Какими свойствами обладают ферменты
Тимоха Змановский · 30 января 2019
1,1 K
Имею естественно научное образование, в юношестве прикипел к литературе, сейчас…
Основные свойства ферментов:
- Каталитические
- Высокая специфичность действия
- Неустойчивость
- Зависимость от температуры
- Зависимость от pH
Чем отличаются детерминизм и фатализм? Каково принципиальное различие?
Закономерность или Судьба? Логика или Вера? Объективность или субъективность?
Детерминизм скорее о развитии, от причин к следствиям, которые в свою очередь, становятся причинами новых следствий и т.д..
Фатализм же скорее о деградации, следствиях, которые стремятся к итогу.
Конструктив и диструктив в оценке одного и того же явления, взимосвязи всего во всех измерениях.
Я бы сказал, принципиальное отличие в ограниченности.
Верят там, где знать не могут. Ведь в то что знаешь, верить уже ненужно.
Прочитать ещё 1 ответ
В каком виде железо лучше усваивается?
Врач-педиатр, диетолог. Работаю в клинике Doc+. Стаж по педиатрии с 2009 года. Дополнител… · health.yandex.ru
Лучше усваиваются препараты трехвалентного железа в форме гидроксид полимальтозного комплекса (мальтофер, феррум лек). Препараты железа лучше усваиваются в присутствии витамина С. То есть можно запивать их лимонным, апельсиновым, черносмородиновый соком или морсом, или другим напитком, с высоким содержанием витамина С. Не рекомендуется запивать препараты железа чаем, кофе, молочными напитками, так как содержащиеся в их составе вещества( танин, кальций) ухудшают усвоение железа.
Прочитать ещё 1 ответ
Какме функции в организме человека выполняет селезенка?
Знаток в области красоты, стиля, здоровья, фитнеса. Увлекаюсь кино и…
Селезенка — это своего рода «фильтр» в нашем организме. Селезенка поглощает и перерабатывает попадающие в кровь бактерии и другие вредные вещества, вырабатывая антибактериальные тела. Поэтому селезенка очень важна для поддержания иммунитета.
Кроме этого, в селезенке содержится «запас» крови, которая при необходимости поступает в системный кровоток организма. Селезенка вместе с этим является хранилищем железа, которое преобразуется в гемоглобин.
Прочитать ещё 3 ответа
Почему происходят химические реакции?
химик, продавец металлов, коллекционер банкнот, начинающий путешественник…
Потому что исходным реагентам энергетически выгодно превратиться в продукты реакции. Реакции идут самопроизвольно либо при обычных условиях либо при нагревании или изменении давления, если в обычных условиях они термодинамически невозможны. Иногда для запуска самопроизвольной реакции необходим начальный импульс — например, поджигаем бензин спичкой и дальше он горит (окисляется) сам пока не кончится либо бензин либо кислород (реакция идет самопроизвольно).
Вообще для определения возможности протекания той или иной реакции в определенных условиях рассчитывается так называемое изменение свободной энергии Гиббса. Если оно меньше 0, то реакция термодинамически возможна. Говоря очень упрощенно, если в реагентах «свободной энергии» больше, чем в продуктах, то эта разница «захочет» выделится, что и происходит в ходе химической реакции.
Прочитать ещё 1 ответ
Откуда в человеческом организме берется АМФ для синтеза АДФ для синтеза АТФ?
АМФ в организме образуется из (парадоксально, но это так!, метаболизм идёт просто по выгодному на данный момент пути) АТФ и аденозина. На аденозин переносится один фосфорный остаток, в результате имеем АМФ (аденозин плюс 1 остаток фосфорной кислоты) и АДФ (аденозинтрифосфат минус 1 остаток фосфорной кислоты).
Однако основной путь синтеза АМФ в организме — de novo, то есть из более простых органических веществ и неорганических молекул. Так, АМФ производится поэтапно разными ферментами из аминокислот аспартата и глицина (поступают в организм с белковой пищей либо синтезируются в организме), глутамина (преобразуется из глицина), двух молекул тетрагидрофолата (с приёмом фолиевой кислоты с пищей), модифицированных разными углеводородными группами, и молекулы углекислого газа, получаемой из воздуха. Постепенно на аминокислотном остове синтезируется молекула ИМФ (инозитол-монофосфат), а из него АМФ. Только АМФ потом идёт на синтез ДНК и РНК, а АТФ синтезируется из АДФ. А АДФ синтезируется из АТФ. Вот так вот.
