Elmi rəhbər – b/m Cəfərova Solmaz

Kataliz haqqında təsəvvürlər, fermentlərin digər katalizatorlardan fərqi

Genetik aparat Fermentlərin apardığı proseslər kataliz adlanır. Əgər katalizatorun əlavə olunması ilə kimyəvi reaksiyaların sürəti artırsa müsbət kataliz, ləngiyirsə mənfi kataliz adlanır. Kimyəvi təbiətlərindən asılı olaraq katalizatorlar qeyri-üzvi və üzvi katalizatorlara ayrılırlar. Əlbəttə ki, istənilən kimyəvi reaksiyanın sürəti aktiv molekulların toqquşmaları sayından asılıdır.

İki belə molekulun qarşılıqlı təsiri o vaxt baş verir ki, həmin molekulların ehtiyat enerjisi kifayət dərəcədə olur. Bu ehtiyat enenjisi «aktivləşmə enerjisi ad- lanır. Ümumiyyətlə, fermentlər termodinamikanın ümumi qanunlarına uyğun gəlməyən reaksiyaları kataliz etmirlər və reaksiyaların son məhsullarının tərkibinə daxil olmurlar. Qeyri-üzvi katalizatorlarda olduğu kimi fermentlar da, donar reaksiyaların istiqamətini dəyişmir və qeyri-üzvi katalizatorlardan farqli olaraq biokataliz reaksiyalarını həyata keçirirlər.

Fermentlar yüksək spesifikliyə malik olan maddələrdir və müəyyənləşdirilmişdir ki, üzvi maddələrin, hatta stereo- izomerlərini belə kataliz etmir. Bax bu xüsusiyyətlərinə görə qeyri-üzvi katalizatorlardan farqlanir. Özü də bioloji katalizin sürəti, qeyri-üzvi reaksiyaların katalitik reaksiya- larından yüksək olur. Fermentativ reaksiyanın sürəti bir qayda olaraq fermentin miqdarı ilə düz mütənasibdir. Qeyri-üzvi katalizatorların fəallığı dəyişmir, ferment- lərin fəallığı isə tənzim edilə bilir. Bu xüsusiyyətlərinə görə fermentlər müxtəlif mühit faktorlarının təsiri altında reaksiya sürətini dəyişə bilirlər. Fermentlar biokimyəvi reaksiyaları tazyiq dəyişilməsi, temperatur faktoru, mühitin hidrogen ionlarının qatılığının dəyişilməsi şəratində kataliz edirlər. Qeyri-üzvi katalizdə isə yüksək tazyiq, qatılıq, mühitin turşuluğu, osaslılığı yaxud yüksək temperatur tələb olunur. Ferment qrupuna daxil olan zülalların molekul kütlə- ləri 15 mindən çox, hətta milyonlarla ola bilər. Fermentlǝrǝ qlobulyar quruluşlu zülalların xassələri uyğundur. Bütöv lükdə ferment molekulu holoferment, onun zülali hissəsi apoferment, qeyri-zülali hissəsi isə koferment adlanır.
Fermentin prostetik qrup adlanan strukturu dedikdə onun qeyri-üzvi hissəsinin apofermentla birləşmiş hissəsinə deyilir. Ancaq prostetik qruplarla koferment arasında da ciddi bir fərq yoxdur.

