Преподаватель химии и биологии Коновалова Л. В.

ФЕРМЕНТЫ ( ФЕРМЕНТЫ (от лат. fermentum брожение, закваска) – это энзимы, специфические белки, увеличивающие скорость протекания химических реакций в клетках всех живых организмов. Все ферменты представляют собой глобулярные белки.

ФЕРМЕНТЫ ПРОТЕИНЫПРОТЕИДЫ Белковая часть (апофермент) Небелковая часть (кофермент)

Составные ферменты: белковая часть обеспечивает связывание субстрата, а катализ осуществляют небелковые соединения, называемые коферментом (кофактором, простетической группой). Белковая часть такого фермента называется апоферментом, а активный фермент (комплекс апофермента и кофермента) холоферментом.

* Механизм действия ферментов * Изучил немецкий ученый Эмиль Фишер. Он высказал гипотезу (1880), согласно которой субстрат подходит активному центру фермента как «ключ к замку»

* Свойства ферментов Будучи белками, ферменты обладают всеми их свойствами. Но у них есть и ряд специфических качеств, тоже вытекающих из их белковой природы: * 1) Специфичность - каждойый из них действует только на одну реакцию (например, уреаза расщепляет только мочевину)

Свойства ферментов * 2) Высокая эффективность действия. Ферменты могут ускорять реакцию в раз. В среднем ферменты способны катализировать около 1000 реакций в секунду. Без катализаторов реакции протекали бы в миллионы раз медленнее. * 3) Термолабильность – действие в определённых температурных пределах. Для действия большинства ферментов теплокровных животных наиболее благоприятной температурой является o С. * 4) Зависимость их действия от значения рН среды.

Среда Значение pH Возможные отклонения Желудочный сок Желчь печеночная Желчь пузырная Кровь Моча Пот Слезная жидкость Слюна Спинномозговая жидкость Сок верхнего отдела толстого кишечника Сок поджелудочной железы Сок тонкого кишечника 1,7 7,4 6,8 7,4 5,8 7,4 7,7 6,8 7,6 6,1 8,8 6,5 0,9-2,0 6,2-8,5 5,6-8,0 7,25-7,44 5,0-6,5 4,2-7,8 7,6-7,8 5,6-7,9 7,4-7,8 - 8,6-9 5,1-7,1

Признаки сравнения Неорганические катализаторы Ферменты 1. Химическая природа Низкомолекулярные вещества, образованные 1 или несколькими элементами. Белки – высокомолекулярные полимеры 2. Селективность Низкая, универсальный kat – Pt ускоряет множ. реакций. Высокая. На каждойую р-цию нужен свой фермент. 3. Оптимум pH Сильнокислая или щелочная Небольшой интервал, у каждой. органа – свой. 4. Интервалы температуры Очень широкие.35 – 42 градуса, затем денатурируют. 5. Изменение структуры kat в ходе реакции Изменяется незначительно, или не изменяется вовсе. Сильно изменяются и восстанавливаются в исходную структуру по окончании реакции. 6. Увеличение скорости реакции. В 100 – раз От 10 в 8 степени до 10 в 12 степени раз.

* Получение ферментов Обычно ферменты выделяют из тканей животных, растений, клеток и культуральных жидкостей микроорганизмов, биологических жидкостей (кровь, лимфа и др.). Для получения некоторых труднодоступных ферментов используются методы генетической инженерии.

* Названия ферментов производят от названий субстратов, на которые они действуют, по схеме: тип катализируемой данным ферментом реакции + название одного из продуктов реакции (или одного из ее участников) с прибавлением окончания -аза.

Классы ферментов Катализируемая реакция Примеры ферментов или их групп Оксидоредуктазы Перенос атомов водорода или электронов от одного вещества к другому. Дегидрогеназа, оксидаза Трансферазы Перенос определенной группы атомов -метильной, ацильной,фосфатной или аминогруппы-одного вещества к другому Трансаминаза, киназа Гидролазы Реакции гидролиза Липаза,амилаза,пептидаза Лиазы Негидролитическое присоединение к субстрату или отщепление от него группы атомов. При этом могут разрываться связи С-С, C-N, C-O или C-S Декарбоксилаза, фумараза,альдолаза Изомеразы Внутримолекулярная перестройка Изомераза, мутаза Лигазы Соединение двух молекул в результате образования новых связей, сопряженное с распадом АТФ Синтетаза

В организме человека насчитывается около 3000 различных ферментов, причём, в одной клетке печени их содержится не менее пятидесяти, и срабатывают они миллион раз за одну секунду!

Ферменты (или энзимы), осуществляя обмен веществ, представляют собой основу существования любого организма. Лишь ферменты способны управлять сложнейшими процессами разрушения и синтеза новых веществ. Любая химическая и биологическая реакция, протекающая в нашем организме, требует непременного участия энзимов. Ферменты принимают участие в слуховом и зрительном восприятии, они играют важную роль в пищеварении, а также процессах очищения организма. Обновление клеточного состава крови, костей, кожи всё это и многое другое целиком определяется активностью энзимов. От них зависит функциональное состояние защитной системы организма, которая препятствует проникновению инфекции, обезвреживает яды и удаляет продукты жизнедеятельности клеток.

* Отсутствие или снижение активности какого-либо фермента (нередко и избыточная активность) у человека приводит к развитию заболеваний (энзимопатий) или гибели организма. Так, передаваемое по наследству заболевание детей галактоземия (приводит к умственной отсталости) развивается вследствие нарушения синтеза фермента, ответственного за превращение галактозы в легко усваиваемую глюкозу.