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Ферменты (или энзимы) относятся к особому глобулярному классу белков, выполняющих функции биологических катализаторов.
Все биологические и химические процессы в клетках, благодаря ферментам, происходят при огромной скорости реакций. При этом сам фермент в этих процессах остается неизменным.
Ферменты — это…
Прежде чем приступить к лекции по теме ферментов, преподаватель одного из ВУЗов предложил студентам, для большего восприятия, послушать небольшую старинную притчу.
Перед смертью арабский старец разделил стадо из 17 верблюдов с чудесной белой шерстью на части, и в качестве наследства распределил между сыновьями. Старшему из сыновей завещал половину стада, средний — получал треть стада, младший сын получил – девятую часть.
После смерти отца перед сыновьями возникла проблема, как же разделить это количество верблюдов согласно завещанию, ведь число 17 нельзя поделить на 2 части, 3, либо 9 частей.
В это время по пустыне шел нищий, но мудрый монах (дервиш), ведя на поводке старого, черного, тощего верблюда. Заметив грустных братьев, поинтересовался чем те озабочены. И когда братья рассказали о полученном наследстве, которое не могут поделить, дервиш решил подарить им своего старого верблюда.
Когда верблюдов стало 18, их легко разделили. Старшему досталось – 9, средний получил – 6, а младший – 2. Черный верблюд дервиша остался лишним, и братья вернули его хозяину.
В этом случае роль ферментативного катализатора сыграл черный верблюд, но остался в прежнем статусе – собственностью дервиша.
Ферменты, либо энзимы, это молекулы белка, синтезируемые клетками организма. В составе каждой клетки имеется более сотни разновидностей энзимов.
При их помощи, в различных показателях температуры (5-40 градусов), характерных для определенного живого организма, реакции биохимических процессов протекают с очень большой скоростью.
Чтобы эти же процессы протекали не в живом организме, понадобились бы иные условия и критически высокая температура. Наши клетки бы в таких условиях погибли, так как для обеспечения их жизнедеятельности недопустимы какие-либо изменения в условиях их физиологического существования.
Благодаря своим свойствам ферменты получили статус биокатализаторов, веществ, ускоряющих процессы биохимических реакций в клетках, без которых они протекали бы в сотни, а то и в миллионы раз медленней.
Особенности и свойства ферментов
Сам термин «fermentum» означает – закваска. Его предложил голландский ученый В.Гельмонд еще в 17 веке.
Почти все белки в клетках, за исключением небольших фракций, являются энзимами, но это выявилось не сразу. Чтобы белковая «родословная» ферментов была признана на основе доказательной базы, необходимо было выделить их кристаллическую форму.
Первым это сделал в средине 20-х годов прошлого столетия американский ученый Д.Самнер, выделив кристаллы энзима, разлагающего мочевину – уреазу.
Лишь спустя десятилетия, пройдя длительный путь эволюции (что это?), удалось получить несколько разновидностей кристаллических ферментов и доказать их белковую природу.
Какими же свойствами обладают ферменты?
Несмотря на их огромное разнообразие, все ферменты на основании строения молекулярной кристаллической решетки разделяют на группы простых и сложных белков.
В основе сложной формы энзимов, кроме белковой фракции, присутствует так называемый кофактор, в виде добавочной небелковой группы происхождения, к примеру – различные варианты витамин.
В молекулярном составе простых белков (однокомпонентных) выделяется особая молекулярная часть энзимов, называемая активным центром. Он обеспечивает специфичность и каталитическую функцию фермента, благодаря уникальному сочетанию аминокислотных остатков.
Вступая в контакт с субстратом, реакция образует своеобразный комплекс с последующим его распадом на энзимы и вещества, образуемые после процессов реакции. По пространственной конфигурации субстрата и активного ферментативного центра они имеют точное соответствие, подобно тому как ключ подходит к отверстию в замке.
