Fermentlər bütün hüceyrə proseslərini davam etdirməyə kömək edən qlobal zülallardır. Bütün katalizatorlar kimi onlar da reaksiyanı geri qaytara bilməzlər, əksinə onu sürətləndirməyə xidmət edirlər.
Hüceyrədə fermentlərin lokalizasiyası
Hüceyrənin daxilində, adətən, fərdi fermentlər var və ciddi şəkildə müəyyən edilmiş orqanoidlərdə fəaliyyət göstərir. Fermentlərin lokalizasiyası birbaşa hüceyrənin bu hissəsinin adətən yerinə yetirdiyi funksiya ilə bağlıdır.
Demək olar ki, bütün qlikoliz fermentləri sitoplazmada yerləşir. Trikarboksilik turşu dövrünün fermentləri mitoxondrial matrisdədir. Hidrolizin aktiv maddələri lizosomlarda olur.
Heyvanların və bitkilərin ayrı-ayrı toxuma və orqanları təkcə fermentlərin çoxluğuna görə deyil, həm də fəaliyyətinə görə fərqlənir. Toxumaların bu xüsusiyyətindən klinikada müəyyən xəstəliklərin diaqnostikasında istifadə olunur.
Toxumalarda fermentlərin aktivliyində və dəstində yaşa bağlı xüsusiyyətlər də var. Onlar toxumaların differensasiyası zamanı embrion inkişafı zamanı ən aydın şəkildə görünür.
Ferment nomenklaturası
Bir neçə adlandırma sistemi var ki, onların hər biri fermentlərin xassələrini fərqli dərəcədə nəzərə alır.
- Qeyri-ciddi. Maddələrin adları təsadüfi olaraq verilir. Məsələn, pepsin (pepsis - "həzm", yunanca) və tripsin (tripsis - "nazik", yunanca)
- Rasional. Fermentin adı substratdan və "-ase" sonluğundan ibarətdir. Məsələn, amilaza nişastanın hidrolizini sürətləndirir (amilo - "nişasta", yunanca).
- Moskva. 1961-ci ildə 5-ci Beynəlxalq Biokimya Konqresində Ferment Nomenklaturası üzrə Beynəlxalq Komissiya tərəfindən qəbul edilmişdir. Maddənin adı substratdan və fermentin kataliz etdiyi (sürətləndirilmiş) reaksiyadan ibarətdir. Fermentlərin funksiyası bir qrup atomu bir molekuldan (substratdan) digərinə (akseptora) köçürməkdirsə, katalizatorun adına akseptorun kimyəvi adı daxildir. Məsələn, bir amin qrupunun alanindən 2-hidroksiqlutar turşusuna köçürülməsi reaksiyasında alanin: 2-oksoqlutarat aminotransferaza fermenti iştirak edir. Ad əks etdirir:
- substrat - alanin;
- qəbuledici - 2-oksoqlutar turşusu;
- bir amin qrupu reaksiyada ötürülür.
Beynəlxalq Komissiya bütün məlum fermentlərin siyahısını tərtib edib və daim yenilənir. Bu, yeni maddələrin kəşfi ilə bağlıdır.
Fermentlərin təsnifatı
Fermentləri qruplara bölməyin iki yolu var. Birincisi bu maddələrin iki sinfini təklif edir:
- sadə - yalnız proteindən ibarətdir;
- kompleks - tərkibində protein hissəsi (apoenzim) və koenzim adlanan qeyri-zülal hissəsi var.
Protein olmayan hissəyəkompleks ferment vitaminləri ehtiva edə bilər. Digər maddələrlə qarşılıqlı əlaqə aktiv mərkəz vasitəsilə baş verir. Bütün ferment molekulu prosesdə iştirak etmir.
Fermentlərin xassələri, digər zülallar kimi, strukturları ilə müəyyən edilir. Bundan asılı olaraq katalizatorlar yalnız reaksiyalarını sürətləndirirlər.
İkinci təsnifat üsulu maddələri fermentlərin funksiyasına görə bölür. Nəticə altı sinifdir:
- oksidoredüktaza;
- transferlər;
- hidrolazalar;
- izomeraz;
- lyases;
- liqalar.
Bunlar ümumi qəbul olunmuş qruplardır, onlar təkcə onların tərkibindəki fermentləri tənzimləyən reaksiya növlərinə görə fərqlənmirlər. Müxtəlif qrupların maddələri müxtəlif strukturlara malikdir. Buna görə də hüceyrədəki fermentlərin funksiyaları eyni ola bilməz.
