სხვადასხვა ტიპის ფერმენტები

ფერმენტები ცოცხალ სისტემებში კრიტიკული ცილის მოლეკულებია, რომლებიც სინთეზირების შემდეგ ჩვეულებრივ არ გარდაიქმნება ზოგიერთ სხვაში სახის მოლეკულა, ისევე როგორც საჭმლის მომნელებელი და რესპირატორული პროცესების საწვავად მიღებული ნივთიერებები (მაგ., შაქრები, ცხიმები, მოლეკულური ჟანგბადი). ეს იმიტომ ხდება, რომ ფერმენტები არიან კატალიზატორები, რაც ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ ქიმიურ რეაქციებში თვითშეცვლის გარეშე, ოდნავ მოსწონს საჯარო დებატების მოდერატორი, რომელიც იდეალურია მონაწილეთა და აუდიტორიის დასკვნისკენ მიმავალი არგუმენტის პირობების კარნახით და არცერთი უნიკის დამატებით ინფორმაცია

გამოვლენილია 2000-ზე მეტი ფერმენტი და თითოეული მათგანი მონაწილეობს ერთ სპეციფიკურ ქიმიურ რეაქციაში. ამიტომ ფერმენტები სპეციფიკურია სუბსტრატისთვის. ისინი დაჯგუფებულია ნახევარ ათეულ კლასებში, იმ სახის რეაქციების საფუძველზე, რომლებშიც მონაწილეობენ.

ფერმენტები იძლევა რეაქციების დიდ რაოდენობას ორგანიზმში ჰომეოსტაზი, ან საერთო ბიოქიმიური ბალანსი. მაგალითად, ბევრი ფერმენტი საუკეთესოდ მოქმედებს pH (მჟავიანობა) დონეზე, რომელიც pH ნორმაში ინარჩუნებს pH– ს, რომელიც 7 – ის ფარგლებშია (ანუ არც ტუტე და არც მჟავე). სხვა ფერმენტები საუკეთესოდ ფუნქციონირებენ დაბალ pH– ზე (მაღალი მჟავიანობა) მათი გარემოს მოთხოვნილებების გამო; მაგალითად, კუჭის შიგნით, სადაც მოქმედებს ზოგიერთი საჭმლის მომნელებელი ფერმენტი, ძალიან მჟავეა.

ფერმენტები მონაწილეობენ პროცესებში, დაწყებული სისხლის შედედებიდან, დნმ-ის სინთეზამდე და საჭმლის მონელებამდე. ზოგი მხოლოდ უჯრედებში გვხვდება და მონაწილეობს მცირე მოლეკულების მონაწილეობით პროცესებში, მაგალითად, გლიკოლიზი; სხვები პირდაპირ ნაწლავში გამოიყოფა და მოქმედებენ ნაყარ მასალებზე, მაგალითად, გადაყლაპავ საკვებზე.

იმის გამო, რომ ფერმენტები საკმაოდ მაღალი მოლეკულური მასების ცილებია, მათ თითოეულს აქვს მკაფიო სამგანზომილებიანი ფორმა. ეს განსაზღვრავს სპეციფიკურ მოლეკულებს, რომლებზეც ისინი მოქმედებენ. გარდა იმისა, რომ დამოკიდებულია pH- ზე, ფერმენტების უმეტესობის ფორმა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, რაც ნიშნავს, რომ ისინი საუკეთესოდ ფუნქციონირებენ საკმაოდ ვიწრო ტემპერატურულ დიაპაზონში.

ფერმენტების უმეტესობა მუშაობს აქტივაციის ენერგია ქიმიური რეაქციის. ზოგჯერ, მათი ფორმა რეაქტიულებს ფიზიკურად უახლოვდება სტილში, ალბათ სპორტული გუნდის მწვრთნელის ან სამუშაო ჯგუფის მენეჯერის მიზანია დავალების უფრო სწრაფად შესრულება. ითვლება, რომ როდესაც ფერმენტები უკავშირდებიან რეაქტიულს, მათი ფორმა იცვლება ისე, რომ დესტაბილიზაციას ახდენს რეაქტიულზე და უფრო მგრძნობიარე ხდება ნებისმიერი რეაქციის ქიმიური ცვლილების მიმართ.