Наиболее эффективная активность ферментов, как, впрочем, и всех белков, отмечается лишь в нормальных естественных условиях и зависит от конкретных обстоятельств.
- Температуры — многие из ферментов проявляют активность лишь при определенных температурных показателях. К примеру, каталитическая активность (при среднем значении повышенной температуры до 50 С) увеличивается вдвое при каждом повышении температуры на 10 С. Но если температура превысит среднестатистическое значение, молекулярная структура белка нарушается и активность ферментативных реакций снижается.
- Определенного значения водородного показателя (рН), который индивидуален для каждого энзима и обеспечивает развитие его максимальной активности.
- Концентрации. Зависимости ферментативной реакции от количественной концентрации фермента и субстрата.
- Специфичности. Все энзимы специфичны к своему конкретному субстрату и катализируют, как правило, лишь одну определенную реакцию.
Именно ферментативная специфичность и тип катализирующей реакции лежат в основе классификации ферментов.
Классификация ферментов
Изначально многие ферменты носили упрощенные названия, не связанные часто с типом катализируемых реакций. Лишь в середине прошлого столетия была разработана и предложена систематическая номенклатура (что это такое?) и классификация ферментов на шесть главных классов.
Почти 3000 ферментов были распределены с учетом реакционной и субстратной составляющей и принципа катализирующего действия.
- Ферменты, входящие в класс оксидоредуктазы, катализируют различные окислительно-восстановительные реакции.
- Энзимы класса трансферазы ускоряют процессы переноса большинства функциональных кислотных группировок.
- Принадлежность к классу гидролазы характеризуется способностью расщепления веществ, состоящих из атомов различных химических соединений посредством обязательного наличия воды.
- Катализаторы группы лиазы расщепляют вещества без наличия жидкости, участвуют в процессах разрыва или присоединения веществ с кратными связями.
- Ферменты, относящиеся к группе изомеразы, обладают способностью превращения одних веществ в другие.
- Белковые фракции лигазы способны ускорять синтез различных сложных веществ (неорганических и органических групп) из простых веществ.
Для удобства пользования длинные названия ферментов заменили на более короткое рабочее обозначение, с опознавательным окончанием – аза, включающее название субстрата и тип ускоряемой реакции. Всем ферментам был присвоен классификационный шифр – КФ, включающий 4 цифры.
Первая – обозначает принадлежность к классу. Две последующих определяют тип подкласса и подподкласса. Последняя – порядковый номер элемента в определенном подклассе (к примеру, дегидрогеназа – КФ 1.3 99.3).
Практическая значимость энзимов
Практическую значимость ферментов трудно переоценить. Они применяются практически везде.
Используются для изготовления колбас, консервов, сыров и копченостей. Применяются для обработки зерновых культур и приготовления кормов. В кожевенной промышленности смягчают кожу. Являются составляющим компонентом чистящих средств, участвуют в огромном количестве химических процессов в различных производственных областях.
В медицине служат своеобразным диагностическим маркером развития патологических процессов – дисбаланс и признаки активности энзимов способствуют распознаванию природы различных заболеваний в организме.
Существование всего живого на земле обеспечивают процессы биохимических реакций с участием ферментативного катализа. Ферменты по праву считают основным источником здоровья и жизни любых живых организмов.
Автор статьи: детский врач-хирург Ситченко Виктория Михайловна
Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru
Подборки по теме
- Вопросы и ответы
- Использую для заработка
- Полезные онлайн-сервисы
- Описание полезных программ
Использую для заработка
- ВоркЗилла — удаленная работа для всех
- Анкетка — платят за прохождение тестов
- Etxt — платят за написание текстов
- Кьюкоммент — биржа комментариев
- Поиск лучшего курса обмена
- 60сек — выгодный обмен криптовалют
- Толока — заработок для всех в Яндексе
- Бинанс — надёжная биржа криптовалют
- ВкТаргет — заработок в соцсетях (ВК, ОК, FB и др.)