Oksidoredüktazlar - redoks
Birinci qrup fermentlərinin əsas funksiyası redoks reaksiyalarının sürətləndirilməsidir. Xarakterik xüsusiyyət: elektronların və ya hidrogen atomlarının ilk substratdan son qəbulediciyə köçürüldüyü oksidləşdirici fermentlərin zəncirlərini yaratmaq qabiliyyəti. Bu maddələr reaksiyada iş prinsipinə və ya iş yerinə görə ayrılır.
- Aerob dehidrogenazlar (oksidazalar) elektronların və ya protonların birbaşa oksigen atomlarına köçürülməsini sürətləndirir. Anaeroblar eyni hərəkətləri yerinə yetirirlər, lakin elektronların və ya hidrogen atomlarının oksigen atomlarına köçürülməsi olmadan gedən reaksiyalarda.
- İlkindehidrogenazlar oksidləşmiş maddədən (ilkin substrat) hidrogen atomlarının çıxarılması prosesini katalizləyir. İkincili - hidrogen atomlarının ikincil substratdan çıxarılmasını sürətləndirir, onlar ilkin dehidrogenazdan istifadə etməklə əldə edilmişdir.
Başqa bir xüsusiyyət: çox məhdud koenzimlər dəsti (aktiv qruplar) olan ikikomponentli katalizatorlar olmaqla, onlar müxtəlif redoks reaksiyalarını sürətləndirə bilərlər. Bu, çoxlu sayda variantla əldə edilir: eyni koenzim müxtəlif apoenzimlərə qoşula bilər. Hər bir halda, öz xüsusiyyətləri ilə xüsusi oksidoreduktaza əldə edilir.
Bu qrupun fermentlərinin başqa bir funksiyası da var ki, onu da gözardı etmək olmaz - onlar enerjinin ayrılması ilə bağlı kimyəvi proseslərin gedişatını sürətləndirirlər. Belə reaksiyalara ekzotermik deyilir.
Transferazlar - daşıyıcılar
Bu fermentlər molekulyar qalıqların və funksional qrupların transfer reaksiyalarını sürətləndirmək funksiyasını yerinə yetirir. Məsələn, fosfofruktokinaz.
Köçürülən qrupa əsasən səkkiz katalizator qrupu fərqləndirilir. Gəlin onlardan bir neçəsinə nəzər salaq.
- Fosfotransferazlar - fosfor turşusu qalıqlarını köçürməyə kömək edir. Onlar təyinat yerinə görə alt siniflərə bölünürlər (spirt, karboksil və başqaları).
- Aminotransferazlar – amin turşularının transaminasiya reaksiyalarını sürətləndirir.
- Qlikosiltransferazlar - qlikosil qalıqlarını fosfor esteri molekullarından mono- və polisaxarid molekullarına köçürür. Reaksiyaları təmin edinbitki və heyvanlarda oliqo- və ya polisaxaridlərin parçalanması və sintezi. Məsələn, onlar saxaroza parçalanmasında iştirak edirlər.
- Asiltransferazlar karboksilik turşu qalıqlarını aminlərə, spirtlərə və amin turşularına köçürür. Acyl-coenzyme-A, asil qruplarının universal mənbəyidir. Onu asiltransferazaların aktiv qrupu hesab etmək olar. Sirkə turşusu asil ən çox tolere edilir.
Hidrolazlar - su ilə parçalanır
Bu qrupda fermentlər suyun iştirak etdiyi üzvi birləşmələrin parçalanması (daha az sintez) reaksiyaları üçün katalizator kimi çıxış edir. Bu qrupun maddələri hüceyrələrdə və həzm şirəsində olur. Mədə-bağırsaq traktında katalizatorların molekulları bir komponentdən ibarətdir.
Bu fermentlərin yeri lizosomlardır. Hüceyrədə fermentlərin qoruyucu funksiyalarını yerinə yetirirlər: membrandan keçən yad maddələri parçalayırlar. Onlar həmçinin hüceyrəyə artıq ehtiyac duymayan maddələri də məhv edirlər, bunun üçün lizosomlara nizamlı ləqəb verilir.
Onların digər "ləqəbi" hüceyrə intiharlarıdır, çünki onlar hüceyrə autolizi üçün əsas vasitədir. İnfeksiya baş verərsə, iltihab prosesləri başlayır, lizosom membranı keçirici olur və hidrolazlar sitoplazmaya daxil olur, onun yolunda olan hər şeyi məhv edir və hüceyrəni məhv edir.