Məsələn, flavinadenin dinukleotid (FAD) suksinatdehidrogenazanın kofermenti kofermenti sayılır, ümumilikdə ferment kompleksində isə bu birləşmǝyǝ prostetik qrup şəklində rast gəlinir. Bir sözlə, ferment molekulunda onun zülal olmayan hissəsinə kofaktor, zülali hissəyə isə apoferment deyilir. Zülalların fermentativ fəallığı üçün onların birli, ikili və üçlü quruluşlarının saxlanması vacibdir. rub Bir sıra fermentlərin aktivliyi yalnız zülalın öz aktivliyindən asılıdırsa, digərləri üçün isə kofaktorun olması zəruridir. Kofaktor olaraq bir sıra ionları, məs., Fe2+, Mn2+, Zn2+ və bunlarla birləşmiş koferment adlanan mürəkkəb üzvi birləşmələr aiddirlər. levicken Kofermentlərin və prostetik qrupların həyata keçirdiklari funksiyalara qarşa aşağıdakıları aid etmək olar:
1) Fermentativ katalizi həyata keçirmək;
2) Fermentlə substrat arasında təmas yaratmaq;
3) Fermentin spesifik təsirini müəyyənləşdirməklə, apofermentin stabilliyinə nail olmaq, qeyri-zülali hissənin fəallığını gücləndirmək.
Fermentlərin katalitik fəallığı və spesifikliyi əsasən apofermentin strukturundan asılıdır. Koferment isə müx- talif apofermentlərlə əlaqəli şəkildə biri-birindən fərqlənən substratların biokimyəvi reaksiyalarında iştirak edə bilir. Məsələn, müxtəlif dehidrogenazaların (laktatdehidroge- naza, izositratdehidrogenaza, malatdehidrogenaza və s.) apofermentləri biri-birindən əsaslı surətdə fərqlənir. Lakin onların hamısının tərkibində koferment funksiyası NAD+ tərəfindən həyata keçirilir. her biomedsous Bir çox kofermentlərin tərkibində aktiv komponentlər kimi orqanizmdə çox cüzi, hatta iz halında ola bilən maddələrə də rast gəlinir, mas.riboflavin, timin, pantoten turşusu və ya nikotinamid. Bütün bu maddələr, hüceyra- lərin normal hayat fəaliyyəti üçün vacibdir. Ona görə də bu maddələr orqanizmə vitamin kimi, vacib hayat amili kimi mütləq qǝğul olunmalıdır.
Hüceyrədə bu maddələrin çox cüzi miqdarının fer- mentativ fəallığa səbəb olması ilə yanaşı, onların anto- qenistlərinə də rast gəlinir. Onlar ferment zəhərləri və ingibitorlar da adlanırlar. Orqanizmdə bütövlükdə mübadilə proseslərində, çoxsaylı fermentlər məcrasında xüsusi nizamlayıcı ferment- ləri, tənzimləyiciləri qeyd etmək lazımdır. Bu cür ferment- lərin təsiri sayəsində bütün fermentativ sistem əlaqələndiril- miş şəkildə fəaliyyət göstərir. İnsanların bəzi xəstəliklər toxumalarda bir və yaxud bir neçə fermentin çatışmamazlığı səbəbindən baş verir.
Fermentativ reaksiyaların gedişi zamanı ferment (E) vǝ substrat (S) arasında təmas baş verir, aralıq ferment- substrat kompleksi (ES) əmələ gəlir. Çox vaxt substratin molekulu ona təsir göstərən fermentin molekuluna nisbətən kiçik olur. Ferment molekulunun substratla bağlanması və çevirməni həyata keçirən hissəsi fermentin «fəallıq mərkəzi>> sayılır. Aktiv mərkəzin tərkibinə ferment molekulunda olan aminturşu qalıqlarının funksional qrupları və kofaktor molekulları daxildir.
Fermentin aktiv mərkəzində adətən iki sahə ayırd olunur:
1) katalitik sahə aktiv mərkəzin substrata kimyəvi təsir göstərən hissəsi.
2) tɔmas sahəsi - substratla fermentin toxunma sahəsini təmin edən hissə, əlbəttə bu nöqteyi-nəzər şərti xa- rakter daşıyır. Çünki, biokimyəvi reaksiyanın hom spesifik- liyi, həm də mərkəzdə uğradığı dəyişikliklərin sürəti əslində fermentin tomas sahəsi ilǝ substrat molekulunu özünə birlaşdirmək qabiliyyətindən asılıdır. Substratın moleku- lunda da biri-birindən fərqlənən funksional qruplar vardır. Bu qruplardan biri və ya bir neçəsi substratın fermentlə kontaktı təmin edir, başqa bir kimyəvi rabitə və funksional qrup isa, spesifik olaraq fermentativ dəyişikliyə uğrayır.
İndi fermentlərin aktiv mərkəzində amin turşu ardıcıllığı demək olar ki, müəyyən olunmuşdur. Aktiv mərkəzdə adətən 12-16 aminturşu qalığına rast gəlinir. Məsələn, ximotripsin molekulunun aktiv mərkəzinə daxil olan histidin qalığı polipeptid zəncirində 57-ci yeri, serin qalığı 195-ci yeri, asparagin qalığı isə 102-ci yeri tutur. Aktiv mərkəzdən aralı yerləşən başqa funksional qruplar da ferment molekulunun ümumi fəza konfiqurasiyasının formalaşmasında iştirak edirlər. Molekulu sadə zülallardan ibarət olan fermentlərin aktiv mərkǝhinin təmas sahəsində funksional qrup funksi- yasını yalnız aminturşu qalığı yerinə yetirir. Mürəkkəb tərkibli fermentlərdə isə bu proseslərdə kofaktorların daha böyük rolu vardır.
Fermentlərin aktiv mərkəzində aminturşulardan arginin, serin, histidin və triptofanın qalıqlarına daha çox təsadüf olunur. Eləcə də bu prosesdə başqa aminturqu qrupları da iştirak edir. Bütövlükdə götürdükdə isə, fermen- tativ katalizdə ferment molekulunda aşağıdakı funksional qruplar iştirak edə bilər:
1. Monoamindikarbon turşuları qalıqlarının sərbəst vəziyyətdə olan karboksil qrupları və peptid zəncirinin uc hissəsində olan karboksil qrupları;
2. Serin və treoninin hidroksil qrupları;
3. Lizinin sərbəst aminqrupu, peptid zəncirinin uc hissəsində olan amin qrup;
4. Triptofanın indol qrupu;
5. Arginin qalığında olan quanidin qrupu;
6. Sistein tiol (-SH) qrupu va sistein disulfidkörpücükləri;
7. Tirozinin fenol qrupu;
8. Metioninin tioefir qrupları;
9. Alifatik aminturşuların hidrofob xassəli qalıqları;
10. Fenilalaninin molekulunda olan benzol qalığı;
11. Histidin molekulunun imidozol qalığı.