* Причиной другого наследственного заболевания фенилкетонурии, сопровождающегося расстройством психической деятельности, является потеря клетками печени способности синтезировать фермент, катализирующий превращение аминокислоты фенилаланина в тирозин. * Определение активности многих ферментов в крови, моче, спинно-мозговой, семенной и других жидкостях организма используется для диагностики ряда заболеваний. С помощью такого анализа сыворотки крови возможно обнаружение на ранней стадии инфаркта миокарда, вирусного гепатита, панкреатита, нефрита и других заболеваний.

* У многих людей встречается недостаточность пищеварительных ферментов, которая вызывает непереносимость некоторых пищевых продуктов и пищевую несовместимость. Это может быть как врожденное, так и приобретенное явление. Врожденная недостаточность ферментов передается по наследству и является генетической особенностью организма. Приобретенная возникает в результате воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды или перенесенных заболеваний.

* Симптомы ферментной недостаточности: * постоянная прибавка в весе; * хроническая усталость; * раздражительность; * сонливость после еды; * дефицит веса; * головные боли (не связанные с простудой); * мышечные боли (не связанные с простудой или физическими нагрузками); * боли в суставах (не связанные с простудой или физическими нагрузками); * * темные круги под глазами; * мешки под глазами; * угревая сыпь; * кожная сыпь; * запоры; * поносы; * чувство дискомфорта в животе; * изжога, отрыжка; * заложенность носа (не связанная с простудой); * отеки

Даёт прекрасные результаты в лечении многих хронических заболеваний, в частности, гепатита и цирроза печени, заболеваний почек, молочных желез и др.

* Применение ферментов Ферментативные процессы являются основой многих производств: хлебопечения, виноделия, пивоварения, сыроделия, производства спирта, чая, уксуса. * Ферментативные процессы являются основой многих производств: хлебопечения, виноделия, пивоварения, сыроделия, производства спирта, чая, уксуса.

* Каталаза широко применяется в пищевой и резиновой промышленности, а расщепляющие полисахариды целлюлазы и пептидазы для осветления фруктовых соков

С помощью ферментов получают лекарственные препараты и сложные химические соединения.

* В последние годы ферменты стали составной частью стиральных порошков. В составе порошка они выполняют те же действия, которые осуществляют в нашем организме: расщепляют жиры, белки и другие вещества, то есть удалять пятна майонеза и вина, яиц и крови, краску и пот. Стиральные порошки с ферментами действительно лучше отстирывают пятна, но только при температуре не выше 50ºС (ферменты не выдерживают высокой температуры).

* Умирал старый араб. Все его богатство состояло из 17 прекрасных белых верблюдов. Он собрал своих сыновей и объявил им свою последнюю волю: «Мой старший сын, опора семьи, должен получить после моей смерти половину верблюдов. Среднему сыну я завещаю треть всех верблюдов. Но и мой младший, любимый сын должен получить свою долю одну девятую часть стада». Сказав это, старый араб умер. Похоронив отца, три брата стали делить верблюдов. Но исполнить волю отца они не смогли: невозможно было разделить 17 верблюдов ни пополам, ни на три части, ни на девять частей. Но тут через пустыню проходил дервиш. Бедный, как все ученые, он вел с собой черного облезлого верблюда, нагруженного книгами. Братья обратились к нему за помощью. И дервиш сказал: «Выполнить волю вашего отца очень просто. Я дарю вам моего верблюда, а вы попробуйте разделить наследство». У братьев оказалось 18 верблюдов, и все разрешилось. Старший сын получил половину верблюдов – 9, средний – треть стада – 6 и младший сын получил свою долю – двух верблюдов. Но 9, 6 и 2 дают 17, и после дележа оказался лишний верблюд старый облезлый верблюд ученого. И дервиш сказал: «Отдайте мне назад моего верблюда за то, что я помог разделить вам наследство, а то мне придется самому тащить книги через пустыню». Вот этот черный верблюд и подобен ферменту. Он сделал возможным такой процесс, который без него был бы немыслим, а сам остался без изменений. Это действительно основное свойство ферментов, да и вообще всякого катализатора. Ферменты – это прежде всего катализаторы.

* 1. Что такое ферменты? 2. Перечислите свойства ферментов. 3. В чем выражается специфичность ферментов? 4. Что лежит в основе механизма взаимодействия субстрата и фермента? 5. Каковы принципы номенклатуры ферментов? 6. Назовите классы ферментов и укажите реакции, которые они катализируют. 7. В чем сходство и отличие фермента и гормона?

* 1) Пищеварительные ферменты: их классификация и значение. * 2) Энзимотерапия. * 3) Энзимопатии.

* 1. Ферменты – это катализаторы: а) углеводной природы; б) белковой природы; в) неорганической природы; г) липидной природы. * 2. Ферменты проявляют наибольшую активность при температуре: а) 18˚С; б) 26˚С; в) 36˚С; г) 56˚С.

* 3. Для ферментов кожи оптимальное значение pH среды равно: а) 5,5; б) 2,3; в) 7; г) 8,3. * 4. В этой отрасли промышленности ферменты не используют: а) пищевая; б) косметическая; в) фармакология; г) металлургическая. * 5. Участок молекулы фермента, отвечающий за присоединение вещества: а) каталитический центр; б) субстратный центр; в) аллостерический центр; г) активный центр.

* 1 – Б; * 2 – В; * 3 – А; * 4 – Г; * 5 – Г.

Число правильных ответов Вывод 5 Тему усвоил 4 Тему усвоил достаточно 3 Тему усвоил плохо 2 Тему не усвоил

* Ресурсы интернет