Ферменты — биологические катализаторы
🌿 Биология · 9 класс
Что такое ферменты, как они ускоряют реакции и почему их активность зависит от температуры и кислотности.
Ферменты — биологические катализаторы
Ферменты (энзимы) — это биологические катализаторы белковой природы, ускоряющие химические реакции в клетке в тысячи и миллионы раз. Без ферментов реакции обмена веществ при температуре тела шли бы слишком медленно, и жизнь была бы невозможна.
Строение и принцип действия
Большинство ферментов — это белки сложной пространственной структуры. На молекуле фермента есть активный центр — участок, к которому присоединяется молекула вещества, называемая субстратом. Активный центр подходит к субстрату, как ключ к замку. После реакции продукты освобождаются, а фермент остаётся неизменным и может работать снова.
Схематично работу фермента записывают так:
фермент + субстрат → фермент-субстратный комплекс → фермент + продукт
Свойства ферментов
- Специфичность — каждый фермент ускоряет только определённую реакцию или группу сходных реакций.
- Высокая активность — малое количество фермента превращает огромное число молекул субстрата.
- Зависимость от условий — активность меняется при изменении температуры и кислотности.
- Не расходуются в ходе реакции.
Влияние условий
| Условие | Влияние на фермент |
|---|---|
| Температура около 37 °C | Максимальная активность (для человека) |
| Высокая температура (выше 60 °C) | Денатурация белка, фермент разрушается |
| Низкая температура | Активность падает, но не теряется |
| Определённый уровень pH | Каждый фермент работает в своём диапазоне |
Например, пепсин желудка активен в кислой среде, а ферменты кишечника — в слабощелочной. При нагревании выше определённого предела белок-фермент теряет свою пространственную структуру — происходит денатурация, и фермент перестаёт работать.
Пример из опыта
Если на кусочек сырого картофеля капнуть перекись водорода, начнётся бурное выделение пузырьков газа. Это фермент каталаза расщепляет перекись:
2 H_2O_2 → 2 H_2O + O_2
На варёном картофеле реакции не будет, потому что при варке фермент денатурировал.
Коферменты и роль витаминов
Многие ферменты работают только вместе с небелковыми помощниками — коферментами. Часто роль коферментов или их частей выполняют витамины. Поэтому недостаток витаминов в пище нарушает работу ферментов и приводит к болезням обмена веществ. Это одна из причин, почему витамины так важны для организма даже в малых количествах.
Где работают ферменты
Ферменты обеспечивают практически все процессы жизнедеятельности. Они расщепляют пищу в пищеварительной системе, участвуют в дыхании и фотосинтезе, синтезе белка, обезвреживании вредных веществ. Каждая реакция обмена идёт со своим ферментом. Учёные используют ферменты в промышленности — при производстве сыров, моющих средств, лекарств, в пищевой и текстильной отраслях.
Частая ошибка. Думают, что фермент расходуется в реакции. На самом деле катализатор после реакции восстанавливается и используется многократно.
Кратко о главном
- Ферменты — биологические катализаторы белковой природы.
- Они действуют через активный центр по принципу «ключ — замок».
- Ферменты специфичны и не расходуются в реакции.
- Активность зависит от температуры и кислотности; перегрев вызывает денатурацию.