Ферменты, Фермент-субстратный комплекс и Энергия активации

Ферментативная активность может регулироваться активаторами (повышаться) и ингибиторами (понижаться).

Метаболизм

Совокупность химических превращений веществ в живых растениях представляет собой обмен веществ, или метаболизм . Обмен веществ является одним из сущностных явлений и проявлений жизнедеятельности. Вся совокупность биохимических процессов, происходящих при метаболизме, может быть разделена на две категории:

1) ассимиляцию — усвоение веществ и их осложнения;

2) диссимиляцию — распад, упрощение веществ и часто их выделения из

растения в окружающую среду.

Реакции ассимиляции зачастую являются созданием сложных органических веществ тела растений из более простых. Они возможны только в случае затраты энергии на формирование новых химических связей в молекулах этих веществ и поэтому называются эндотермические реакции .

Биохимические процессы и реакции, которые происходят прижизненно в растениях, — иии vivo, отличаются от аналогичных реакций, происходящих in vitro, то есть в условиях пробирки или колбы. Прохождение реакций в растениях осуществляется быстрее и в «более мягких» условиях. Так, реакция разложения обычного сахара может быть проведена в условиях лаборатории, и для этого нужны или температура выше 100 ° С, или действие сильных кислот. Эта же реакция в клетках растений происходит при обычной температуре и отсутствии сильных реагентов. Изучение показало, что такая особенность биохимических реакций связана с наличием в клетках растений особых биологических катализаторов — ферментов.

На основе анализа биохимических реакций, происходящих в растениях с участием катализаторов-ферментов, установлено, что механизм действия ферментов заключается в снижении порога активации молекул веществ, задействованных в реакции. Важной особенностью катализа такого типа является сохранение молекул фермента, которые после завершения одного этапа процесса снова способны к аналогичной участия в соединении между собой новых молекул субстратов. То, что ферменты не расходуются в биохимических реакциях, очень важно: это позволяет растениям длительное время вести биохимические процессы с участием небольшого количества фермента. Хотя результативность работы любого фермента прямо пропорциональна его количества в клетке (рис. ).

Читайте также:  Анальная бахромка: операция, лечение, осложнение

Ферментами в растениях есть только белки. Образование ферментов из молекул белка является универсальным правилом. Более того, оказалось,

Рис. Зависимость скорости биохимической реакции (Vmax) от концентрации в клетке фермента (Е), который является катализатором для этой реакции

что большинство структурных белков, имеющихся в клетках растений, имеет ферментативную активность (за исключением запасных белков). Поэтому в биохимии даже сложился афоризм: «Каждый фермент — это белок, а каждый белок — фермент».

Ферментов-белков, является простой белковой молекулой, немного, их называют однокомпонентными ферментами . Подавляющее большинство ферментов — это ферменты двухкомпонентные . их молекула состоит из белка и соединенной с ним активной группы, активного радикала небелковой природы. Этот радикал называют коферментом , или простетической группой.

Свойства ферментов растений

Ферментыкатализаторами

  • Фермент сахараза — инвертаза, ускоряет гидролиз сахарозы на глюкозу и фруктозу, но не действует на мальтозу.
  • Фермент амилаза гидролизирует крахмал, но не может произвести гидролиза клетчатки, имеющей такой же элементарный состав.
  • Однако фермент пепсин может вызывать гидролиз всех белков, так как в их молекулах имеются однотипные связи, на которые и действует фермент.

800 разных ферментов

Химическая природа ферментов

химической природе ферментыоднокомпонентные и двухкомпонентные

  • Однокомпонентные ферменты представляют собой простой белок, обладающий каталитическими функциями: например, гидролитические ферменты, которые производят разложение сложных соединений с участием воды (уреаза, пепсин и др.). Многие из этих ферментов выделены в кристаллическом виде.
  • Двухкомпонентные ферменты состоят из простетической группы и белка. Некоторые ферменты имеют одинаковую простетическую группу, но разные белки. Если у каталазы отделить простетическую группу от белка и перенести ее на белок пероксидазы, то получается фермент пероксидаза. Следовательно, специфичность фермента зависит от его белковой части.

