ВВЕДЕНИЕ. Обмен веществ в организме можно определить как совокупность всех химических превращений, которым подвергаются соединения

ФЕРМЕНТЫ

Обмен веществ в организме можно определить как совокупность всех химических превращений, которым подвергаются соединения, поступающие извне. Эти превращения включают все известные виды химических реакций: межмолекулярный перенос функциональных групп, гидролитическое и негидролитическое расщепления химических связей, внутримолекулярная перестройка, новообразование химических связей и окислительно - восстановительные реакции. Такие реакции протекают в организме с чрезвычайно большой скоростью только в присутствии катализаторов.

Общее число видов ферментов, вероятно, приближается к 10 000. В это число входят не только ферменты, катализирующие 2000—3000 реакций обмена, но также и ферменты, вовлеченные в передачу сигнала, процесс дыхания, мышечное сокращение, свертываемость крови, транспорт веществ, обезвреживание токсичных и чужеродных соединений, нейротрансмиссию.

Ферменты имеют белковую природу, однако обнаружена способность некоторых молекул РНК осуществлять катализ. Такие РНК получили название«рибозимы».

Биосинтез ферментов находится под контролем генов. Различают конститутивные ферменты, постоянно присутствующие в клетках, и индуцируемые ферменты, биосинтез которых активируется под влиянием соответствующих субстратов.

Ферменты катализируют превращение веществ, которые называютсясубстратами (S),в продукты (Р).

Как и другие химические катализаторы, ферменты:

увеличивают скорость реакции, но не расходуются в ходе процесса и не претерпевают необратимых изменений;

не изменяют состояние равновесия химической реакции, ускоряя как прямую, так и обратную реакцию в равной степени;

повышают скорость реакции, понижая энергию активации, тот энергетический барьер, который отделяет одно состояние системы от другого.

при ферментативном катализе образованию продуктов предшествует образованиефермент-субстратного комплекса (ES-комплекс), который через переходное состояние превращается в комплекс фермент-продукты (ЕР-комплекс), послечего происходит высвобождение продуктов. В общем виде уравнение ферментативного катализа записывается следующим образом: Е + S « Е S « ЕР« Е+Р

Ферменты отличаются от небиологических катализаторов следующими свойствами:

высокой эффективностью действия - скорость ферментативных реакций обычно в 10⁶ 10¹² раз выше, чем соответствующих неферментативных реакций;

высокой субстратной специфичностью — способностью взаимодействовать с определенным субстратом или группой субстратов;

высокой специфичностью действия –способностьюкатализировать специфическую реакцию;

мягкими условиями протекания ферментативных реакций: температура 37 °С, нормальное атмосферное давление, рН, близкое к нейтральному. В противоположность этому для эффективного химического катализа часто требуются высокие температура и давление, а также экстремальные значения рН;

способностью к регуляции. Каталитическая активность многих ферментов может изменяться в зависимости от концентрации веществ-регуляторов больше, чем в зависимости от концентрации их субстратов. Возможность регулирования активности ферментов делает их своеобразными организаторами обменных процессов в клетке.