Fermentai: kaip jie veikia ir ką daro
Fermentai padeda paspartinti chemines reakcijas žmogaus organizme. Jie jungiasi prie molekulių ir jas keičia specifiniais būdais. Tarp tūkstančių kitų vaidmenų jie yra būtini kvėpavimui, maisto virškinimui, raumenų ir nervų veiklai.
Šiame straipsnyje paaiškinsime, kas yra fermentas, kaip jis veikia, ir pateiksime keletą įprastų žmogaus kūno fermentų pavyzdžių.
Pagrindai
Fermentai yra pagaminti iš baltymų, sulankstytų į sudėtingas formas; jų yra visame kūne.
Cheminės reakcijos, kurios palaiko mus gyvus - mūsų medžiagų apykaita - priklauso nuo fermentų atliekamo darbo.
Fermentai pagreitina (katalizuoja) chemines reakcijas; kai kuriais atvejais fermentai gali sukelti cheminę reakciją milijonus kartų greičiau, nei būtų buvę be jos.
Substratas prisijungia prie aktyvios fermento vietos ir virsta produktais. Kai produktai išeina iš aktyvios vietos, fermentas yra pasirengęs prisijungti prie naujo substrato ir pakartoti procesą.
Ką veikia fermentai?
Virškinimo sistema - fermentai padeda organizmui skaidyti didesnes kompleksines molekules į mažesnes, tokias kaip gliukozė, kad organizmas galėtų jas naudoti kaip kurą.
DNR replikacija - kiekvienoje jūsų kūno ląstelėje yra DNR. Kiekvieną kartą, kai ląstelė dalijasi, tą DNR reikia nukopijuoti. Fermentai padeda šiame procese atsukdami DNR ritinius ir nukopijuodami informaciją.
Kepenų fermentai - kepenys skaido toksinus organizme. Norėdami tai padaryti, jis naudoja daugybę fermentų.
Kaip veikia fermentai
„Užrakto ir rakto“ modelis pirmą kartą buvo pasiūlytas 1894 m. Šiame modelyje aktyvi fermento vieta yra specifinė forma, ir joje tilps tik substratas, pavyzdžiui, spyna ir raktas.
Šis modelis dabar atnaujintas ir vadinamas indukcinio pritaikymo modeliu.
Šiame modelyje sąveikaujant su substratu aktyvioji vieta keičia formą. Kai substratas visiškai užsifiksuos ir atsidurs tikslioje padėtyje, katalizė gali prasidėti.
Puikios sąlygos
Fermentai gali veikti tik esant tam tikroms sąlygoms.Dauguma žmogaus kūno fermentų geriausiai veikia esant maždaug 37 ° C temperatūrai. Žemesnėje temperatūroje jie vis tiek veiks, bet daug lėčiau.
Panašiai fermentai gali veikti tik tam tikrame pH diapazone (rūgštiniai / šarminiai). Jų pirmenybė priklauso nuo to, kur jie yra organizme. Pavyzdžiui, žarnyno fermentai geriausiai veikia esant 7,5 pH, tuo tarpu skrandžio fermentai geriausiai veikia esant 2 pH, nes skrandis yra daug rūgštesnis.
Jei temperatūra per aukšta arba aplinka per rūgšti ar šarminė, fermentas keičia formą; tai keičia aktyvios vietos formą, kad substratai negalėtų prie jos prisijungti - fermentas tapo denatūruotas.
Kofaktoriai
Kai kurie fermentai negali veikti, nebent prie jų yra prijungta specifinė ne baltymų molekulė. Tai vadinama kofaktoriais. Pavyzdžiui, karboanhidrazė, fermentas, padedantis palaikyti kūno pH, negali veikti, nebent jis yra prijungtas prie cinko jono.
Slopinimas
Norint užtikrinti, kad organizmo sistemos veiktų teisingai, kartais reikia sulėtinti fermentų veikimą. Pavyzdžiui, jei fermentas gamina per daug produkto, turi būti būdas sumažinti arba sustabdyti gamybą.
Fermentų veikla gali būti slopinama keliais būdais:
Konkurenciniai inhibitoriai - molekulė blokuoja aktyvią vietą, kad substratas, norėdamas prisijungti prie fermento, turi konkuruoti su inhibitoriumi.
Nekonkurenciniai inhibitoriai - molekulė prisijungia prie fermento kitur nei aktyvioji vieta ir sumažina jo efektyvumą.
Nekonkurencingi inhibitoriai - inhibitorius prisijungia prie fermento ir substrato, jiems susijungus. Produktai iš aktyviosios vietos išeina ne taip lengvai, todėl reakcija sulėtėja.
Negrįžtami inhibitoriai - negrįžtamas inhibitorius prisijungia prie fermento ir jį visam laikui inaktyvina.
Specifinių fermentų pavyzdžiai
Žmogaus kūne yra tūkstančiai fermentų, čia yra tik keli pavyzdžiai:
- Lipazės - fermentų grupė, padedanti virškinti riebalus žarnyne.
- Amilazė - padeda pakeisti krakmolą į cukrų. Amilazės yra seilėse.
- Maltazė - taip pat randama seilėse; skaido cukraus maltozę į gliukozę. Maltozės yra tokiuose maisto produktuose kaip bulvės, makaronai ir alus.
- Trypsinas - randamas plonojoje žarnoje, skaido baltymus į aminorūgštis.
- Laktazė - taip pat randama plonojoje žarnoje, suskaidanti laktozę, piene esantį cukrų, į gliukozę ir galaktozę.
- Acetilcholinesterazė - skaido nervų ir raumenų neuromediatorių acetilcholiną.
- Helikazė - išskleidžia DNR.
- DNR polimerazė - sintetina DNR iš dezoksiribonukleotidų.
Trumpai tariant
Fermentai vaidina milžinišką vaidmenį kasdieniniame žmogaus kūno valdyme. Susijungdami ir keisdami junginius, jie yra gyvybiškai svarbūs tinkamam virškinimo sistemos, nervų sistemos, raumenų ir daug daug daugiau funkcionavimui.
