Fermenti (fermenti) ir olbaltumvielu rakstura augstas molekulmasas organiskie savienojumi, kas organismā spēlē bioloģisko katalizatoru lomu.
Fermentu darbības mehānisms
Pamatā esošo mehānismu precizēšanaenzīmu katalītiskā darbība ir viena no fundamentālajām un neatliekamajām problēmām ne tikai enzimoloģijā, bet arī mūsdienu molekulārajā bioķīmijā un bioloģijā.
Ilgi pirms tīrīšanasfermenti un to būtība tika noskaidrota, tika izveidota pārliecība, ka fermenta savienojumam ar substrātu ir izšķiroša nozīme fermentatīvā procesa īstenošanā. Mēģinājumi uz ilgu laiku noteikt fermenta komplekso savienojumu ar substrātu nav devuši panākumus, jo šāds komplekss ir labils, tas ļoti ātri sadalās. Spektroskopiskās metodes izmantošana ļāva identificēt katalāzes, peroksidāzes, alkohola dehidrogenāzes, no flavīna atkarīgo enzīmu enzīmu-substrātu kompleksus.
Rentgenstaru strukturālās analīzes metode ir atļautaiegūt daudz svarīgas informācijas par fermentu darbības struktūru un katalītiskajiem mehānismiem. Šī metode tika izmantota, lai izveidotu substrāta analogu savienojumu ar lizocīma un himotripsīna enzīmiem.
Daži tiešie eksistences pierādījumiFermentu-substrātu kompleksi tika iegūti gadījumiem, kad vienā no katalītiskā cikla posmiem ferments ir saistīts ar substrātu ar kovalento saiti. Piemērs ir p-nitrofenilacetāta hidrolīzes reakcija, ko katalizē himotripsīns. Ja fermentu sajauc ar šo esteri, reaktīvās serīna atlikuma hidroksilgrupā himrotripsīnu acetilē. Šis posms ir ātrs, bet acetilhimotripsīna hidrolīze, veidojot acetātu un brīvo himotripsīnu, notiek daudz lēnāk. Tāpēc n-nitrofenilacetāta klātbūtnē uzkrājas acetilchimotripsīns, ko ir viegli noteikt.
Substrāta klātbūtne fermentā var būt"Noķert", nestabilo EK kompleksu pārnesot neaktīvā formā, piemēram, fermenta-substrāta kompleksu apstrādājot ar nātrija borohidrīdu, kam ir spēcīga reducējošā iedarbība. Aldolāzes fermentā tika atrasts līdzīgs komplekss stabila kovalenta atvasinājuma veidā. Izrādījās, ka lizīna e-amino grupa mijiedarbojas ar substrāta molekulu.
Substrāts mijiedarbojas ar fermentu noteiktā daļā, ko sauc par fermenta aktīvo centru vai aktīvo zonu.
Zem aktīvā centra vai aktīvās zonassaprast to fermentatīvās olbaltumvielu molekulas daļu, kas saistās ar substrātu (un kofaktoriem) un nosaka molekulas fermentatīvās īpašības. Aktīvais centrs nosaka fermenta specifiskumu un katalītisko aktivitāti, un tam jābūt noteiktas sarežģītības pakāpes struktūrai, kas pielāgota tiešai tuvībai un mijiedarbībai ar substrāta molekulu vai tās daļām, kas tieši iesaistītas reakcijā.
Starp funkcionālajām grupām ir arī tās, kas iekļautasfermenta "katalītiski aktīvās" vietas sastāvs un veidojot vietu, kas nodrošina specifisku afinitāti (substrāta saistīšanās ar fermentu) - tā saukto kontaktu jeb "enkuru" (vai fermenta aktīvā centra adsorbcijas vietu).
Fermentu darbības mehānismu izskaidro Mišela-Mentenas teorija. Saskaņā ar šo teoriju process notiek četros posmos.
Fermentu darbības mehānisms: I posms
Starp substrātu (C) un fermentu (E) rodas saikne - veidojas enzīma-substrāta komplekss EC, kurā komponentus saista kovalentās, jonu, ūdens un citas saites.
Fermentu darbības mehānisms: II pakāpe
Substrāts tiek aktivizēts pievienotā enzīma ietekmē un kļūst pieejams attiecīgajām EC katalīzes reakcijām.
Fermentu darbības mehānisms: IІI stadija
Notiek ES katalīze. Šo teoriju ir apstiprinājuši eksperimentālie pētījumi.
Visbeidzot, IV pakāpi raksturo fermenta molekulas E un reakcijas P izdalīšanās. Transformāciju secību var attēlot šādi: E + C - EC - EC * - E + P.
Fermenta darbības specifika
Katrs ferments iedarbojas uz noteiktu substrātuvai vielu grupa, kas pēc struktūras ir līdzīga. Fermentu darbības specifika ir izskaidrojama ar aktīvā centra un substrāta konfigurācijas līdzību. Mijiedarbības procesā veidojas enzīmu-substrātu komplekss.
