Odilov yoqubjonning biologik kimyo va molekulyar biologiya fanidan poliferment tizimlari

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI

OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI

FARG’ONA DAVLAT UNIVERSITETI

TABIIY FANLAR FAKULTETI

BIOLOGIYA YO’NALISHI

2-BOSQICH 19.62 "A"-guruh talabasi

ODILOV YOQUBJONNING

BIOLOGIK KIMYO VA MOLEKULYAR BIOLOGIYA FANIDAN

POLIFERMENT TIZIMLARI

mavzusida

KURS ISHI

MUNDARIJA

KIRISH.....................................................................................3

I.BOB. FERMENTLAR HAQIDA UMUMIY MAʼLUMOT.

1.1. FERMENTLARNING TASNIFI VA NOMLANISHI............5

1.2. FERMENTLARNING FAOLLOK BIRLIGI VA ANIQLASH USULLARI..............................................................................15

II.BOB. POLIFERMENT SISTEMALAR.

2.1.POLIFERMENT SISTEMALAR........................................21

2.2.IMOBILLANGAN FERMENTLAR....................................26

XULOSA.................................................................................37

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR.......................................39

KIRISH.

Funktsional tuzilishda fermentlar poliferment sistemada birlashgan bo`lib, birinchi fermentdan ikkinchisiga o`tadigan metabolitlar yordamida ma`lum bir vazifani bajaradi. Jumladan, funktsional tashkil topgan poliferment sistemalarda zanjirdagi birinchi ferment reaktsiyasining mahsuloti keyingi ferment uchun substrat bo`lib xizmat qiladi va hokazo.

Funktsional tashkil topgan poliferment sistemalarga glikoliz, ya`ni glyukozaning parchalanishi misol bo`la oladi. Glikolizning hamma fermentlari erigan holatda bo`ladi. Har bir reaktsiya alohida fermentlar bilan katalizlanadi. Bunda metabolitlar bog`lovchi bo`g`in bo`lib xizmat qiladi. Zanjirdagi har bir fermentning holati glyukozadan boshlab substratga o`xshashligi bo`yicha belgilanadi va ularning har biri oldingi ferment katalizlaydigan reaktsiyaning mahsuloti hisoblanadi.

Struktura funktsional tuzilishda fermentlar ferment - fermentli o`zaro ta`sir yordamida ma`lum seriyali struktura sxemalarini hosil qiladi. Shunday usulda molekula darajasidan yuqori kompleks poliferment strukturalar shakllanadi. Bunga pirouzum kislotasining oksidlanishida ishtirok etuvchi bir nechta fermentlardan tashkil topgan piruvatdegidrogenaza poliferment kompleksi hamda 7 ta struktura jihatidan bog`langan fermentlardan tashkil topgan, birgalikda yog` kislotalarning sintezi - umumiy funktsiyani yaxlit bajaruvchi yog` kislotalar sintetazasi misol bo`la oladi. Bunday poliferment sistemalar juda mustahkam va juda qiyinlik bilan alohida fermentlarga parchalanadi. Shu jihati bilan ular funktsional tuzilgan poliferment sistemalardan farq qiladi.

Struktura - funktsional tuzilishning poliferment komplekslaridan tashqari yana boshqa variantlari ham bo`lishi mumkin. Masalan, fermentlar biologik membranada birikib, zanjir bo`lib tizilib oladi. Elektron va protonlarning tashilishi va energiya hosil bo`lishida ishtirok etuvchi mitoxondriyaning nafas olish zanjiri masalan, mana shunday tuzilishga ega.

Struktura - funktsional tuzilish turi asosan biologik funktsiyasi yuqori darajada turg`un holatda bajarilishi lozim bo`lgan ferment sistemalari uchun muhimdir. Bundan sistemalardagi fermentlarni ajratish ularning faoliyatini to`xtashiga olib keladi.

Poliferment sistemalarning aralash turi 2 turdagi tuzilishning birgalikda bo`lishidir, ya`ni poliferment sistemaning bir qismi struktura tuzilishiga, boshqa qismi esa funktsional tuzilishga ega bo`ladi. Bunday tuzilishga Krebs halqasining poliferment sistemasi misol bo`la oladi, unda ba`zi fermentlar struktura kompleksida birlashgan (2-oksoglutaratdegidrogenazali kompleks), boshqalari esa bir-biri bilan bog`lovchi metabolitlar yordamida funktsional jihatdan birlashgan.

