Ферменты (энзимы)

Ферме́нты (от лат. fermentum), или энзимы (от греч. «закваска») — это катализаторы биохимических реакций. Чаще всего молекула фермента представляет собой простой или сложный белок. Также известны небелковые биокатализаторы. К ним относятся молекулы РНК с каталитическими свойствами под названием рибозимы, а также дезоксириброза (дезоксирибонуклеаза) — фрагменты ДНК, способные катализировать определенные реакции. Небелковые ферменты характеризуются немного иными механизмами реакции и меньшим количеством катализируемых реакций, однако их кинетику и механику действия можно анализировать и классифицировать с использованием тех же методов, которые используются для белковых ферментов. Кроме этого существуют искусственно созданные молекулы, называемые искусственными ферментами, которые проявляют каталитическую активность, схожую с ферментативной активностью.

Термины "фермент" и "энзим" являются синонимами. Однако, наука, занимающаяся изучением данной области биохимии, имеет одно название — энзимология. Данная наука развивается с XIX века.

Функции ферментов

Катализатор — это соединение, которое ускоряет химическую реакцию, но само в ходе нее не расходуется и не претерпевает необратимых изменений. Таким образом, ферменты определяют природу и скорость химических реакций, а также контролируют большинство биохимических процессов в организме. Благодаря ферментам биохимические реакции в организме могут быть ускорены в миллионы раз. Белковые ферменты очень часто связываются с другими дополнительными молекулами, известными как кофакторы или простетические группы, участвующие в катализе. Сама ферментативная реакция протекает обычно в так называемом активном месте фермента.

Механизм действия ферментов

Ферменты понижают энергию активации химической реакции, тем самым ускоряют ход реакции. То есть принцип действия энзимов предполагает снижение энергетического барьера реакции до значений, которые гарантируют процесс, не влияя на термодинамическое равновесие.

Ферменты ускоряют процесс преобразования веществ, называемых субстратами, в продукты. Просто описать механизм действия ферментов можно в несколько этапов:

  1. сначала происходит образование фермент-субстратного (энзим + субстрат) комплекса (ES)
  2. затем образование комплекса фермент-продукты (ES‡)
  3. высвобождение продуктов в завершении реакции (EP)

 

Реакция катализа с участием фермента и без

реакция катализа с участием ферментов и без

Классификация ферментов

Ферменты подразделяются на 6 групп:

  • Оксидоредуктаза
  • Трансферазы
  • Гидролазы
  • Лиазы
  • Изомеразы
  • Лигазы

Свойства ферментов

Вещества, которые повышают ферментативную активность, называются активаторами, а вещества, которые снижают ее ингибиторами. Активность ферментов также зависит от физико-химических параметров реакционной среды, таких как: температура, рН, ионная сила, присутствие некоторых ионов и др.

Ферменты характеризуются высокой специфичностью, так как они обладают способностью вступать во взаимодействие с определенными субстратами или группами субстратов и выступать катализаторами специфических реакций.