Функция ферментов в организме

Ферменты помогают ускорить химические реакции в организме человека. Они необходимы для дыхания, переваривания пищи, функционирования мышц и нервов, а также для тысяч других функций. Каждая клетка человеческого организма вырабатывает тысячи ферментов. Ферменты помогают облегчить химические реакции внутри каждой клетки. Поскольку они не разрушаются во время процесса, клетка может повторно использовать каждый фермент. Ферменты помогают выполнять определенные функции, которые жизненно важны для функционирования и общего состояния здоровья организма.

Большинство ферментов представляют собой белки, хотя некоторые из них представляют собой молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК). Молекулы РНК переводят информацию из ДНК и создают белки. Каждая клетка содержит тысячи ферментов, оказывающих специфическую помощь всему организму.

Ферменты помогают в химических реакциях, которые поддерживают жизнь и здоровье человека. Например, ферменты выполняют необходимую функцию для обмена веществ, процесса расщепления пищи и питья на образование энергии. Ферменты ускоряют (катализируют) химические реакции в клетках. Более конкретно, ферменты снижают порог, необходимый для запуска предполагаемой реакции — делают это путем связывания с другим веществом, известным как субстрат.

Функции ферментов

Ферменты обеспечивают поддержку многих важных процессов в организме. Некоторые примеры включают:

Пищеварительная система: Ферменты помогают организму расщеплять более крупные сложные молекулы на мелкие, такие как глюкоза, чтобы организм мог использовать их в качестве топлива.

Репликация ДНК: Каждая клетка в организме содержит ДНК. Каждый раз, когда клетка делится, ей необходимо копировать свою ДНК. Ферменты помогают в этом процессе, разматывая спирали ДНК.

Ферменты печени: Печень расщепляет токсины в организме. Для этого печень использует целый ряд ферментов, которые облегчают процесс уничтожения токсинов.

Другие виды деятельности, в которых ферменты помогают, включают:

• клеточная регуляция выработки гормонов
• создание движения, заставляющего мышцы сокращаться
• транспортировка материалов по клетке
• передача сигнала дыхания

Как работают ферменты

Модель «замок и ключ» была впервые предложена в 1894 году. В этой модели активный центр фермента имеет определенную форму, и только субстрат будет вписываться в него, как замок и ключ.

Новая модель, модель индуцированного соответствия, помогает учитывать реакции между субстратами и активными центрами, которые не являются точными соответствиями. В этой модели активный центр меняет форму по мере взаимодействия с субстратом. Как только субстрат полностью фиксируется в нужном положении, можно начинать катализ.

Ферменты могут работать только при определенных условиях. Большинство ферментов в человеческом организме лучше всего работают при температуре 37°C, что является нормальной температурой тела. При низких температурах ферменты все еще могут работать, но гораздо медленнее. Если температура слишком высока или окружающая среда слишком кислая или щелочная, фермент меняет форму; это изменяет форму активного центра таким образом, что субстраты не могут связываться с ним. Это денатурирует.

Различные ферменты переносят разный уровень кислотности. Например, ферменты в кишечнике лучше всего работают при рН около 8, в то время как ферменты в желудке лучше всего работают при рН около 1,5, потому что желудок более кислый.

Кофакторы

Некоторые ферменты не могут функционировать, если они не присоединяются к определенной не белковой молекуле, известной как кофакторы. Существует два типа кофакторов — ионы и коферменты. Ионы — это неорганические молекулы, которые слабо связываются с ферментом, обеспечивая его работоспособность. Напротив, коферменты — это органические молекулы, которые также слабо связываются с ферментом и позволяют ему выполнять свою работу. Когда кофактор прочно связывается с ферментом, он известен как простетическая группа.

Ингибирование ферментов

Чтобы обеспечить правильную работу систем организма, иногда необходимо замедлить работу ферментов. Например, если фермент вырабатывается слишком много, то организму нужен способ уменьшить или остановить его выработку. Несколько факторов могут ограничивать уровни активности фермента, в том числе:

Конкурентные ингибиторы: молекула ингибитора блокирует активный центр, так что субстрату приходится конкурировать с ингибитором за присоединение к ферменту.

Неконкурентные ингибиторы: молекула связывается с ферментом где-то помимо активного центра и снижает эффективность его работы.

Неконкурентоспособные ингибиторы: ингибитор связывается с ферментом и субстратом. Продукты менее легко покидают активный центр, что замедляет реакцию.

Необратимые ингибиторы: связываются с ферментом и надолго инактивируют его.

Примеры специфических ферментов

В человеческом организме существуют тысячи ферментов, выполняющих около 5000 различных функций. Несколько примеров включают:

Липазы: группа ферментов помогает переваривать жиры в кишечнике.

Амилаза: содержащаяся в слюне амилаза помогает превращать крахмалы в сахара.

Мальтаза: также содержится в слюне и расщепляет сахарную мальтозу на глюкозу.

Трипсин: Эти ферменты расщепляют белки на аминокислоты в тонком кишечнике.

Лактаза: расщепляет лактозу, сахар в молоке, на глюкозу и галактозу.

Ацетилхолинэстераза: ферменты расщепляют нейромедиатор ацетилхолин в нервах и мышцах.

Геликаза: расщепляют ДНК.

ДНК-полимераза: ферменты синтезируют ДНК из дезоксирибонуклеотидов.

Виды ферментов

Ученые подразделяют ферменты на несколько различных типов в зависимости от функций, которые они выполняют в организме. Различные типы включают в себя:

• оксидоредуктазы
• трансферазы
• гидролазы
• лиазы
• лигазы
• изомеразы

Организм нуждается во всех различных типах ферментов, чтобы функционировать должным образом.

Заключение 

Ферменты играют важную роль в повседневной деятельности человеческого организма. Ферменты работают, соединяясь с молекулами, чтобы запустить химическую реакцию, и лучше всего работают при определенных уровнях рН и температурах. Ферменты играют жизненно важную роль в правильном функционировании пищеварительной системы, нервной системы, мышц и многого другого.

Статья по теме: Сердечные ферменты – что нужно знать.