Har bir hujayra o`ziga xos fermentlar to`plamiga

ega. Ba`zi fermentlar deyarli hamma hujayralarda, boshqalari esa faqat ayrim hujayralardagina uchraydi. Hujayradagi har bir ferment funksiyasi alohida bo`lmasdan boshqa fermentlar funktsiyasi bilan uzviy bog`langan. Ko`p shaklli fermentlardan poliferment sistemalar yoki konveyerlar shakllanadi.

Hujayradagi poliferment sistemalar funktsiyasi ularga bo`lgan zaruriyatga va tashkil topish xususiyatlariga bog`liq. Poliferment sistemalarning tashkil etilishini shartli ravishda quyidagi turlarga ajratish mumkin: 1) funktsional, 2) strukturali - funktsional , 3) aralash.

I.BOB. FERMENTLAR HAQIDA UMUMIY MAʼLUMOT.

1.1. Fermentlarning tasnifi va nomlanishi.

Hozirgi vaqtda fermentlarni ikki xil nomlash qabul qilingan: ishchi va sistematik. Fermentlarning ishchi yoki rasional nomi enzim ta’sir etadigan modda (substrat) yoki reaktsiya nomining oxiriga aza qo`shimchasini qo`shish bilan tuziladi. Binobarin aza bilan tugaydigan so`zlar, albatta, ma’lum fermentni ko`rsatadi. Masalan, oqsil (protein)ni parchalovchi ferment proteinaza, gidrolizni tezlatuvchi ferment gidrolaza, oksidlovchi fermentlar oksidaza deb aytiladi. Shunga o`xshash kraxmal (amylum), yog` (lipos), glikozid, peroksid, siydikchil (urea) ga ta’sir etuvchi fermentlar amilaza, lipaza, glikozidaza, peroksidaza, ureaza deb ataladi. Ayrim fermentlarning ilmiy adabiyotlarga kirib qolgan trivial (tarixiy) nomlari ham saqlangan, masalan pepsin, tripsin, papain va boshqalar.

Fermentlarning sistematik nomlanishi murakkabroq hosil bo`ladi. Fermentlarning umumiy tasnifi ularning ximiyaviy tuzilishi yoki bioximiyaviy vazifasiga, ya’ni ferment ta’sir etadigan reaktsiya xarakteriga, katalizlanadigan ximiyaviy o`zgarish turiga, substratlarning nomi va aza qo`shimchasiga asoslanishi mumkin:

L-laktat : NAD+ → Oksidoreduktaza

I substrat II substrat kimyoviy o`zgarish turi

Ferment katalizlaydigan reaktsiyaga muvofiq tasniflanganda uziladigan bog`larning va ko`chiriladigan guruhlarning xarakterini yoki ferment ta’sir etadigan substratlarning ximiyaviy tabiatini asos qilib olish mumkin. Sistematik nomlash faqat o`rganilgan fermentlarda qo`llaniladi.

Hozirgi vaqtda butun dunyo bo`yicha fermentlarning umumiy tasnifi va indeksasiyasi qo`llaniladi. Xalqaro Bioximiya Ittifoqi assambleyasi tomonidan 1961 yili Moskvada ma’qullangan bu tasnifga ko`ra barcha fermentlarning 6 sinfga va bu sinflar chegarasida ular kichik va eng kichik sinflarga bo`linadi. 1961 yildan so`ng nomenklaturani tuzatish va bu sohadagi keyingi ma’lumotlar bilan to`ldirib borish uchun doimiy qo`mita tuzilgan.

6 sinfga bo`lingan fermentlarning har bir sinfi qat’iy belgilangan tartib raqamiga ega:

1. Oksidoreduktazalar 4. Liazalar

2. Transferazalar 5. Izomerazalar

3. Gidrolazalar 6. ligazalar (sintetazalar)

Sinf nomi ferment katalizlaydigan reaktsiya turini belgilaydi. Bundan kelib chiqadiki, ferment ishtirokida boradigan reaktsiyalar 6 turga bo`linadi. Sinflar kichik sinflarga, ular esa o`z navbatida eng kichik sinflarga bo`linadi. Kichik sinf ferment ta’sir etadigan substratning kimyoviy guruhi tabiatiga ta’sirini aniqlashtiradi. Eng kichik sinf ferment ta’sirini yanada aniqlashtirib, substrat bog`ining tabiati yoki reaktsiyada ishtirok etadigan akseptor tabiatini ravshanlashtiradi.

