Федотова Е.А – учитель химии МБОУ Изыхская СОШ

Ферменты. Свойства ферментов. Механизм действия ферментов. Номенклатура ферментов план

Ферменты (энзимы) – это специфические белки глобулярной природы, которые присутствуют во всех живых организмах и играют роль биологических катализаторов. (Вспомнить, что такое катализаторы.).

Свойства ферментов. Рассмотрим действие ферментов как биокатализаторов на примере реакции, знакомой всем владельцам кошек. Речь идет о разложении мочевины, содержащейся в кошачьей моче, на диоксид углерода и аммиак. (Именно аммиаком пахнет кошачий ящик с песком, если песок в нем долго не менять.) Эта реакция катализируется ферментом уреазой. В присутствии уреазы скорость реакции превосходит нормальную во много триллионов раз: Одна молекула уреазы за 1 секунду расщепляет до молекул мочевины. Не будь катализатора, на расщепление потребовалось бы примерно 30 млн лет. Ферментам свойственна высокая активность, но она меняется в зависимости от рН (концентрации ионов водорода), температуры, давления.

Специфичность ферментов состоит в том, что каждый из них действует только на одну реакцию (например, уреаза расщепляет только мочевину). Фермент обладает способностью различать среди множества молекул именно те, которые должны вступать в реакцию, – эти молекулы называют субстратом (S). В контакт с субстратом вступает лишь очень небольшая часть молекулы фермента (3–5 аминокислотных остатков). Эта часть – активный центр фермента. Захват молекулы субстрата активным центром фермента (показан пронумерованными кружками)

Механизм действия ферментов. Образовавшиеся продукты по форме уже не соответствуют активному центру. Они отделяются от «замка» фермента и поступают в окружающую среду, после этого освободившийся активный центр может принимать новые молекулы субстрата Взаимодействие субстрата (S) c ферментом впервые изучил немецкий ученый Эмиль Фишер. Он высказал гипотезу (1880), согласно которой субстрат подходит активному центру фермента как «ключ к замку».

Названия ферментов производят от названий субстратов, на которые они действуют, по схеме: тип катализируемой данным ферментом реакции + название одного из продуктов реакции (или одного из ее участников) с прибавлением окончания -аза. Окончание -аза служит для обозначения ферментной природы.. Например: фермент гликозидаза участвует в реакциях гидролиза гликозидных связей в сахарах; трансаминазы способствуют переносу группы NH2 от аминокислот к различным - кетокислотам. Молочная оксидаза (другое название – дегидрогеназа) катализирует превращение молочной кислоты в уксусную:

Тип реакции аланина с 2-оксоглутаровой кислотой в присутствии фермента трансаминазы – транспорт аминогруппы (рис. 3). Название фермента: 2- оксоглутаратаминотрансфераза Реакция переноса группы NH2 от аланина к 2-оксоглутаровой кислоте Вывод. По названию фермента можно понять сущность реакции.

Цель. Доказать присутствие ферментов в животных и растительных клетках. Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, микроскоп, предметное стекло, лучинка, спички; стакан с Н2О2 (3%-й р-р), песок, ткани растительные и животные. Лабораторный опыт «Открытие фермента каталазы»

Ферменты содержатся в каждой животной и растительной клетках. Большая часть ферментов связана с определенными клеточными структурами (ядро, цитоплазма, пластиды, лизосомы и т. д.), где и осуществляется их функция. Каталаза содержится в микротельцах (пероксисомах). Эти тельца имеют овальную форму, зернистую структуру, находятся в цитоплазме. Пероксисомы имеют размеры 0,3–1,5 мкм и содержат внутри кристаллические ферменты Фермент каталаза катализирует расщепление пероксида водорода с образованием молекул воды и кислорода: Расщепляя Н 2 О 2, каталаза играет защитную роль. Она обезвреживает ядовитое вещество (пероксид водорода), которое непрерывно образуется в клетке в процессе жизнедеятельности. Активность фермента очень высока: при 0 °С – 1 молекула катализатора разлагает за 1 секунду до молекул Н 2 О 2.

Практическая часть 1.Прилейте по 2 мл Н 2 О 2 в пять пробирок с: а) сырой печенью; б) вареной печенью; в) сырым картофелем; г) вареным картофелем; д) песком. 2. На предметное стекло в каплю воды положите лист элодеи и рассмотрите его под микроскопом. 3. Нанесите на лист элодеи две капли пероксида водорода и под микроскопом наблюдайте бурное выделение пузырьков кислорода из клеток листа элодеи. 4. Заполните таблицу. Ответьте на вопросы. Чем обусловлено расщепление пероксида водорода в пробирках с кусочками сырой печени, сырого картофеля и при действии пероксида водорода на лист элодеи? Какие уровни организации молекулы белка-фермента каталазы разрушаются при варке картофеля и печени в нашем опыте и разрыв каких молекулярных связей привел к денатурации этого белка? Почему расщепление пероксида водорода в пробирках с кусочками вареного картофеля и печени, а также в пробирке с песком не наблюдалось?

Вопросы для закрепления 1. Что такое ферменты? 2. Перечислите свойства ферментов. 3. В чем выражается специфичность ферментов? 4. Что лежит в основе механизма взаимодействия субстрата и фермента? 5. Каковы принципы номенклатуры ферментов? 6. Назовите классы ферментов и укажите реакции, которые они катализируют. 7. В чем сходство и отличие фермента и гормона?

Картинки Источники: