Ферменти: Як вони працюють і чим займаються
Ферменти сприяють прискоренню хімічних реакцій в організмі людини. Вони зв’язуються з молекулами і змінюють їх певними способами. Вони є важливими для дихання, перетравлення їжі, роботи м'язів та нервів, серед тисяч інших ролей.
У цій статті ми пояснимо, що таке фермент, як він працює, і наведемо кілька типових прикладів ферментів в організмі людини.
Основи
Ферменти побудовані з білків, складених у складні форми; вони присутні в усьому тілі.
Хімічні реакції, які підтримують нас у живих - наш метаболізм - залежать від роботи, яку виконують ферменти.
Ферменти прискорюють (каталізують) хімічні реакції; в деяких випадках ферменти можуть здійснювати хімічну реакцію в мільйони разів швидше, ніж було б без неї.
Субстрат зв'язується з активним центром ферменту і перетворюється на продукти. Як тільки продукти залишають активний центр, фермент готовий приєднатись до нового субстрату і повторити процес.
Що роблять ферменти?
Травна система - ферменти допомагають організму розщеплювати більші складні молекули на менші молекули, такі як глюкоза, щоб організм міг використовувати їх як паливо.
Реплікація ДНК - кожна клітина вашого тіла містить ДНК. Щоразу, коли клітина ділиться, цю ДНК потрібно копіювати. Ферменти допомагають у цьому процесі, розмотуючи котушки ДНК та копіюючи інформацію.
Печінкові ферменти - печінка розщеплює токсини в організмі. Для цього він використовує цілий ряд ферментів.
Як працюють ферменти
Модель «замок і ключ» була вперше запропонована в 1894 році. У цій моделі активний центр ферменту має певну форму, і в нього поміститься лише субстрат, як замок і ключ.
Ця модель тепер оновлена і називається індукованою моделлю.
У цій моделі активна ділянка змінює форму під час взаємодії з основою. Після того, як підкладка повністю зафіксується і потрапить у точне положення, каталіз може розпочатися.
Ідеальні умови
Ферменти можуть працювати лише в певних умовах.Більшість ферментів в організмі людини найкраще працюють при температурі близько 37 ° C. При нижчих температурах вони все одно працюватимуть, але набагато повільніше.
Подібним чином ферменти можуть функціонувати лише в певному діапазоні рН (кислотному / лужному). Їх уподобання залежить від того, де вони знаходяться в організмі. Наприклад, ферменти в кишечнику найкраще працюють при 7,5 рН, тоді як ферменти в шлунку працюють найкраще при рН 2, оскільки шлунок набагато кислотніший.
Якщо температура занадто висока або середовище занадто кисле або лужне, фермент змінює форму; це змінює форму активного центру, так що субстрати не можуть зв’язуватися з ним - фермент став денатурованим.
Кофактори
Деякі ферменти не можуть функціонувати, якщо до них не прикріплена специфічна небілкова молекула. Вони називаються кофакторами. Наприклад, карбоангідраза, фермент, який допомагає підтримувати рН тіла, не може функціонувати, якщо не приєднана до іона цинку.
Гальмування
Щоб забезпечити правильну роботу систем організму, іноді ферменти потрібно сповільнювати. Наприклад, якщо фермент виробляє занадто багато продукту, повинен бути спосіб зменшити або зупинити виробництво.
Активність ферментів можна гальмувати різними способами:
Конкурентні інгібітори - молекула блокує активний центр, так що субстрат повинен конкурувати з інгібітором, щоб приєднатися до ферменту.
Неконкурентоспроможні інгібітори - молекула зв’язується з ферментом десь крім активного центру і зменшує ефективність його дії.
Неконкурентоспроможні інгібітори - інгібітор зв’язується з ферментом та субстратом після того, як вони зв’язані між собою. Продукти менш легко залишають активну ділянку, і реакція сповільнюється.
Незворотні інгібітори - незворотний інгібітор зв’язується з ферментом і остаточно його інактивує.
Приклади специфічних ферментів
У людському організмі тисячі ферментів, ось лише кілька прикладів:
- Ліпази - група ферментів, які допомагають перетравлювати жири в кишечнику.
- Амілаза - допомагає перетворити крохмаль на цукор. Амілаза міститься в слині.
- Мальтаза - також міститься в слині; розщеплює цукрову мальтозу до глюкози. Мальтоза міститься в таких продуктах, як картопля, макарони та пиво.
- Трипсин - міститься в тонкому кишечнику, розщеплює білки на амінокислоти.
- Лактаза - також міститься в тонкому кишечнику, розщеплює лактозу, цукор у молоці, до глюкози та галактози.
- Ацетилхолінестераза - розщеплює нейромедіатор ацетилхолін у нервах та м’язах.
- Геліказа - розкриває ДНК.
- ДНК-полімераза - синтезують ДНК з дезоксирибонуклеотидів.
Коротко
Ферменти відіграють величезну роль у повсякденному функціонуванні людського тіла. Зв’язуючись із сполуками та змінюючи їх, вони життєво важливі для нормальної роботи травної системи, нервової системи, м’язів та багато-багато іншого.
