Ферменттердің белсенділігіне әсер ететін факторлар. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

Ферменттер-белок табиғатының биологиялық катализаторы болып табылады. Фермент термині (латын ферменты - ашытқыдан) 17 ғасырдың басында ұсынылды. Сізге голландтық ғалымдар. Спирттік ашытуға әсер ететін заттарға Helmont. Көптеген жылдар бойы француз ғалымы Луи Пастер мен неміс химигі Либигтің ферменттердің табиғаты туралы даусы болды. Пастер ферменттерді тірі деп санады, ал ашытқы ферменттерінің жасанды дауы Либиг пайдасына шешілді. XIX ғасырдың соңында шырын ашытқыдан оқшауланып, ашытқы тәрізді ашытуды тудырды. Белгілі еуропалық алхимик Василий Валентиннің (XV ғ.) Трактатында ашыту белгілі бір рухтың әрекетінің нәтижесі ретінде сипатталады және бұл рух ферменттің (лат. Ферменттердің ферменттеуі бірте-бірте орын алды: спирттер аяқталды 1814 жылы ресейлік химик К.С. Кирхофф алғаш рет ферменттерді тапты. 19 ғасырда көптеген ғалымдар ферменттеу процесін ферменттер тудырған реакциялар жинағы ретінде қарады. Ферменттерді ферменттер деп атау ұсынылды (грекше: «фермент» - «ашытқыда»). Бүгін ферменттер мен фермент терминдері синонимдер болып табылады. XVIII - XIX ғғ. Кейбір ғалымдар ақуызды ферменттің негізі деп есептейді, бірақ бұл идеяны ғылыми қоғамдастық естімеген. ХХ ғасырдың 30-шы жылдарында американдық биохимик Нортроп кристалдық ферменттері пепсин мен трипсинді алған кезде, олардың ақуыздық табиғаты түпкілікті танылды, ал 50-жылдары ол рентгендік дифракциямен расталған. Бүгінде екі мыңнан астам ферменттер белгілі және қанша адам зерттелмеген?

Ферменттер жеңіл, тамақ және химия өнеркәсібінде, сондай-ақ медициналық практикада кеңінен қолданылады.

  1.Тамақ өнеркәсібінде ферменттер алкогольсіз сусындар, сыра, ірімшік, консервілер, шұжықтар, ысталған ет өнімдерін дайындауда қолданылады.

 2. Мал шаруашылығында ферменттер ауыл шаруашылық малдарына, әсіресе жас жануарларға арналған жемді дайындауда қолданылады.

 3. Ферменттер фотоматериалдарды өндіруде қолданылады.

 4. Сұлы мен қарасораны өңдеу кезінде қолданылатын ферменттер.

 5. Ферменттер былғары өнеркәсібінде теріні жұмсарту үшін қолданылады.

  6. Ферменты входят в состав стиральных порошков, зубных паст.

 7. Медицинада ферменттер диагностикалық құндылыққа ие - жасушадағы жеке ферменттерді анықтау аурудың табиғатын тануға көмектеседі (мысалы, вирустық гепатит - қан плазмасында ферменттің белсенділігі), олар организмдегі жетіспейтін ферментті алмастыру үшін қолданылады.

Ферменттердің әсер ету механизмі.

Ферменттер өте жоғары каталитикалық белсенділікке ие, олар ондаған және жүздеген миллион рет реакцияларды жеделдетеді. Бірақ бұл қызықты! Ферменттер жиі фермент молекулаларының мөлшеріне қарағанда молекулалардың мөлшері өте аз болатын заттардың конверсиясын катализдейді. Мысалы, каталаза ферменттері 250 мың молекулалық салмаққа ие және катализмен катализге келтірілген H2O2, тек 34 ғана. Ферменттің мөлшері мен субстрат (S) арасындағы ара қатынасы ферменттің каталитикалық белсенділігі оның бүкіл молекуласы бойынша анықталмайды, Фермент белсенді орталығының (фермент молекуласының шағын бөлігі (3-5 амин қышқылының қалдықтары) орны бар екенін білеміз, бұл заттар арасындағы реакция олардың молекулаларының жақын конвергенциясы жағдайында жүреді.Субстраттың (S) ферментпен өзара әрекеттестігі неміс ғалымы Эмиль Фишерді алғаш зерттеді. Ол субстрат ферменттің белсенді орталығына «құлыптың кілті» немесе «қолды қолға» ретінде сәйкес келетін гипотезаны (1880) білдірді:

  Пішіндегі алынған өнімдер енді белсенді орталығына сәйкес келмейді. Олар ферменттің «құлып» бөлігінен бөлініп, қоршаған ортаға кіреді, содан кейін жаңадан шығарылған белсенді орталық жаңа субстрат молекулаларын қабылдай алады.

Ферментті денатурациялау кезінде оның каталитикалық белсенділігі жоғалады белсенді орталығының құрылымы бұзылған.

Белсенді орталықтан басқа, аллостериялық орталық молекулярлық молекулалық салмақты заттар - активаторлар немесе ингибиторларға қабілетті фермент молекуласында оқшауланады. Нәтижесінде ферменттің үшінші құрылымы бұзылып, фермент пен субстрат өзара әрекеттеседі.

   Тежегіштер - ауыр металдар иондары, күшті қышқылдар, сілтілер, алкоголь - ферменттің белсенділігін бұзады. Хлорид иондары активатор ретінде ферменттің белсенділігін арттырады.

Органикалық емес табиғат энзимдері мен катализаторлары, катализдің жалпы заңдарына бағына отырып, ұқсас қасиеттерге ие:

• тек энергетикалық ықтимал реакцияларды катализдеу;

•  реакция бағытын өзгертпеңіз;

•  реакция кезінде тұтынылмайды;

•  не участвуют в образовании продуктов реакции.

Ферментативті реакциялардың жылдамдығы

Ферментативті реакциялардың мөлшерлемесі - бірлік уақытына түрлендірілген субстраттың мөлшері немесе құралған өнімнің мөлшері.

Сурет. Ферменттер реакциясының жылдамдығы

Жылдамдық реакцияның бастапқы сатысында (суретте) қисыққа иілген бұрышымен анықталады. Күштірек иілген сайын, жылдамдық көбірек болады. Уақыт өте келе реакция жылдамдығы негізінен субстрат концентрациясының төмендеуі нәтижесінде төмендейді.