Біологія і географія

Меню сайта
Пошук
***
Леонтьєва Валентина Олександрівна - «На Урок» Курси, вебінари, олімпіади. Портал Всеосвіта.
Корисні сайти
  • biology.org.ua
  • Инфоурок
  • Открытый урок
  • Освітній портал Супер-урок
  • Шкільне життя
  • Нова школа
  • Учительский журнал
  • Сайт оош№1 г.Славянска
  • Сайт учителя физики и астрономии Головачева А.Н.
  • _

    Ферменти

    Тема №5. Ферменти.

    Ферменти (від лат. fermentum — закваска), або ензими, — високоспецифічні білкові молекули, або РНК-молекули, які є біологічними каталізаторами процесів обміну речовин і перетворення енергії у клітинах та організмі. Термін «фермент» запропонував ще в XVII ст. нідерландський хімік і фізіолог Я. ван Гельмонт (1580—1644). Наука про ферменти виокремилася в окрему галузь біохімічної науки — ферментологію (ензимологію), що інтенсивно розвивається в тісному зв'язку з хімією, фізіологією, токсикологією, мікробіологією, генетикою, фармакологією та ін.  Назви ферментів зазвичай формуються з назв їхніх субстратів з додаванням закінчення -аза. Наприклад, фермент лактаза розщеплює молочний цукор лактозу на моносахариди глюкозу та галактозу

    Ферменти (ензими) - білкові молекули (або РНК), які є біологічними каталізаторами в організмі.

    в XVII ст.  - Я. ван Гельмонт (нідер.); наука → ензимологія 

    Рис. 1. Каталітичні (1) та регуляторні (2) центри ферменту

    Загальними особливостями усіх ферментів є: наявність активних (каталітичних) центрів (рис. 1) — ділянок, до яких приєднуються молекули субстрату. Ці ділянки у простих ферментах утворюють амінокислоти, а у складних — небілкові частини-кофактори (вітаміни, йони Купруму, Феруму, Магнію); наявність регуляторних центрів, до яких можуть приєднуватися різні молекули й спричиняти збільшення або зменшення каталітичної активності.  Регуляторні чинники, що підвищують активність ферментів, називають активаторами (йони кислот, жовчні кислоти для ліпаз), а ті, що зменшують, — інгібіторами (наприклад, катіони важких металів); специфічність, що визначається здебільшого комплементарною відповідністю між ділянкою ферменту й молекулою субстрату; залежність активності від певних умов (рН, температури, тиску, концентрації субстрату та ферментів); невитратність — прискорюють реакції, але самі при цьому не витрачаються та ін.

    Властивості:

    1. Висока активність → прискорюють реакції в 1000 раз

    2. Специфічні - каталізують певні реакції ( теорія "ключ-замок" - фермент-субстратний комплекс)

    3. Мають активний центр, який не змінюється під час реакції

    4. Чутливі до:

    а) умов середовища ( певна t0, pH)
    б) певних речовин ⇒ активатори ( Mg, Zn, йони кислот), інгібітори ( Pb, Ag, As) 

    У сучасній ензимології відомо понад 3000 ферментів; їх класифікують за різними критеріями. За хімічним складом ферменти поділяють на прості та складні ферменти. Прості ферменти (однокомпонентні) містять лише білкову частину. Більшість ферментів цієї групи можуть кристалізуватися. Прикладами простих ферментів є рибонуклеаза, гідролази, уреаза та ін. Складні ферменти (двокомпонентні) складаються з білкового (апоферменту) й небілкового (кофактора) компонентів. Білковий компонент визначає специфічність ферментів, є чутливим до зміни температури. Небілковий компонент визначає активність складних ферментів. Кофактори можуть бути як неорганічними молекулами ( йони металів), так і органічними (вітаміни). Прикладами складних ферментів є оксидоредуктази (каталаза), лігази ( ДНК-полімераза, тРНК-синтетази) та ін. За типом реакцій, згідно з якою їх поділяють на 6 класів: оксидоредуктази, трансферази, гідролази, ліази, ізомерази та лігази. 

    Класифікації:

    І. За хімічним складом: 

    1. прості - тільки білковий компонент → рибонуклеаза, гідролази, уреаза ...

    2. складні білковий компонент ( апофермент) - визначає специфічність  + небілковий ( кофактор→ йони металів , вітаміни) - визначає активність → оксидоредуктази ( каталаза), лігази (ДНК-полімераза)

    ІІ.  За типом реакцій: оксидоредуктази, трансферази, гідролази, ліази, ізомерази та лігази. 

