коферментом, входящий в состав многих ферментов является никотинамидный кофермент, НАД. Химическая структура кофермента НАД.

Примером другой простетической группы может служить кофермент А, или КОА

3. Свойства ферментов

1.Специфичность ферментов. Тот и иной фермент действует только на определенное вещество. Например, пепсин – только на белки и не расщепляет жиры и углеводы.

Ферменты обладают строгой специфичностью. Например, фермент, катализирующий реакцию превращения L –фенилаланина, не оказывает такого действия на его пространственный изомер D – фенилаланин, так как не образуется комплекса с субстратом.

2.Влияние температуры. На активность ферментов влияет температура. С повышением температуры скорость ферментативных реакций увеличивается. Оптимальной температурой для большинства ферментов, выделенных из тканей теплокровных животных, является температура тела С).

При температуре выше оптимальной скорость ферментативных реакций уменьшается, и приС реакция прекращается.

3.Влияние рН. Активность действия фермента меняется при изменении реакции среды.

Для каждого фермента существует оптимальная рН. Например,

Ферменты	рН
Амилаза
слюны	6,8
поджелудочного сока	6,8
Липаза
желудочного сока	5 - 6
Поджелудочного сока	7- 8
Пепсин	1,5 - 2
Каталаза	7

На активность ферментов влияют активаторы и ингибиторы. Активаторы повышают активность ферментов, ингибиторы - уменьшают активность ферментов.

4.Классификация ферментов. Номенклатура.

1.  Оксидоредуктазы

2.  Трансферазы

3.  Гидролазы

4.  Лиазы

5.  Изомеразы

6.  Лигазы

По новой номенклатуре каждый фермент относится к определенному классу, подклассу и подподклассу, в котором имеется свой номер. Например, фермент пепсин относится к классу гидролаз (3), подклассу действующих на пептидные (4), подподклассу пептид – пептидогидролаз (4), где находится под номером (1). Таким образом по номенклатуре пепсин имеет такой шифр 3.4.4.1.

5.Характеристика отдельных классов ферментов.

1.Оксидоредуктазы. В этот класс входят ферменты, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции – дегидрогеназы, оксидазы, пероксидазы, каталазы. Например:

СН3- СО - СООН + 2Н ® СН3- СНОН - СООН

Пировиноградная Молочная кислота

Кислота

2.Трансферазы осуществляют реакции переноса разных радикалов, таких как - NH2,

- СН3, остатки фосфорной кислоты. В этот класс входят аминотрансферазы, фосфотрансферазы, метилтрансферазы и т. д. Например:

СН3 СН3

СН2СООН + СО ® СНNH2 + СН2СООН

| | | |

СНNH2CООН СООН CООН СОСООН

Аминоянтарная Пировино - Аминопро - Щавелево-

кислота градная пионовая уксусная

кислота кислота кислота

3.Гидролазы катализируют реакции гидролиза. В этот класс входят пептидазы, амидазы, липазы. Например:

NH2

/

С=О + Н2О ® 2 NH3 + CО2

\

NH2

Мочевина Аммиак Углекислый

газ

4.Лиазы ускоряют реакции присоединения групп по двойным связям или реакции отщепления радикалов. К этой группе относится пируватдекарбоксилаза.

О

//

СН3- СО - СООН ® СН3С + СО2

\

Н

Пировиноградная Уксусный альдегид

кислота

5.Изомеразы – ферменты, вызывающие изомерные превращения.

6.Лигазы – ферменты, катализирующие реакции синтеза.

Нуклеиновые кислоты

В живых организмах содержится две нуклеиновые кислоты: РНК и ДНК, участвующие в биосинтезе белка. В состав РНК входит фосфорная кислота, рибоза и азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин и урацил. В состав ДНК входит фосфорная кислота, дезоксирибоза и азотистые основания: А, Г, Ц, Т.

РНК содержится в цитоплазме (90%) и в ядре – 10%. ДНК находится в клеточных ядрах. Структура РНК представляет собой однонитевые цепочки. Структура ДНК – две параллельные и соединенных винтообразно между собой.

Молекулярная масса РНК 103 – 106, ДНК 106 – 107.

Контрольные вопросы.

1. Роль ДНК и РНК в клетке? 2. Виды РНК и их роль?

Нуклеопротеиды.

Содержатся в ядрах клеток. Нуклеопротеиды расщепляются на белок и нуклеиновые кислоты. Они отличаются друг от друга по природе белка и нуклеиновым кислотам. Белковая часть нуклеопротеидов состоит из гистонов или протаминов. Простетической группой нуклеопротеидов являются нуклеиновые кислоты.

Схема синтеза полинуклеотида или нуклеиновой кислоты.

Аденин + Д - рибоза ® Аденозин

Аденозин + Н3РО4 ® Аденозинмонофосфат (АМФ)

АМФ + Н3РО4 ® Аденозиндифосфат (АДФ)

АДФ + Н3РО4 ® Аденозинтрифосфат (АТФ)

Отдельные мононуклеотиды соединяются в молекуле нуклеиновой кислоты с образованием эфирной связи между фосфорной и спиртовой группой углевода.

Пуриновое основание – углевод – фосфорная кислота

О

Пиримидиновое основание – углевод – фосфорная кислота

О

Пуриновое основание – углевод – фосфорная кислота

О

Пиримидиновое основание – углевод – фосфорная кислота

В результате соединения большего числа мононуклеотидов образуется полинуклеотид или нуклеиновая кислота.