Fermenti: kā viņi strādā un ko dara
Fermenti palīdz paātrināt ķīmiskās reakcijas cilvēka ķermenī. Viņi saistās ar molekulām un maina tās īpašos veidos. Starp tūkstošiem citu lomu tie ir būtiski elpošanai, pārtikas, muskuļu un nervu darbības sagremošanai.
Šajā rakstā mēs paskaidrosim, kas ir ferments, kā tas darbojas, un sniegsim dažus izplatītākos fermentu piemērus cilvēka ķermenī.
Pamati
Fermenti tiek veidoti no olbaltumvielām, kas salocītas sarežģītās formās; tie atrodas visā ķermenī.
Ķīmiskās reakcijas, kas mūs uztur dzīvus, - mūsu vielmaiņa - paļaujas uz fermentu veikto darbu.
Fermenti paātrina (katalizē) ķīmiskās reakcijas; dažos gadījumos fermenti var izraisīt ķīmisku reakciju miljoniem reižu ātrāk nekā tas būtu bijis bez tā.
Substrāts saistās ar fermenta aktīvo vietu un tiek pārveidots par produktiem. Kad produkti atstāj aktīvo vietu, ferments ir gatavs piestiprināties pie jauna substrāta un atkārtot procesu.
Ko dara fermenti?
Gremošanas sistēma - fermenti palīdz ķermenim sadalīt lielākas sarežģītas molekulas mazākās molekulās, piemēram, glikozē, lai organisms varētu tās izmantot kā degvielu.
DNS replikācija - katra jūsu ķermeņa šūna satur DNS. Katru reizi, kad šūna dalās, šī DNS ir jākopē. Fermenti palīdz šajā procesā, attinot DNS spoles un kopējot informāciju.
Aknu enzīmi - aknas noārda toksīnus organismā. Lai to izdarītu, tas izmanto virkni enzīmu.
Kā darbojas fermenti
Modelis “atslēga un atslēga” pirmo reizi tika piedāvāts 1894. gadā. Šajā modelī fermenta aktīvā vieta ir noteikta forma, un tajā derēs tikai substrāts, piemēram, slēdzene un atslēga.
Šis modelis tagad ir atjaunināts un tiek saukts par induced-fit modeli.
Šajā modelī aktīvā vieta mijiedarbojas ar substrātu, mainot formu. Kad substrāts ir pilnībā nofiksēts un atrodas precīzā stāvoklī, var sākties katalīze.
Ideāli apstākļi
Fermenti var darboties tikai noteiktos apstākļos.Lielākā daļa cilvēka ķermeņa fermentu vislabāk darbojas aptuveni 37 ° C temperatūrā - ķermeņa temperatūrā. Zemākā temperatūrā tie joprojām darbosies, bet daudz lēnāk.
Līdzīgi fermenti var darboties tikai noteiktā pH diapazonā (skābā / sārmainā). Viņu izvēle ir atkarīga no tā, kur tie atrodas ķermenī. Piemēram, fermenti zarnās vislabāk darbojas pie 7,5 pH, turpretī kuņģa fermenti vislabāk darbojas ar pH 2, jo kuņģis ir daudz skābāks.
Ja temperatūra ir pārāk augsta vai vide ir pārāk skāba vai sārmaina, ferments maina formu; tas maina aktīvās vietas formu tā, lai substrāti nevarētu ar to saistīties - ferments ir kļuvis denaturēts.
Kofaktori
Daži fermenti nevar darboties, ja tiem nav pievienota specifiska olbaltumvielu molekula. Tos sauc par kofaktoriem. Piemēram, karboanhidrāze, ferments, kas palīdz uzturēt ķermeņa pH līmeni, nevar darboties, ja tā nav pievienota cinka jonam.
Aizkavēšana
Lai nodrošinātu ķermeņa sistēmu pareizu darbību, dažreiz fermenti ir jāpalēnina. Piemēram, ja ferments ražo pārāk daudz produkta, ir jābūt iespējai samazināt vai apturēt ražošanu.
Fermentu darbību var kavēt vairākos veidos:
Konkurējošie inhibitori - molekula bloķē aktīvo vietu tā, lai substrātam būtu jākonkurē ar inhibitoru, lai pievienotos fermentam.
Nekonkurējošie inhibitori - molekula saistās ar fermentu kaut kur citur, nevis aktīvajā vietā, un samazina tā efektīvo darbību.
Nekonkurētspējīgi inhibitori - inhibitors saistās ar fermentu un substrātu pēc tam, kad tie ir saistīti viens ar otru. Produkti no aktīvās vietas iziet mazāk viegli, un reakcija palēninās.
Neatgriezeniski inhibitori - neatgriezenisks inhibitors saistās ar fermentu un neatgriezeniski to deaktivizē.
Specifisko enzīmu piemēri
Cilvēka ķermenī ir tūkstošiem fermentu, šeit ir tikai daži piemēri:
- Lipāzes - fermentu grupa, kas palīdz sagremot taukus zarnās.
- Amilāze - palīdz mainīt cieti cukuros. Amilāze ir atrodama siekalās.
- Maltāze - atrodama arī siekalās; sadala cukura maltozi glikozē. Maltoze ir atrodama tādos pārtikas produktos kā kartupeļi, makaroni un alus.
- Tripsīns - atrodams tievajās zarnās, sadalot olbaltumvielas aminoskābēs.
- Laktāze - atrodama arī tievajās zarnās, sašķeļ laktozi, pienā esošo cukuru, glikozē un galaktozē.
- Acetilholīnesterāze - noārda neirotransmiteru acetilholīnu nervos un muskuļos.
- Helikase - atšķetina DNS.
- DNS polimerāze - sintezē DNS no dezoksiribonukleotīdiem.
Īsumā
Fermentiem ir milzīga loma cilvēka ķermeņa ikdienas darbībā. Saistoties ar savienojumiem un mainot tos, tie ir vitāli nepieciešami gremošanas sistēmas, nervu sistēmas, muskuļu un daudz, daudz vairāk pareizai darbībai.