     

    За біологічним значенням ферменти поділяють на: 1. Метаболічні ферменти — група ферментів, що каталізують анаболічні й катаболічні реакції у клітинах. Вони можуть міститися в гіалоплазмі (ферменти бродіння), в ядрі (РНК-полімераза, ДНК-полімераза), в мітохондріях (дегідрогенази й цитохроми дихального ланцюга), на рибосомах (синтетази білків), у хлоропластах (рибулозобіфосфаткарбоксилаза, або РуБісКо, — фермент фіксації СО2) та ін. Метаболічні ферменти беруть участь у процесах дихання, росту, подразливості, скорочення м'язів тощо. У клітинах метаболічні перетворення субстратів здійснюються послідовно декількома ферментами. Кожний з цих ферментів каталізує певну ділянку загального метаболічного шляху. Сукупність ферментів, які каталізують перетворення субстрату через ланцюг послідовних реакцій, називається мультиферментним комплексом. Якщо хоча б один з ферментів каскаду не функціонує, то розвиваються захворювання. Порушення функціонування багатьох ферментів виникає також унаслідок нестачі в раціоні вітамінів, амінокислот, жирних кислот, макро- та мікроелементів.

    2. Травні ферменти — група ферментів, що розщеплює складні органічні сполуки та їх комплекси до простіших. Вони належать до групи гідролаз, що каталізують реакції гідролізу. Так, у травному тракті хребетних тварин й людини наявні протеази (каталізують розщеплення білків), ліпази ( ліпідів), амілази (вуглеводів), нуклеази (розщеплюють нуклеїнові кислоти до нуклеотидів).

    Серед ферментів є й такі, що захищають від токсичних речовин (наприклад, антиоксидантний фермент каталаза), від втрат крові (тромбін). Основним захисним ферментом багатьох організмів є лізоцим, що міститься в слизових оболонках і рідинах організму (слини, слізної рідини). Лізоцим розщеплює клітинні оболонки бактерій і захищає слизові оболонки від інфекцій.

     

    Мультиферментні комплекси → послідовні каскади ферментів (кожний каталізує певну ділянку )

    "зупинка" 1 ферменту → порушення всих реакцій

    важливо!!! → збалансоване харчування ( мікро-, макроелементи, вітаміни!!)

    Рис.2. Частина ланцюга розщеплення глюкози

    Біологічна роль: 

    1. Метаболічні - каталізують метаболічні реакції ферменти бродіння, ДНК-полімераза ⇒ у процесах дихання, росту, подразливості, скорочення м'язів...

    2. Травні -  розщеплюють складні органічні сполуки до простіших → гідролази: протеази (білків), ліпази (ліпідів), амілази (вуглеводів), нуклеази (ДНК).

    3. Захисні  від токсичних речовин (каталаза → Н2О2 ⇒ Н2О + О2), від втрат крові (тромбін), від інфекцій (лізоцим)

     

    Використання людиною:

    1. В медицині  - в складі препаратів для лікування шкт (фістал), розчинення тромбів, лікування онкологічних захворювань ( ензимотерапія)

    2. В промисловості:

    а) харчовій - виробництво хліба, вина ( амілази), ковбас ( протеази), сирів (ліпази) 

    б) хімічній - виробництво косметики, миючих засобів..

     



    Перевірте здобуті знання

    • Дайте відповідь на запитання:
    Оцінка   Завдання для самоконтролю
    1 - 6  1. Що таке ферменти? 2. Наведіть приклади ферментів. 3. Що таке прості й складні ферменти? 4. Як класифікують ферменти за біологічним значенням? 5. Що таке метаболічні ферменти? 6. Що таке травні ферменти?
    7 - 9  7. Які особливості ферментів зумовлюють їхнє значення? 8. Як ферменти класифікують? 9. Яка біологічна роль ферментів?
    10 - 12  10. Яке значення мають знання про ферменти в харчовій промисловості й медицині?

     

    • Додаткове завдання:
    Сичужний фермент (хімозин) — традиційний продукт для звурдження молока, що широко використовується в сироварінні. В Італії окрім сичужного хімозину широко застосовують інші ферменти, що їх виробляють мигдалики телят і ягнят. Це надає специфічного пікантного смаку італійським сирам. Яке значення цих ферментів у процесах варіння сирів з молока?


    Д/З: §19 ( Андерсон) +  опрацювати матеріал сайту або  § 25 (Соболь) , т/з 1-5



     

    Категория: 10 клас | Добавил: valentina (01.12.2019)
    Просмотров: 2312 | Рейтинг: 0.0/0
    Всего комментариев: 0
    Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
    [ Регистрация | Вход ]
    Вхід на сайт
    Статистика

    Онлайн всього: 1
    Гостей: 1
    Користувачів: 0

    Copyright MyCorp © 2024
    Безкоштовний конструктор сайтів - uCoz