რეაქციებს, რომლებიც შეიძლება გაგრძელდეს ენერგიის შეტანის გარეშე, ეწოდება ეგზოთერმული რეაქციები. ამ რეაქციებში, რეაქციის დროს წარმოქმნილ პროდუქტებს, ან ქიმიკატს (ებ) ს, აქვთ დაბალი ენერგიის დონე, ვიდრე ქიმიკატები, რომლებიც რეაქციის შემადგენლობაში შედიან. ამ გზით, მოლეკულები, წყლის მსგავსად, "ეძებენ" საკუთარ (ენერგეტიკულ) დონეს; ატომები "ამჯობინებენ" იყვნენ უფრო დაბალი საერთო ენერგიის კომპონენტებში, ისევე როგორც წყალი მიედინება დაღმართზე და ხელმისაწვდომი ყველაზე დაბალი ფიზიკური წერტილია. ამ ყველაფრის აწყობაში ნათელია, რომ ეგზოთერმული რეაქციები ყოველთვის ბუნებრივად მიმდინარეობს.

ამასთან, ის ფაქტი, რომ რეაქცია შეყვანის გარეშეც მოხდება, არაფერს ამბობს იმის შესახებ, თუ რა ტემპით მოხდება ეს. თუ ორგანიზმში შეყვანილი ნივთიერება ბუნებრივად შეიცვლება ორი წარმოებული ნივთიერებით, რომლებსაც შეიძლება ემსახურებოდეს უჯრედული ენერგიის პირდაპირი წყაროები, ეს კარგს გამოდგება, თუ რეაქციას ბუნებრივია საათები ან დღე სჭირდება სრული ასევე, მაშინაც კი, როდესაც პროდუქციის მთლიანი ენერგია უფრო მაღალია, ვიდრე რეაქტიული ნივთიერებები, ენერგიის გზა არ არის გრაფიკის დაღმართის გლუვი ფერდობზე; ამის ნაცვლად, პროდუქტმა უნდა მიაღწიოს ენერგიის უფრო მაღალ დონეს, ვიდრე ის, რომლითაც ისინი დაიწყეს, რათა მათ შეძლონ "კეფის გადალახვა" და რეაქცია შეიძლება გაგრძელდეს. ენერგიის ეს საწყისი ინვესტიცია რეაქციებში, რომელიც პროდუქციის სახით იხდის, არის აღნიშნული აქტივაციის ენერგია, ან ე_ა.

ადამიანის სხეული მოიცავს ფერმენტების ექვს მთავარ ჯგუფს ან კლასს.

ოქსიდორედუქტაზები აძლიერებს დაჟანგვის და შემცირების რეაქციებს. ამ რეაქციებში, რომლებსაც რედოქს რეაქციებს უწოდებენ, ერთ-ერთი რეაქტივი იძლევა ელექტრონულ წყვილს, რომელსაც სხვა რეაქტივი იძენს. როგორც ამბობენ, ელექტრონის წყვილის დონორი იჟანგება და მოქმედებს როგორც შემამცირებელი საშუალება, ხოლო ელექტრონის წყვილის მიმღებს ამცირებენ დაჟანგვის საშუალებას უწოდებენ. ამის დაყენების უფრო მარტივი გზაა ის, რომ ამ სახის რეაქციებში ჟანგბადის ატომები, წყალბადის ატომები ან ორივე გადაადგილდება. მაგალითები მოიცავს ციტოქრომ ოქსიდაზას და ლაქტატდეჰიდროგენაზას.

ტრანსფერები სიჩქარე ატომების ჯგუფების, მაგალითად, მეთილის (CH) გადატანის გასწვრივ₃), აცეტილი (CH₃CO) ან ამინო (NH)₂) ჯგუფები, ერთი მოლეკლიდან მეორე მოლეკულაში. აცეტატ კინაზა და ალანინ დეამინაზა ტრანსფერაზების მაგალითებია.

ჰიდროლაზები დააჩქაროს ჰიდროლიზის რეაქციები. ჰიდროლიზის რეაქციები იყენებენ წყალს (H₂ო) მოლეკულაში ბმის გაყოფა ორი ქალიშვილი პროდუქტის შესაქმნელად, როგორც წესი, წყლისგან ერთ პროდუქტზე –OH (ჰიდროქსილის ჯგუფი) და სხვაზე ცალკეული –H (წყალბადის ატომი) დადებით. ამასობაში, -H და -OH კომპონენტებით გადაადგილებული ატომებისგან წარმოიქმნება ახალი მოლეკულა. საჭმლის მომნელებელი ფერმენტები ლიპაზა და სუკრაზა არის ჰიდროლაზები.

