Что такое фермент в биологии

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.

Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения проблем со здоровьем, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - начните с программы похудания. Это быстро, недорого и очень эффективно!


Узнать детали

Что такое фермент

В природе существуют особые вещества белковой природы, одинаково успешно функционирующие как в живой клетке, так и за её пределами.

Это ферменты. С их помощью организм переваривает пищу, выращивает и разрушает клетки, благодаря им эффективно работают все системы нашего организма и, в первую очередь, центральная нервная система. Без ферментов в мире не существовало бы йогурта, кефира, сыра, брынзы, кваса, готовых каш, детского питания. Из чего состоят и как устроены эти биокатализаторы, недавно ставшие верными помощниками биотехнологов, как их отличают друг от друга, как они облегчают нашу жизнь, об этом вы узнаете из этого урока.

Ферменты — это белковые молекулы, которые синтезируются живыми клетками. В каждой клетке насчитывается более сотни различных ферментов. Роль ферментов в клетке колоссальна. С их помощью химические реакции идут с высокой скоростью, при температуре, подходящей для данного организма.

То есть ферменты — это биологические катализаторы , которые облегчают протекание химической реакции и за счет этого увеличивают её скорость. Как катализаторы они не изменяют направление реакции и не расходуются в процессе реакции.

Ферменты - биокатализаторы — вещества, увеличивающие скорость химических реакций. Без ферментов все реакции в живых организмах протекали бы очень медленно и не могли бы поддерживать его жизнеспособность. Наглядный пример работы ферментов — сладковатый вкус во рту, который появляется при пережевывании продуктов, содержащих крахмал например, риса или картофеля. Появление сладкого вкуса связано с работой фермента амилазы, которая присутствует в слюне и расщепляет крахмал рис.

Крахмал является полисахаридом, и сам по себе безвкусный, но продукты расщепления крахмала моносахариды с меньшей молекулярной массой декстрины, мальтоза, глюкоза сладкие на вкус. Все ферменты — глобулярные белки с третичной или четвертичной структурой. Ферменты могут быть простыми, состоящими только из белка, и сложными. Сложные ферменты состоят из белковой и небелковой части белковая часть — апофермент , а добавочная небелковая — кофермент.

В качестве кофермента могут выступать витамины — E, K, B групп рис. Фермент взаимодействует с субстратом, не всей молекулой, а отдельной её частью — т. Фермент взаимодействует с субстратом и образует короткоживущий фермент-субстратный комплекс. По завершении реакции, фермент-субстратный комплекс распадается на продукты и фермент. Фермент в итоге не изменяется: по окончании реакции он остается таким же, каким был до неё, и может теперь взаимодействовать с новой молекулой субстрата рис.

На рисунке 3 представлен механизм работы фермента, в частности, образования пептидной связи между молекулами аминокислот. Две аминокислоты взаимодействуют между собой в активном центре фермента, между ними образуется пептидная связь.

Новое вещество дипептид покидает активный центр фермента, поскольку оно по своей структуре не соответствует этому центру. Особенностью ферментов является то, что они обладают высокой специфичностью, т. В году Э. Фишер предположил, что эта специфичность обусловлена особой формой молекулы фермента, которая точно соответствует форме молекулы субстрата. Гипотеза гласит: субстрат подходит к ферменту, как ключ подходит к замку. Избирательность действия фермента связана со строением его активного центра рис.

Гипотеза взаимодействия фермента и субстрата по принципу ключ-замок Э. В первую очередь, на активность фермента влияет температура. С повышением температуры скорость химической реакции возрастает. Увеличивается скорость молекул, у них появляется больше шансов столкнуться друг с другом. Следовательно, увеличивается вероятность того, что реакция между ними произойдет. Температура, обеспечивающая наибольшую активность фермента — оптимальная. За пределами оптимальной температуры скорость реакции снижается вследствие денатурации белков.

Когда температура снижается, скорость химической реакции тоже падает. В тот момент, когда температура достигает точки замерзания, фермент инактивируется, но при этом не денатурирует см. В наше время для длительного хранения продуктов широко используют способ быстрого замораживания. Оно останавливает рост и развитие микроорганизмов, а также инактивирует ферменты, находящиеся внутри микроорганизмов, и предотвращает разложение продуктов питания.

Кроме этого, активность ферментов зависит ещё от pH среды кислотности — то есть показателя концентрации ионов водорода. В большинстве случаев, ферменты работают при нейтральном pH, т. Но существуют ферменты, которые работают либо в кислой и сильнокислой, либо в щелочной и сильнощелочной среде.

