Структура фермента
По своей химической природе ферменты являются белками, которые собираются из аминокислот на рибосомах клетки. Информация об их строении заложена в генетическом коде. Чтобы выполнять свои функции, белковая цепь сворачивается, образуя сложную пространственную конфигурацию — третичную или четвертичную структуру.
Зачастую для полноценной работы ферменту требуются дополнительные компоненты. В таких случаях его молекула разделяется на две функциональные части:
- Апофермент — исключительно белковая часть молекулы.
- Небелковая часть — дополнительный компонент, необходимый для катализа.
Небелковая часть может быть представлена в двух вариантах. Если это неорганическое вещество или ион металла, компонент называется кофактором. Если же это органическое соединение (например, производное витаминов) — его называют коферментом или коэнзимом.
Ключевые свойства
Эффективность биологических катализаторов обусловлена их уникальными свойствами, которые отличают их от катализаторов в неорганической химии.
- Высокая специфичность. Каждый фермент взаимодействует только с определенным веществом (субстратом). Это объясняется тем, что пространственное строение фермента и его субстрата строго соответствуют друг другу. В биологии это идеальное совпадение описывается принципом «ключ-замок», где замок — это фермент, а ключ — субстрат.
- Последовательность действия. Биохимические пути в клетке организованы в виде цепочек. Несколько ферментов работают в строго определенном порядке: продукт реакции, катализируемой одним ферментом, мгновенно становится субстратом для следующего.
Классификация (6 основных классов)
В современной биохимии классификация ферментов базируется исключительно на типе катализируемой реакции. Все известные ферменты делятся на шесть крупных классов:
| Класс | Катализируемый процесс |
|---|---|
| Оксидоредуктазы | Обеспечивают протекание окислительно-восстановительных реакций. |
| Трансферазы | Осуществляют перенос функциональных групп от одной молекулы к другой. |
| Гидролазы | Катализируют гидролиз — расщепление сложных органических веществ на более простые за счет присоединения молекулы воды. |
| Лиазы | Отвечают за негидролитическое присоединение или отщепление различных функциональных групп. |
| Изомеразы | Катализируют реакции изомеризации (внутримолекулярные перестройки). |
| Лигазы (синтетазы) | Обеспечивают реакции синтеза сложных соединений, используя для этого энергию АТФ. |
Биологическая функция
Главная задача ферментов — невероятное ускорение химических превращений. Они способны увеличивать скорость биохимических реакций в миллионы раз по сравнению с условиями без катализатора.
В живой клетке ни один жизненно важный процесс не может протекать самопроизвольно без участия ферментных систем. Именно они делают возможными:
- Редупликацию (удвоение) ДНК;
- Синтез всех видов РНК и клеточных белков;
- Синтез универсального источника энергии — АТФ;
- Процессы фотосинтеза у растений;
- Клеточное дыхание.
Для запоминания шести классов ферментов можно использовать слово-аббревиатуру ОТГИЛЛ: Оксидоредуктазы, Трансферазы, Гидролазы, Изомеразы, Лиазы, Лигазы.
Вопросы с занятий и экзамена
На чем основана классификация ферментов?
Классификация базируется исключительно на типе химической реакции, которую катализирует данный фермент. По этому признаку их делят на 6 классов.
В чем разница между кофактором и коэнзимом?
Кофактор представляет собой ион металла или другое неорганическое вещество. Коэнзим (или кофермент) — это органическое вещество. Оба они являются небелковой частью сложного фермента.
Может ли ДНК удваиваться без ферментов?
Нет. Ни один внутриклеточный процесс, включая редупликацию ДНК, синтез РНК, белков или АТФ, не способен протекать без участия биологических катализаторов.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм взаимодействия субстрата и фермента (теория «ключ-замок»)
- Третичная и четвертичная структура белковой молекулы (апофермента)
- Связь генетического кода с синтезом ферментов на рибосомах
- Роль ионов металлов и витаминов в составе небелковой части
- Ферментативные цепи в процессах клеточного дыхания и фотосинтеза
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Ферменты» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Химический состав клетки»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.