ლიაზები გაძლიერდეს ორმაგი ბმაში ერთი მოლეკულური ჯგუფის დამატების სიჩქარე ან ახლომდებარე ატომებიდან ორი ჯგუფის მოცილება ორმაგი ბმის შესაქმნელად. ეს მოქმედებს ჰიდროლაზების მსგავსად, გარდა იმ შემთხვევისა, რომ მოცილებული კომპონენტი არ არის გადაადგილებული წყლის ან წყლის ნაწილის მიერ. ფერმენტების ამ კლასში შედის ოქსალატ დეკარბოქსილაზა და იზოციტრატ ლიაზი.

იზომერაზებს დააჩქარეთ იზომერიზაციის რეაქციები. ეს არის რეაქციები, რომელშიც შენარჩუნებულია რეაქტივის ყველა ორიგინალური ატომი, მაგრამ გადანაწილდება და წარმოქმნის რეაქტივის იზომერს. (იზომერები არის იგივე ქიმიური ფორმულის მქონე მოლეკულები, მაგრამ განსხვავებული შემადგენლობით.) მაგალითებში შედის გლუკოზა-ფოსფატის იზომერაზა და ალანინ რაცემაზა.

ლიგაზები (ასევე სინთეტაზებს უწოდებენ) აძლიერებს ორი მოლეკულის შეერთების სიჩქარეს. ისინი ამას ჩვეულებრივ ასრულებენ ადენოზინტრიფოსფატის (ATP) დაშლის შედეგად მიღებული ენერგიის გამოყენებით. ლიგაზების მაგალითებია აცეტილ- CoA სინთეტაზა და დნმ ლიგაზა.

ტემპერატურისა და pH ცვლილებების გარდა, სხვა ფაქტორებმა შეიძლება გამოიწვიოს ფერმენტის აქტივობის შემცირება ან გაჩერება. პროცესში, რომელსაც ალოსტერიულ ურთიერთქმედებას უწოდებენ, ფერმენტის ფორმა დროებით იცვლება, როდესაც მოლეკულა უკავშირდება მის ნაწილს მოშორებით რეაქტიულთან. ეს იწვევს ფუნქციის დაკარგვას. ზოგჯერ ეს სასარგებლოა, როდესაც პროდუქტი თავად წარმოადგენს ალოსტერიკურ ინჰიბიტორს, რადგან ეს ასეა როგორც წესი, რეაქციის ნიშანი იმ წერტილამდე მივიდა, სადაც დამატებითი პროდუქტი აღარ არის საჭიროა.

კონკურენტული ინჰიბირების დროს, ნივთიერება, რომელსაც მარეგულირებელი შემადგენლობა ეწოდება, რეაგირებს კონკურენციის ადგილისთვის. ეს არის იგივე, რაც ცდილობს ერთდროულად რამდენიმე სამუშაო გასაღების ერთ საკეტში ჩასმა. თუ ამ მარეგულირებელი ნაერთების საკმარისი რაოდენობა შეუერთდება არსებული ფერმენტის საკმარისად მაღალ რაოდენობას, იგი ანელებს ან ანელებს რეაქციის გზას. ეს შეიძლება სასარგებლო იყოს ფარმაკოლოგიაში, რადგან მიკრობიოლოგებს შეუძლიათ შექმნან ნაერთები, რომლებიც კონკურენციას უწევს სავალდებულოობას ბაქტერიული ფერმენტების საიტები, რაც ბაქტერიებისთვის გაცილებით რთულდება დაავადების გამოწვევა ან ადამიანის სხეულში გადარჩენა, პერიოდი

არაკონკურენტული ინჰიბიციის დროს, ინჰიბიტორული მოლეკულა უკავშირდება ფერმენტს აქტიური საიტისგან განსხვავებულ ადგილზე, ანალოგიურად, რაც ხდება ალოსტერიული ურთიერთქმედების დროს. შეუქცევადი ინჰიბირება ხდება მაშინ, როდესაც ინჰიბიტორი მუდმივად უკავშირდება ან მნიშვნელოვნად ამცირებს ფერმენტს, ისე, რომ მისი ფუნქცია ვერ აღდგება. ნერვული გაზი და პენიცილინი იყენებენ ამ ტიპის ინჰიბირებას, თუმცა მასიურად განსხვავებული მიზნები აქვთ.