Göstərilən funksional qruplar fermentin moleku ilə substrat arasında müvafiq çevrilmələr aparır. Bunlar arasında polyar xassəli funksional qruplar substratın əks işarəli ion yükünə malik olan qrupları ilə, hidrofob xassəli funksional qruplar isə substratın qeyri polyar sahələri ilə rabitə yaradırlar. Mürəkkəb zülal təbiətli fermentlərin aktiv mərkəzində olan radikalların bir hissəsi kofaktorların peptid zəncirinə birləşməsini təmin edir. Fermentlərdə aktiv mərkəzlərdən başqa, allosterik mərkəz də ola bilər (yun. «allos» - başqa, özgǝ; «steros>> -fəza, quruluş) deməkdir. Allosterik mərkəz, ferment molekulunun elə sahəsidir ki, onunla adətən müəyyən kiçik molekullu maddələr (effektor və ya modifikator) adlanan maddələrlə bağlanırlar və onların molekulları quruluşlarına görə substrata oxşar olmurlar. Effektorun allosterik mərkəzə birləşməsi fermen- tin üçölçülü və çox vaxt da dördölçülü quruluşun müvafiq aktiv mərkəzin konfiqurasiyasının dəyişməsinə səbəb olur. Aktivliklərinə həm fəal, həm də allosterik mərkəzlər- dən nəzarət olunan fermentlǝrǝ allosterik (nizamlayıcı) fermentlər deyilir.