Ֆերմենտները կամ էնզիմները իրենցից ներկայացնում են գերմասնագիտացած սպիտակուցային բնույթի նյութեր, որոնք օգտագործվում են կենդանի օգգանիզմների կողմից զանազան քիմիական փոխազդեցություններ իրականացնելու համար: Նրանց որոշ վերապահումով կարելի է համարել օրգանական կատալիզատորներ:
Ֆերմենտները մասնակցում են այնպիսի կենսական կարևորություն ունեցող պրոցեսների ինչպիսիք են` ժառանգված գենետիկ ինֆորմացիայի օգտագործումը, բիոէներգետիկան, բիոմոլեկուլների սինթեղը և քայքայումը: Ֆերմենտները անօրգանական կատալիզատորներից տարբերվում են մի շարք յուրահատկություններով: Նախևառաջ նրանք շատ էֆեկտիվ են և ցուցաբերում են միլիոններ անգամ ավելի բարձր ակտիվություն քան անօրգանական կատալիզատորները, սակայն մարմնի ջերմանտիճանի, մթնոլորտային ճնշման և չեզոքին մետ pH-նեի դեպքում: Ֆերմենտները տարբերվում են նաև իրենց ազդեցության և սուբստրատի բնույթի սպեցիֆիկությամբ, այսինքն յուրաքանչյուր ֆերմենտ ազդում է սպեցիֆիկ ֆերմենտի վրա` կատալիզելով խիս որոշակի ռեակցիա: Յուրաքանչյուր ֆերմենտի համար բնութագրական է ամինաթթուների սպեցիֆիկ դասավորվածություն ինչպես նաև տարածական կոնֆորմացիա: Նրանց կարևոր առանձնահատկություններից է հանդիսանում ակտիվության կարգավոորումը գենետիկ մակարդակի վրա, ինչպես նաև որոշ ցածրամոլեկուլյար նյութերի սւբստրատների կամ պրոդուկտների միջոցով:
Ֆերմենտների քիմիական բնույթը
Ֆերմենտները ունեն սպիտակուցային բնույթ: Նշվածը ապացուցելու համար բերենք մի քանի փաստեր: Լ. Պաստերի փորձը: Երբ նա եռացնում էր խաղողահյութը, ապա նրա խմորումը տեղի չէր ունենում, քանի որ տեղի էր ունենում ֆերմենտների ինակտիվացիա, որը հանդիսանում էր սպիտակուց-ֆերմենտի կոմֆորմացիոն փոփոխությունների հետևանք: Տարբեր ֆիզիկական և քիմիական գործոններ ֆերմենտների վրա թողնում են նույն ազդեցությունը, ինչ սպիտակուցների վրա: Ֆերմենտների հիդրոլիզի ժամանակ առաաջանում են ամինաթթուներ: Շատ ֆերմենտներ ստացվել են սպիտակուցների բյուրեղների տեսքով: Նրանք անֆոտեր են, ենթարկվում են էլեկտրոֆորեզի, ունեն իզոէլեկտրիկ կետ:
Ֆերմենտների կառուցվածքը
Բնության մեջ գոյություն ունեն ինչպես պարզ, այնպես էլ բարդ ֆերմենտներ: Պարզերը ամբողջությամբ ներկայացված են պոլիպեպտիդային շղթաներով և հիդրոլիզվելիս առաաջացնում են միայն ամինաթթուներ: Օրինակ` պեպսինը, տրիպսինը, ֆոսֆատազան և ռիբոնուկլեազան: Բնական ֆերմենտների մեծամասնությունը բարդ ֆերմենտներ են, որոնք պոլիպեպտիդային շղթաներից բացի պարունակում են նաև ոչ սպիտակուցային կոմպոնենտ` կոֆակտոր: Եթե բարդ ֆերմենտի դիսոցման աստիճանը զգալի փոքր է, ապա պոլիպեպտիդային շղթան և կոֆակտորը իրարից չեն բաժանվում լուծույթում: Այսպիսի ֆերմենտները անվանվեցին հոլոֆերմենտներ կամ հոլոենզիմներ, իսկ կոֆակտորը պրոստետիկ խումբ, որը դիտարկվում է, որպես ֆերմենտի մոլեկուլի ինտեգրալ մաս: Ֆերմենտի պոլիպեպտիդային մասը ընդունված է անվանել ապոֆերմենտ:
Ֆերմենտների ակտիվ կենտրոնը
Ակտիվ կենտրոնը իրենից ներկայացնում է ամինաթթուներ մսացորդների ունիկալ դասավորվածություն, որը նպաստում է սուբստրատրի մոլեկուլի հետ անմիջական փոխազդեցության ապահովմանը և կատալիզի ակտի անմիջական մասնակցությանը: Հաստատված է այն փաստը, որ բարդ ֆերմենտների ակտիվ կենտրոնի կազմուն է նաև պրոստետիկ խումբը: Ակտիվ կենտրոնում տարբերում են կատալիտիկ կենտրոն, որը անմիջական քիմիական փոխազդեցության մեջ է մտնում սուբստրատի հետ և կապող կենտրոն, որը խարիսխի դեր է կատարում` նպաստելով ֆերմենտ-սուբստրատային կոմպլեքսի առաջացմանը: Ակտիվ կենտրոնից բացի ֆերմոնտի մոլեկուլում կարող է լինել նաև ալլոստերիկ կենտրոն կամ կենտրոններ, որոնք իրենցից ներկայացնում են մոլեկուլի մի հատված, որի հետ կարող են կապվել (շատ դեպքերում) ցածրամոլեկուլյար նյութեր, ռեակցիայի պրոդուկտներ և այլն: Այդ նյութերին անվանում են էֆեկտորներ կամ մոդիֆիկատորներ: Էֆեկտորի և ֆերմենտի միացման դեպքում տեղի է ունենում ֆերմենտի կոմֆորմացիոն փոփոխություններ, որը բերում է նրա ակտիվության փոփոխությունների: Նման ֆերմենտներին անվանում են ալլոստերիկ ֆերմենտներ:
Ֆերմենտների ազդեցության մեխանիզմը
Էնզիմային կատալիզի ժամանակ տեղի է ունենում ֆերմենտի և սուբստրատի միացում. առաջանում է ֆերմենտ-սուբստրատային կոմպլեքս, որը ռեակցիայի վերջում քայքայվում է առաջացնելով ֆերմենտ և պրոդուկտ:
E + S <-> ES -> …. -> E + P
Ֆերմենտ-սուբստրատային կոմպլեքսի առաջացմանը մասնակցում են ջրածնային կապեր, էլեկտրոստատիկ և հիդրոֆոբ փոխազդեցություններ, ինչպես նաև (որոշ դեպքերում) կովալենտ և կոորդինացիոն կապեր: Ինչպես և անօրգանական կատալիզատորները, ֆերմենտները (թերմոդինամիկայի տեսանկյունից) արագացնում են ռեակցիայի ընթացքը ակտիվացման էնորգիայի փոքրացման հաշվին: Այդ էներգիան հարկավոր է բոլոր մոլեկուլների ակտիվացման համար, որից հետո միայն կընթանա քիմիական ռեակցիան:
Էլեկտրոնային նյութի սկզբնաղբյուրը ՝ Doctors.am
Նյութի էլէկտրոնային տարբերակի իրավունքը պատկանում է Doctors.am կայքին
