Зміст
- Що таке каталізатор?
- Фермент: визначення та відкриття
- Основи ферменту
- Ензимна активність
- Добре відомі ферменти
- Ензимна номенклатура
- Ензимні класи
Ферменти - це молекули, зокрема білки, які допомагають прискорити біохімічні реакції, взаємодіючи з інгредієнтами (реагентами та продуктами), не змінюючи їх постійно. Цей процес сприяння відомий як каталіз, і відповідно самі ферменти ідентифікуються як каталізаторів.
Ензими, як і багато гравців у світі мікробіології, можуть мати довгі і громіздкі назви, майже все, що закінчується на "-ase". Але якщо ви знайомі з формальною системою, в межах якої названі ферменти, ви можете розгадати безліч загадок щодо функціонування даного ферменту, не знаючи точно, яку реакцію цей фермент каталізує.
Що таке каталізатор?
Розмовно, каталізатор - це будь-яка сутність, яка покращує потік, ефективність чи ефективність даного починання. Якщо ви тренер з баскетболу і знаєте, що введення в гру певного популярного гравця може розпалити натовп та команду в цілому, тоді ви використовуєте каталізатор.
Людські каталізатори змушують щось статися, і вони, як правило, змушують людей навколо себе також виглядати максимально досвідченими. Таким же чином, біологічні каталізатори можуть зробити певні біохімічні процеси майже автоматичними, коли насправді ці процеси спотикатимуться і хистяться до незапевненого висновку за відсутності ферменту.
Каталізатори часто не записуються у формулу хімічної реакції, в якій він бере участь, тому що за визначенням каталізатор не змінюється від початкової форми в кінці реакції.
Фермент: визначення та відкриття
До кінця 1870-х років було встановлено, що щось із дріжджів може спричинити перетворення джерел цукру в алкогольні напої набагато швидше, ніж могло виникнути спонтанно, і що той самий принцип бродіння застосовується для старіння сиру.
Залишившись наодинці за правильних умов, деякі види гнильних плодів можуть врешті-решт утворити етиловий спирт. Однак додавання дріжджів не тільки прискорює бродіння, але й вносить передбачуваність і міру контролю у всю хімічну реакцію.
"Ензим" від грецької означає "з дріжджами". Як використовується сьогодні, це стосується біологічні каталізатори всередині організмів, або речовини, які виробляються і на користь живої системи.
Основи ферменту
Основна функція всіх ферментів - каталізувати обмінні процеси, що відбуваються всередині клітини. Більш офіційне визначення ферменту вказує, що фермент повинен не тільки діяти на реакції всередині живої клітини, але й створюватися організмом - тим самим чи іншим -.
Окремі ферменти можна описати в термінах їх специфічність. Це міра того, наскільки винятковий взаємозв'язок ферментів з ним субстрат або субстрати. Субстрати - це молекули, до яких зв'язуються ферменти, як правило, реактиви. Коли фермент зв’язується лише з одним субстратом за одну реакцію, це означає абсолютний специфічність. Коли він може зв'язуватися з низкою різних, але хімічно подібних субстратів, фермент має групи специфічність.
Ензимна активність
Наскільки добре працюють ферменти - тобто наскільки вони здатні впливати на реакції, на які вони спрямовані, порівняно з нейтральними умовами - залежить від ряду факторів. До них належать температура та кислотність, які впливають на стабільність усіх білків, а не лише ферментів.
Як можна було очікувати, збільшення кількості субстрату може збільшити швидкість реакції, доки фермент вже не «насичується»; навпаки, додавання ферментів може пришвидшити реакцію на заданому рівні субстрату і може додати більше субстрату, не набігаючи на виробничу межу.
Швидкість зникнення субстрату (та поява реагенту) в реакціях, в яких беруть участь ферменти, не є лінійною, а швидше сповільнюється, оскільки реакція наближається до завершення. Це представлено на графіку концентрації проти часу нахилом, що стає поступовим з часом.
Добре відомі ферменти
Практично в будь-якому списку ферментів, що містять найбільш відомі та найбільш вивчені, майже визначено, що вони містять каталізатори в циклі гліколізу, лимонної кислоти (тобто, Кребса або трикарбонової кислоти) або обох. Ці процеси, кожен з яких складається з безлічі індивідуальних реакцій, передбачають розпад глюкози для пірувату в цитоплазмі клітини та перетворення пірувату в обертовий ряд проміжних сполук, які в кінцевому рахунку дозволяють відбуватися аеробне дихання.
Два ферменти, що беруть участь у ранній порції гліколізу, є глюкозо-6-фосфатаза і фосфофруктокіназа, тоді як цитратна синтаза є головним гравцем циклу лимонної кислоти.
Чи можете ви передбачити, що ці ферменти можуть робити на основі їх назв? Якщо ні, спробуйте ще раз через п’ять хвилин.
Ензимна номенклатура
Назва ферменту може не зруйнувати мову з легкістю, але така вартість є сприйняттям хімії. Більшість назв складаються з двох слів, причому перше ідентифікує субстрат, на який діє фермент, а друге сигналізує про тип реакції (докладніше про цей другий атрибут у наступному розділі).
Хоча переважна кількість назв ферментів закінчується на "-ase", низка важливих і добре вивчених не мають. Будь-який перелік ферментів, що стосуються травлення людини, включатиме трипсин і пепсин. Суфікс ферменту "-ase", однак, сам по собі означає не що інше, як те, що білок, про який йде мова, насправді є ферментом, і він не стосується функціональних деталей.
Ензимні класи
Існує шість основних класів ферментів, розділених на категорії за ознакою їх функції. Більшість цих класів включають також підкласи. Їх імена корисні для визначення того, чим вони займаються, але лише якщо ви знаєте якусь грецьку чи латинську.