Например, один из таких ферментов — пепсин, он находится у нас с вами в желудке, работает в сильнокислой среде и расщепляет белки. Поскольку в желудке среда достаточно кислая, 1,5 — 2 pH, то этот фермент работает при сильнокислой среде. Ферменты подвержены действию активаторов и ингибиторов.

Некоторые ионы, например, ионы металлов Mg, Mn, Zn активируют ферменты. Другие же ионы к ним относятся ионы тяжелых металлов, а именно Hg, Pb, Cd , наоборот, подавляют активность ферментов, денатурируют их белки. В году была предложена систематическая классификация ферментов на 6 групп. Но названия ферментов оказались очень длинными и трудными в произношении, поэтому ферменты принято сейчас именовать с помощью рабочих названий. Например, если вещество — лактоза , то есть молочный сахар, то лактаза — это фермент который его преобразует.

Если сахароза обыкновенный сахар , то фермент, который его расщепляет, — сахараза. Соответственно, ферменты, которые расщепляют протеины , носят название протеиназы. Ферменты применяются практически во всех областях человеческой деятельности, и такое широкое применение, в первую очередь, связано с тем, что они сохраняют свои уникальные свойства вне живых клеток.

Ферменты групп амилаз, протеаз и липаз применяются в медицине. Они расщепляют крахмал, белки и жиры. Все эти ферменты, как правило, входят в состав комбинированных препаратов, таких как фестал и панзинорм, и используются, в первую очередь, для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта рис. Такие ферменты как амилаза расщепляют крахмал и поэтому широко используются в пищевой промышленности. В пищевой промышленности используется протеиназа, расщепляющая белки, и липазы, расщепляющие жиры.

Ферменты амилазы используются в хлебопечении, виноделии и пивоварении см. Ферменты широко используются в косметической промышленности, входят в состав кремов, некоторые ферменты входят в состав стиральных порошков. Энзимопатология — область энзимологии, которая изучает связь между болезнью и недостаточным синтезом, или отсутствием синтеза какого-либо фермента.

Например, причиной наследственного заболевания — фенилкетонурии , которое сопровождается расстройством психической деятельности, является потеря клетками печени способности синтезировать фермент, катализирующий превращение фенилаланина в тирозин.

В результате в организме накапливаются токсические вещества. Новорожденный ребенок выглядит здоровым, а первые симптомы фенилкетонурии проявляются в возрасте от двух до шести месяцев. Это выраженная вялость, отсутствие интереса к окружающему миру, повышенная раздражительность, а также беспокойство и рвота. Во втором полугодии жизни у ребенка выражено отставание в психическом развитии.

При своевременной диагностике патологических изменений можно избежать, если с момента рождения до наступления полового созревания ограничить поступление фенилаланина с пищей. На этом уроке мы с вами выяснили, что ферменты используются в различных областях человеческой деятельности.

Они широко используются в пищевой промышленности, в медицине, в косметике и бытовой химии. Например, в стиральные порошки добавляют амилазу , которая расщепляет крахмал, протеазы , расщепляющие белки или белковые загрязнения, и липазы , очищающие ткани от жира и масла.

Как правило, в состав стирального порошка входит комбинация этих ферментов, то есть ферментные препараты усиливают действие друг друга. Сегодня наиболее изученными ферментами являются протеазы и амилазы.

Липазы не всегда стабильны по качеству. Их разработкой занимаются только 10 лет, а амилаза и протеаза существуют на рынке уже более полувека. Сегодня эти две категории ферментов очень хорошо изучены и дают прекрасные результаты, чего пока что нельзя сказать о липазах.

Липазы полностью справляются с загрязнениями только после двух-трех стирок, а протеазы и амилазы — за одну. Ферменты были открыты при изучении процессов брожения.

Представления о том, что химические процессы внутри живых организмов протекают под действием каких-то особенных веществ, возникло более лет назад. Пастер ошибочно считал, что ферменты неотделимы от живых клеток. Другой ученый, Эдуард Бухнер, доказал, что в водных экстрактах живых клеток находится набор ферментов, катализирующих превращение сахара в спирт.

Именно его открытие дало начало новой науке — энзимологии. Успехи энзимологии во второй половине XX века привели к тому, что в настоящее время выделено и очищено более ферментов, которые используются в различных отраслях человеческой деятельности.

Интернет-портал Biochemistry. Биология Источник. Интернет-портал Chem. Общая биология. Ижевский, О. Корнилова, Т. Лощилина и др. Беляев Д. Биология класс. Базовый уровень. Биология 11 класс. Захаров, С. Мамонтов, Н.