Bu qrupdan bir neçə növ katalizatoru ayırın:
- esterazlar - spirt esterlərinin hidrolizindən məsuldur;
- qlikozidazalar - asılı olaraq qlikozidlərin hidrolizini sürətləndirir.hansı izomerlə fəaliyyət göstərirlər, α- və ya β-qlikozidazalar ifraz edirlər;
- peptid hidrolazlar zülallarda peptid bağlarının hidrolizindən və müəyyən şərtlərdə onların sintezindən məsuldur, lakin bu protein sintezi üsulu canlı hüceyrədə istifadə edilmir;
- amidazalar - turşu amidlərinin hidrolizindən məsuldur, məsələn, ureaza karbamidin ammonyak və suya parçalanmasını katalizləyir.
İzomerazalar - molekulun çevrilməsi
Bu maddələr tək bir molekul daxilində dəyişiklikləri sürətləndirir. Onlar həndəsi və ya struktur ola bilər. Bu bir çox şəkildə baş verə bilər:
- hidrogen atomlarının transferi;
- fosfat qrupunun hərəkəti;
- kosmosda atom qruplarının düzülüşündə dəyişiklik;
- ikiqat bağın daşınması.
İzomerləşmə üzvi turşular, karbohidratlar və ya amin turşuları ola bilər. İzomerazalar aldehidləri ketonlara çevirə və əksinə, cis formasını trans formasına və əksinə təşkil edə bilər. Bu qrupun fermentlərinin hansı funksiyanı yerinə yetirdiyini daha yaxşı başa düşmək üçün izomerlərdəki fərqləri bilmək lazımdır.
Liases əlaqələri kəsdi
Bu fermentlər bağlarla üzvi birləşmələrin hidrolitik olmayan parçalanmasını sürətləndirir:
- karbon-karbon;
- fosfor-oksigen;
- karbon-kükürd;
- karbon-azot;
- karbon-oksigen.
Bu zaman karbon qazı, su, ammonyak kimi sadə məhsullar ayrılır və qoşa bağlar bağlanır. Bu reaksiyaların bir neçəsi əks istiqamətdə, uyğun fermentlər isə uyğun olaraq gedə bilərbu şəraitdə təkcə çürümə deyil, həm də sintez proseslərini kataliz edir.
Liazlar qırdıqları bağın növünə görə təsnif edilir. Onlar kompleks fermentlərdir.
Ligase crosslinks
Bu qrupun fermentlərinin əsas funksiyası sintez reaksiyalarının sürətləndirilməsidir. Onların xüsusiyyəti, biosintetik prosesin həyata keçirilməsi üçün enerji təmin edə bilən maddələrin parçalanması ilə yaradılışın birləşməsidir. Yaranan əlaqə növünə görə altı alt sinif var. Onlardan beşi liaz alt qrupları ilə eynidir, altıncısı isə azot-metal bağının yaradılmasına cavabdehdir.
Bəzi ligazalar xüsusilə vacib hüceyrə proseslərində iştirak edir. Məsələn, DNT liqaza dezoksiribonuklein turşusunun təkrarlanmasında iştirak edir. Yeni fosfodiester bağları yaradaraq, tək zəncirli qırılmaları çarpaz bağlayır. Okazaki fraqmentlərini birləşdirən odur.
Eyni ferment gen mühəndisliyində fəal şəkildə istifadə olunur. O, alimlərə lazım olan parçalardan DNT molekullarını birləşdirərək unikal dezoksiribonuklein turşusu zəncirlərini yaratmağa imkan verir. Onlara istənilən məlumat daxil edilə bilər, beləliklə, lazımi zülalların istehsalı üçün bir fabrik yaranır. Məsələn, bir bakteriyanın DNT-sinə insulinin sintezindən məsul olan bir parça tikə bilərsiniz. Hüceyrə öz zülallarını köçürdükdə, eyni zamanda tibbi məqsədlər üçün lazım olan faydalı bir maddəni meydana gətirəcəkdir. Qalan yalnız onu təmizləməkdir və bu, bir çox xəstə insanlara kömək edəcək.
Fermentlərin orqanizmdə böyük rolu
Ola bilərreaksiya sürətini on dəfədən çox artırmaq. Sadəcə olaraq hüceyrənin normal fəaliyyəti üçün lazımdır. Və hər reaksiyada fermentlər iştirak edir. Buna görə də orqanizmdə fermentlərin funksiyaları bütün gedən proseslər kimi müxtəlifdir. Və bu katalizatorların uğursuzluğu ciddi nəticələrə gətirib çıxarır.
Fermentlər qida, yüngül sənaye, tibbdə geniş istifadə olunur: pendirlər, kolbasalar, konservlər hazırlamaq üçün istifadə olunur və yuyucu tozların bir hissəsidir. Onlar həmçinin foto materialların istehsalında istifadə olunur.