- Общие свойства ферментов
- Классификация
- Пищеварительные ферменты
- Роль заместительной терапии препаратом «Микразим»
Жизнь любого организма возможна благодаря протекающим в нем процессам обмена веществ. Этими реакциями управляют природные катализаторы, или ферменты. Другое название этих веществ – энзимы. Термин «ферменты» происходит от латинского fermentum, что означает «закваска». Понятие появилось исторически при изучении процессов брожения.
Рис. 1 — Брожение с использованием дрожжей – типичный пример ферментативной реакции
Человечество давно пользуется полезными свойствами этих ферментов. Например, уже много веков из молока с помощью сычужного фермента делают сыр.
Ферменты отличаются от катализаторов тем, что действуют в живом организме, тогда как катализаторы – в неживой природе. Отрасль биохимии, которая изучает эти важнейшие для жизни вещества, называется энзимологией.
Общие свойства ферментов
Ферменты представляют собой молекулы белковой природы, которые взаимодействуют с различными веществами, ускоряя их химическое превращение по определенному пути. При этом они не расходуются. В каждом ферменте есть активный центр, присоединяющийся к субстрату, и каталитический участок, запускающий ту или иную химическую реакцию. Эти вещества ускоряют протекающие в организме биохимические реакции без повышения температуры.
Основные свойства ферментов:
- специфичность: способность фермента действовать только на специфический субстрат, например, липазы – на жиры;
- каталитическая эффективность: способность ферментативных белков ускорять биологические реакции в сотни и тысячи раз;
- способность к регуляции: в каждой клетке выработка и активность ферментов определяется своеобразной цепью превращений, влияющей на способность этих белков вновь синтезироваться.
Роль ферментов в организме человека невозможно переоценить. В то время, когда еще только открыли структуру ДНК, говорили, что один ген отвечает за синтез одного белка, который уже определяет какой-то определенный признак. Сейчас это утверждение звучит так: «Один ген – один фермент – один признак». То есть без активности ферментов в клетке жизнь не может существовать.
Классификация
В зависимости от роли в химических реакциях, различаются такие классы ферментов:
Классы | Особенности |
Оксиредуктазы | Катализируют окисление своих субстратов, перенося электроны или атомы водорода |
Трансферазы | Участвуют в переносе химических групп из одного вещества в другое |
Гидролазы | Расщепляют крупные молекулы на более мелкие, добавляя к ним молекулы воды |
Лиазы | Катализируют расщепление молекулярных связей без процесса гидролиза |
Изомеразы | Активируют перестановку атомов в молекуле |
Лигазы (синтетазы) | Образуют связи с атомами углерода, используя энергию АТФ. |
В живом организме все ферменты делятся на внутри- и внеклеточные. К внутриклеточным относятся, например, ферменты печени, участвующие в реакциях обезвреживания различных веществ, поступающих с кровью. Они обнаруживаются в крови при повреждении органа, что помогает в диагностике его заболеваний.
Внутриклеточные ферменты, которые являются маркерами повреждения внутренних органов:
- печень – аланинаминотрансефраза, аспартатаминотрансфераза, гамма-глютамилтранспептидаза, сорбитдегидрогеназа;
- почки – щелочная фосфатаза;
- предстательная железа – кислая фосфатаза;
- сердечная мышца – лактатдегидрогеназа
Внеклеточные ферменты выделяются железами во внешнюю среду. Основные из них секретируются клетками слюнных желез, желудочной стенки, поджелудочной железы, кишечника и активно участвуют в пищеварении.
Пищеварительные ферменты
Пищеварительные ферменты – это белки, которые ускоряют расщепление крупных молекул, входящих в состав пищи. Они разделяют такие молекулы на более мелкие фрагменты, которые легче усваиваются клетками. Основные типы пищеварительных ферментов – протеазы, липазы, амилазы.
Основная пищеварительная железа – поджелудочная. Она вырабатывает большинство этих ферментов, а также нуклеаз, расщепляющих ДНК и РНК, и пептидаз, участвующих в образовании свободных аминокислот. Причем незначительное количество образующихся ферментов способно «обработать» большой объем пищи.
При ферментативном расщеплении питательных веществ выделяется энергия, которая расходуется для процессов обмена веществ и жизнедеятельности. Без участия ферментов, подобные процессы происходили бы слишком медленно, не обеспечивая организм достаточным энергетическим запасом.