Ферменты – биологические катализаторы. Значение ферментов

Вход Регистрация. Поиск по сайту. Учебные заведения. Проверочные работы. Отправить отзыв. Реакции метаболизма в живой клетке протекают очень быстро.

Фермент — это белок , который вырабатывается клетками организма для регулирования метаболизма. Ферменты ускоряют химические реакции и обладают специфическим свойством: каждый фермент взаимодействует только с определенными веществами — субстратами. Простые ферменты, как и белки, состоят из последовательности аминокислотных остатков. Сложные также включают в себя кофактор — молекулы небелковой природы, которые помогают ферменту распознавать соответствующие субстраты. Специфичность и активность фермента определяет его активный центр, который состоит из нескольких десятков аминокислотных остатков и кофактора. По типу катализируемой реакции ферменты делят на шесть классов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы. Первый очищенный фермент, выделенный из растения Канавалия мечевидная Canavalia ensiformis , получил американский биохимик Джеймс Самнер в году.

Глава IV. Эти превращения включают все известные виды химических реакций: межмолекулярный перенос функциональных групп, гидролитическое и негидролитическое расщепления химических связей, внутримолекулярная перестройка, новообразование химических связей и окислительно - восстановительные реакции. Такие реакции протекают в организме с чрезвычайно большой скоростью только в присутствии катализаторов. Все биологические катализаторы представляют собой вещества белковой природы и носят названия ферменты далее Ф или энзимы Е. Ферменты не являются компонентами реакций, а лишь ускоряют достижение равновесия увеличивая скорость как прямого, так и обратного превращения. Ускорение реакции происходит за счет снижении энергии активации — того энергетического барьера, который отделяет одно состояние системы исходное химическое соединение от другого продукт реакции. Ферменты ускоряют самые различные реакции в организме.

В природе существуют особые вещества белковой природы, одинаково успешно функционирующие как в живой клетке, так и за её пределами.

Ферменты — биологические катализаторы, почти все ферменты являются белками хотя недавно выяснилось, что некоторые реакции катализируют РНК, а не белки. Вещества, участвующие в реакции, которую катализирует фермент, называются субстратами. От обычных катализаторов ферменты отличает несколько особенностей. Во-первых, ферменты обладают очень высокой специфичностью: они узнают такие небольшие отличия в структуре веществ, как наличие лишней —СН 2 -группы, умеют различать цис- и транс-изомеры, D- и L-изомеры. Некоторые ферменты, однако, обладают не очень строгой специфичностью — так, фермент желудочного сока пепсин расщепляет пептидные связи, образованные как ароматическими, так и кислыми аминокислотами заметим, что для выполнения биологической функции пепсину и не нужна высокая специфичность: наоборот, чем больше разных пептидных связей он расщепит, тем лучше переварится пища в желудке. Во-вторых, ферменты обладают чрезвычайно высокой эффективностью, значительно превосходящей эффективность обычных катализаторов.

Ферменты ускоряют химические реакции. Молекулы , на которых ферменты могут действовать называются субстратами и фермент преобразуют субстраты в различные молекулы , известных как продукты.

Посредством ферментативного катализа происходит управление всеми процессами обмена веществ и энергии в организме. По химической природе ферменты — простые или сложные белки ; в состав их молекул может входить небелковая часть — кофермент. Механизм действия ферментов заключается в снижении энергии активации катализируемой реакции. Это достигается путём присоединения фермента к реагирующим веществам и образования с ними промежуточного комплекса, в результате чего энергетический порог реакции снижается и резко возрастает вероятность её протекания в нужном направлении. Так как в клетке одновременно идут тысячи реакций, деятельность ферментов строго упорядочена: различные ферменты находятся на различных участках мембран или в органоидах , т.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 👩‍🔬 Для чего нужны ферменты? Какие условия для их работы? [ ted ed на русском ]

Комментариев: 3

  1. zoet2004:

    andrej, ну, это совсем. Свыше 35 градусов уже не хочется двигаться, мороз сковывает, и все опущенными ушанками ходят.

  2. Полина:

    Если до завтра так и не будет результатов, то отправится этот экспортал в мусор. Принимаю уже пятый день и метеоризм меня доводит, что терпеть больше не представляется возможным….. Ничего и не остается, кроме как найти другое слабительное

  3. tfbatalina:

    Предлагаю им подсоединить ЭТО к мозгу.