Отличия ферментов от неорганических катализаторов

1. Высокая эффективность действия. Ферменты могут ускорять реакцию в 10⁸-10¹² раз.

2. Высокая избирательность ферментов к субстратам и к типу катализируемой реакции.

3. Активность ферментов проявляется только при определенных условиях: температуры, давления, рН среды и т.д.

4. Высокая и избирательная чувствительность к физико-химическим воздействиям тех или иных химических веществ, которые благодаря этому могут взаимодействовать с ферментом, улучшая или затрудняя его работу.

Все ферменты являются белками, но не все белки – ферменты.

Субстратом (S) называют вещество, химические превращения которого в продукт (Р) катализирует фермент (Е). Тот участок поверхности молекулы фермента, который непосредственно взаимодействует с молекулой субстрата, называется активным центром фермента.

Каталитический центр – это та область активного центра фермента, которая непосредственно участвует в химических преобразованиях субстрата. Формируется он за счет радикалов двух, иногда трех аминокислот, расположенных в разных местах полипептидной цепи фермента, но пространственно сближенных между собой за счет изгибов этой цепи.

У группы регуляторных ферментов есть аллостерические центры, которые находятся за пределами активного центра. К аллостерическому центру могут присоединяться “+” или “–“ модуляторы, регулирующие активность ферментов.

Ферменты бывают:

• простыми (состоят только из аминокислтных остатков)

• сложными (кроме белковой части содержать еще небелковую – кофактор). В роли кофактора могут выступать органическими веществами (например, производными витаминов), или катионами или анионами. Вот почему отсутствие витаминов в пище человека и животных вызывает снижение или потерю активности тех ферментов, в состав которых они входят. Специфичность фермента в отношении веществ, реакцию с участием которых он катализирует, определяет белковый компонент. Но активность сложных ферментов проявляется только тогда, когда белковая часть соединяется с небелковой.

Условия необходимые для химического взаимодействия молекул, чтобы произошла химическая реакция:

1) молекулы должны сблизиться (столкнуться). Но не всякое столкновение приводит к взаимодействию;

2) необходимо, чтобы это столкновение стало эффективным - завершилось бы химическим превращением. Для химического взаимодействия двух соединений необходимо чтобы разорвались одни химические связи и образовались другие. На разрыв определенной связи тратится энергии не меньше, чем на его образование. Эта ее количество называется энергии активации.

Энергия активации – это минимальное количество энергии которой должна обладать частица для того чтобы произошла химическая реакция называют. Чем больше эта энергия, тем меньше скорость реакции.

Фермент, образуя неустойчивый промежуточный комплекс с веществами, которые вступают в реакцию, снижает таким образом энергию активации. Этот комплекс быстро распадается с образованием продуктов реакции. Сам фермент при этом не теряет своей структуры, а следовательно и активности, и может катализировать следующую подобную реакцию.

А + В = АВ (скорость медленная)

А + Ф = АФ + В = АВ + Ф (скорость быстрая)

Действие различных биологически активных веществ (гормоны, лекарственные препараты, стимуляторы роста растений, яды и т.д.) заключается в том, что они могут стимулировать или подавлять тот или иной ферментативный процесс.