Кроме того, участие ферментов в процессе пищеварения обеспечивает распад питательных веществ до молекул, способных проходить через клетки кишечной стенки и поступать в кровь.
Амилаза
Амилаза вырабатывается слюнными железами. Она действует на крахмал пищи, состоящий из длинной цепи молекул глюкозы. В результате действия этого фермента образуются участки, состоящие из двух соединенных молекул глюкозы, то есть фруктоза, и другие короткоцепочечные углеводы. В дальнейшем они метаболизируются до глюкозы в кишечнике и оттуда всасываются в кровь.
Слюнные железы расщепляют только часть крахмала. Амилаза слюны активна в течение короткого времени, пока пища прожевывается. После попадания в желудок фермент инактивируется его кислым содержимым. Большая часть крахмала расщепляется уже в 12-перстной кишке под действием панкреатической амилазы, вырабатываемой поджелудочной железой.
Рис. 2 — Амилаза начинает расщепление крахмала
Короткие углеводы, образовавшиеся под действием панкреатической амилазы, попадают в тонкий кишечник. Здесь с помощью мальтазы, лактазы, сахаразы, декстриназы они расщепляются до молекул глюкозы. Нерасщепляющаяся ферментами клетчатка выводится из кишечника с каловыми массами.
Протеазы
Белки или протеины — существенная часть человеческого рациона. Для их расщепления необходимы ферменты – протеазы. Они различаются по месту синтеза, субстратам и другим характеристикам. Некоторые из них активны в желудке, например, пепсин. Другие вырабатываются поджелудочной железой и активны в просвете кишечника. В самой железе выделяется неактивный предшественник фермента – химотрипсиноген, который начинает действовать только после смешивания с кислым пищевым содержимым, превращаясь в химотрипсин. Такой механизм помогает избежать самоповреждения протеазами клеток поджелудочной железы.
Рис. 3 — Ферментативное расщепление белков
Протеазы расщепляют пищевые белки на более мелкие фрагменты – полипептиды. Ферменты – пептидазы разрушают их до аминокислот, которые усваиваются в кишечнике.
Липазы
Пищевые жиры разрушаются ферментами-липазами, которые также вырабатываются поджелудочной железой. Они расщепляют молекулы жира на жирные кислоты и глицерин. Такая реакция требует наличия в просвете 12-перстной кишки желчи, образующейся в печени.
Рис. 4 — Ферментативный гидролиз жиров
Роль заместительной терапии препаратом «Микразим»
Для многих людей с нарушением пищеварения, прежде всего с заболеваниями поджелудочной железы, назначение ферментов обеспечивает функциональную поддержку органа и ускоряет процессы выздоровления. После купирования приступа панкреатита или другой острой ситуации прием ферментов можно прекратить, так как организм самостоятельно восстанавливает их секрецию.
Длительный прием ферментативных препаратов необходим лишь при тяжелой внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы.
Одним из наиболее физиологичных по своему составу является препарат «Микразим». В его состав входят амилаза, протеазы и липаза, содержащиеся в панкреатическом соке. Поэтому нет необходимости отдельно подбирать, какой фермент нужно использовать при разнообразных болезнях этого органа.
Показания для использования этого лекарства:
- хронический панкреатит, муковисцидоз и другие причины недостаточной секреции ферментов поджелудочной железы;
- воспалительные заболевания печени, желудка, кишечника, особенно после операций на них, для более быстрого восстановления пищеварительной системы;
- погрешности в питании;
- нарушение функции жевания, например, при стоматологических заболеваниях или малоподвижности пациента.
Прием пищеварительных ферментов с заместительной целью помогает избежать вздутия живота, жидкого стула, болей в животе. Кроме того, при тяжелых хронических заболеваниях поджелудочной железы Микразим полностью принимает на себя функцию по расщеплению питательных веществ. Поэтому они могут беспрепятственно усваиваться в кишечнике. Это особенно важно для детей, страдающих муковисцидозом.
Важно: перед применением ознакомьтесь с инструкцией или проконсультируйтесь с лечащим врачом.