Enzymes · ⁨Ферменты⁩

Катализатор — это вещество, которое ускоряет скорость химической реакции, но при этом не расходуется и не изменяется самой реакцией. Один и тот же катализатор может использоваться многократно.

Ферменты — это биологические катализаторы — катализаторы, производимые живыми клетками. Они являются белками. Ферменты участвуют во всех реакциях метаболизма, поэтому они контролируют почти каждую химическую реакцию в живом организме.

Ферменты жизненно важны. Без них реакции, поддерживающие жизнь, протекали бы слишком медленно. Ферменты повышают скорость реакций достаточно, чтобы поддерживать жизнедеятельность организма.

У каждого фермента есть специальное углубление, называемое его активным центром. Молекула, на которую он действует, называется субстратом.

• Форма активного центра комплементарна форме субстрата — они подходят друг к другу, как ключ в замок.
• Субстрат помещается в активный центр. (Дополнительно) Это образование фермент-субстратного комплекса. Комплекс фермента и субстрата.
• Происходит реакция, и субстрат превращается в один или несколько продуктов. Продуктов реакции.
• Продукты покидают активный центр, который затем снова становится свободным для использования.

Почему ферменты специфичны (Дополнительно)

Каждый фермент специфичен — он действует только на один вид субстрата. Это происходит потому, что только этот субстрат имеет правильную форму для размещения в активном центре. Субстрат другой формы не поместится, так же как неподходящий ключ не откроет замок.

Активность фермента зависит от температуры и pH. Вы можете исследовать это, измерив скорость реакции при разных температурах или значениях pH.

Температура

• По мере повышения температуры от холода активность фермента усиливается. Молекулы фермента и субстрата обладают большей кинетической энергией, поэтому они движутся быстрее и чаще сталкиваются. (Дополнительно) Каждую секунду происходит больше полезных столкновений.
• Активность максимальна при оптимальной температуре (около 37 °C в теле человека).
• Выше оптимального уровня активность быстро снижается. Тепло изменяет форму активного центра, поэтому субстрат больше не подходит по форме. Фермент денатурирует. Денатурация необратима — фермент не может восстановить свою структуру.

Разобранный пример. Реакция завершается за 50 с при 20 °C и за 20 с при 37 °C. Какая температура быстрее и во сколько раз? Более короткое время означает более высокую скорость, поэтому вычислим скорость по формуле: скорость = 1000 ÷ время. При 20 °C скорость составляет 1000 ÷ 50 = 20 единиц; при 37 °C она равна 1000 ÷ 20 = 50 единиц. Следовательно, 37 °C на 50 ÷ 20 = в 2,5 раза быстрее. Не говорите, что скорость «увеличилась на 30 с» — время не является скоростью. Сначала переведите время в скорость и помните, что большая скорость всегда соответствует меньшему времени.

pH

• Каждый фермент работает лучше всего при определенном значении pH.
• Если pH слишком высокий или слишком низкий, форма активного центра изменяется, субстрат перестает подходить, и фермент денатурирует.

• Фермент является одновременно белком и биологическим катализатором: он ускоряет реакцию и не расходуется в процессе.
• Опишите форму: активный центр комплементарен субстрату (концепция «ключ-замок»). Каждый фермент специфичен только для одного субстрата.
• Низкая температура → медленная (слишком мало кинетической энергии). Оптимальная → самая быстрая. Слишком высокая → денатурация (активный центр теряет форму навсегда).
• Неправильное значение pH также денатурирует фермент, изменяя форму его активного центра.
• Термин «денатурированный» не означает «убитый» — ферменты не являются живыми организмами. Правильно говорить, что форма активного центра изменилась, и субстрат больше не подходит.