Роль ферментов в энзимологии. Краткая история развития учения о ферментах. Химическая природа ферментов

План:

I.  Введение.

II.  Основная часть.

а). Роль ферментов в энзимологии.

б). Краткая история развития учения о ферментах.

в). Химическая природа ферментов.       г).Строение ферментов.

д). Механизм действия ферментов.

е). Кинетика ферментативных реакций.

ж). Основные свойства ферментов.

з). Активирование и ингибирование ферментов.

и). Адсорбция.

III.  Заключение.

Введение.

Ферменты, представляют собой высокоспециализированный класс веществ белковой природы, используемый живыми организмами для осуществления многих тысяч взаимосвязанных химических реакций, включая синтез, распад и взаимопревращения огромного множества и разнообразия химических соединений. И.П. Павлов считал ферменты «возбудителями всех химических превращений».

Ферменты отличаются рядом свойств: во – первых чрезвычайно эффективны и проявляют высокую каталитическую активность в условиях умеренной температуры, нормального давления и в области близких к нейтральным значениям рН среды.

Ферменты отличаются высокой специфичностью действия в отношении, как природы субстрата, так и типа химической реакции, т.е. каждый фермент, катализирует в основном только одну какую – либо химическую реакцию. Для каждого фермента характерны специфическая последовательность расположения аминокислотных остатков и пространственная конформация. Существенной особенностью ферментов являются так же то, что их  активность строго контролируется посредством определенных низкомолекулярных соединений; субстратов и продуктов реакции, катализируемых этими же ферментами. Таким образом, молекула фермента характеризуется уникальностью структуры, которая и определяет уникальность ее функции.

Учение о ферментах выделено в самостоятельную науку – энзимологию. Термин «энзим» ( от греческого en zyme – в дрожжах), так же как и «фермент» (от латинского  fermentation – брожение).

Наука о ферментах интенсивно развивается в тесной связи со многими науками, в частности с органической, неорганической и физической химией, физиологией, токсикологией, микробиологией, генетикой, фармакологией, медициной и т.д. Таки образом, эта область знаний находится на стыке химических, биологических и медицинских наук.

Ферментология в ее современном физико – химическом  и молекулярном понимании решает две главные неразрывно связанные между собой проблемы, касающиеся, с одной стороны, структурной макромолекулярной организации ферментов, с другой природы химических взаимодействий, лежащих в основе ферментативного катализа.

Важно заметить, что изучение ферментов имеет огромное значение для многих практических отраслей химической, пищевой и фармацевтической индустрии, занятых приготовлением катализаторов, антибиотиков, витаминов и многих других биологически активных веществ используемых в народном хозяйстве и медицине.

Центральная роль ферментов и энзимологии.

______________________________________________________________________________________________

ФЕРМЕНТЫ

                       _________________________

Бактериальное               Физиологическая            Катализ              Клеточный                  Макромолекулы                                                                           

брожение                        регуляция                                               метаболизм

Питание              Генетический         Ультраструктура          Коферменты              Фармакология              Биосинтез аппарат                    мембран

Кинетика                 Превращение                 Биохимическая                  Врожденные нарушения реакций                      энергии                           эволюция                              обмена веществ

Краткая история развития учения о  ферментах.

Несмотря не то, что явление брожения и переваривания известны с незапамятных времен, зарождение учения о ферментах относится к первой половине ХIХ века. Первое научное представление о ферментах было дано в 1814 году петербургским ученым К.С. Кирхгофом, который показал, что не только проросшие зерна ячменя, но и экстракты из солода способны осахаривать крахмал с превращением его в мальтозу. Вещество, извлекаемое из проросшего ячменя и обладающее способностью превращать крахмал в мальтозу, получило название амилазы.

Наибольшее внимание исследователей привлекли процессы окисления в организме. Уже было известно, что многие реакции in vitro протекают быстро и энергично в присутствии ничтожных количеств примесей, как будто не участвующих в реакциях. В частности,  была установлена высокая каталитическая роль ряда неорганических веществ. Горение сахара на воздухе,  например, происходит очень медленно, если же добавить немного солей лития (или золы содержащей ничтожные количества лития), то горение сахара идет весьма интенсивно в соответствии с уравнением:

С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ = 6 СО₂ + 6 Н₂О

В живых организмах «горение» (окисление) углеводов в живых организмах протекает быстро и до тех же конечных продуктов, т.е. СО₂ и Н₂О с выделением (и накоплением) энергии. Однако это «горение» происходит при относительно низкой температуре, без пламени  и, что особенно интересно, в присутствии воды. Разумеется, в этих необычных условиях без действия ферментов, получивших наименование биологических катализаторов, не было бы окисления сахаров. В организме в этом процессе участвуют  последовательно около 15 различных ферментов.

Катализаторы  как органические, так и неорганические только ускоряют химическую реакцию.  Можно провести следующую химическую реакцию: так перекись водорода