коферментом

Влияние факторов внешней среды на активность ферментов

активность фермента

  • дегидрогеназы находится при рН 7,5,
  • амилазы (из солода) — при рН 4,7—5,2,
  • пепсина — при рН 1,5.
Свойства ферментов растений

Классификация ферментов

классификация ферментов

  1. оксидоредуктазы,
  2. трансферазы,
  3. гидролазы,
  4. лиазы,
  5. изомеразы,
  6. лигазы или синтетазы.
Читайте также:  Обследование перед операцией на кишечнике

ОксидоредуктазыТрансферазыГидролазы

  • пептидазы — расщепляют пептидные связи,
  • эстеразы— катализируют расщепление и синтез сложных эфиров,
  • липазы — расщепляют жиры,
  • фосфатазы — гидролизируют эфиры фосфорной кислоты, (подробнее: Фосфор незаменимый элемент питания растений) и др.

ЛиазыИзомеразыЛигазыСинтез каротиноидов в хромопластах

Энергия активации

Энергия активации – это энергия, которая расходуется на разрыв определенной связи для химического взаимодействия двух соединений. Ферменты имеют определенное расположение в клетке и организме в целом. В клетке ферменты содержатся в определенных ее частях. Многие из них связаны с мембранами клеток или отдельных органелл: митохондрий, пластид и т. п.

Биосинтез ферментов организмы способны регулировать. Это позволяет поддерживать относительно постоянный их состав при значительных изменениях условий окружающей среды и частично видоизменять ферменты в ответ на такие изменения. Действие разных биологически активных веществ–гормонов, лекарственных препаратов, стимуляторов роста растений, ядов и т. п. – заключается в том, что они могут стимулировать или подавлять тот или иной ферментативный процесс.

Некоторые ферменты принимают участие в активном транспорте веществ через мембраны.

Для названий большинства ферментов характерен суффикс -аз-. Его прибавляют к названию субстрата, с которым взаимодействует фермент. Например, гидролазы – катализируют реакции расщепления сложных соединений на мономеры за счет присоединения молекулы воды в месте разрыва химической связи молекулах белков, полисахаридов, жиров; оксидредуктазы – ускоряют окислительно-восстановительные реакции (перенесение электронов или протонов); изомеразы – способствуют внутренней молекулярной перестройке (изомеризации), преобразованию изомеров и т. п.

Похожие материалыМолекулярный уровеньУровни организации живого

Энергия активации

Энергия активации – это энергия, которая расходуется на разрыв определенной связи для химического взаимодействия двух соединений. Ферменты имеют определенное расположение в клетке и организме в целом. В клетке ферменты содержатся в определенных ее частях. Многие из них связаны с мембранами клеток или отдельных органелл: митохондрий, пластид и т. п.

Читайте также:  Классификация противотуберкулезных препаратов и как их принимать?

Биосинтез ферментов организмы способны регулировать. Это позволяет поддерживать относительно постоянный их состав при значительных изменениях условий окружающей среды и частично видоизменять ферменты в ответ на такие изменения. Действие разных биологически активных веществ–гормонов, лекарственных препаратов, стимуляторов роста растений, ядов и т. п. – заключается в том, что они могут стимулировать или подавлять тот или иной ферментативный процесс.

Некоторые ферменты принимают участие в активном транспорте веществ через мембраны.

Для названий большинства ферментов характерен суффикс -аз-. Его прибавляют к названию субстрата, с которым взаимодействует фермент. Например, гидролазы – катализируют реакции расщепления сложных соединений на мономеры за счет присоединения молекулы воды в месте разрыва химической связи молекулах белков, полисахаридов, жиров; оксидредуктазы – ускоряют окислительно-восстановительные реакции (перенесение электронов или протонов); изомеразы – способствуют внутренней молекулярной перестройке (изомеризации), преобразованию изомеров и т. п.