Fermentlar [lot. fermentum – achitqi], enzimlar – hayvon, oʻsimlik va bakterilarning tirik hujayralaridagi oqsilli katlizatorlar. Fermentlar maxsus xususiyatlari va kimyoviy reaksiyalarni tezlashtirishi bilan odatdagi katalizatorlardan farqlanadi. Ular kataliztorlar kabi kimyoviy reaksiyalarning faollnish energiyasini pasaytiradi.

1914-y. rus kimyogari K. G. S. Kirxgof udirilgan arpa donidan olingan ekstrakt taʼsirida kraxmalni qandgacha parchaladi. 1933 – y. da fransuz kimyogarlari A. Payen va J. Peso birinchi marta arpa donidan amilaza fementini ajratib oldilar. 19-a. oʻrtalarida mikrobiologiyaning asoschisi L. Paster achish jarayonini tirik Mikroorganizmlar (achitqlar) koʻzgʻatadi va bu jarayon ularning hayoti bilan bogʻlik deb koʻrsatdi. 1897-y. da nemis kimyogari E. Buxner achitqidan spirtli achish jarayonini chakiruvchi fermentni ajratib oldi.

20-a. boshlariga kelib nemis kimyogari R. Vilshtetter xodimlari bilan fermentlarni ajratish va tozalashda adsorbsiya usulidan keng foydaladi. 20-30-y. larda J. Samor, birinchi kritallik ferment (ureaza), soʻngra pepsin va boshqa(lar) bir qator proteologik fermentlarni kristall shaklida ajratib oldi.

20-a. ning oʻrtalariga kelib, fizik-kimyoviy tahlil (asosan, xromotografiya) va oqsil kimyosi usullarining rivojlanishi natijasida qator fermentlarning birlamchi strukturasi aniqlandi. Masalan, qoramol oshqozon osti bezining ribonukleaza fermentlari toʻrtta disulfid bogʻi bilan bogʻlangan 124 aminokislota qoldigʻidan iboratligi koʻrsatib berildi. Shundan keyin rentgen struktura tahlili yordamida bir qancha fermentlarning ikkilamchi va uchlamchi strukturalari aniqlandi. Koʻp fermentlar toʻrtlamchi strukturaga ega ekanligi, yaʼni molekulalari tarkibi va strukturasi jihatidan turlicha boʻlgan bir qancha oqsil subbirliklar (biopolimerlar)dan iboratligi koʻrsatildi.

Fermentlar barcha oqsillar kabi oddiy va murakkab boʻladi. Murakkab fermentlarning molekulalari ikki komponentdan: oqsil (apoferment) va oqsil boʻlmagan – prostetik guruh komponentidan iborat. Prostetik guruh apofermentdan oson ajraladigan hollarda kofaktor yoki kofement deb ataladi. Uglevodlar, nukleotidlar, turli metallarning ionlari va boshqa(lar) birikmalar, vitaminlar hamda ularning hosilalari (vitminlari kofermentlardan iborat 150 dan ortiq fermentlar maʼlum) kofermentlar boʻlishi mumkin. Avitaminoz va gipovitaminozlarda koʻpgina ferment tizimining funksiyasi izdan chiqadi, bu butun organizm normal hayot faoliyatining buzilishiga sabab boʻladi.

Koʻpchilik fermentlar aʼzo va toʻqimalarda shu darajada kamki, hatto ularning absolyut miqdorini (masalan, milligrammlarda) bilish qiyin. Shu sababli fermentlarning istalgan aʼzodagi miqdorini, ularning faolligiga qarab aniqlanadi. Fermentlarning faollik birligi uchun 1 min. da maʼlum miqdordagi substratning oʻzgarishini katalilashga ketgan F. miqdori qabul qilingan.

Fermentlarning taʼsir etishi bir qator omillarga, xususan, harorat va muhit rN ga (rN – vodorod koʻrsatkich) bogʻlik. Fermentlarning taʼsir etish optmum harorati 38-60°, harorat bundan yuqori boʻlsa, F. odatda, denaturlanib oʻz faolligini yoʻqotadi. Lekin baʼzi F. (masalan, ribonukleaza, mokinaza) 100° issiklikka ham chidaydi. Odam va issiq qonli hayvonlar fermenti 37-38°da, yaʼni tana haroratida taʼsir koʻrsatadi. Fermentlar faollikning haroratga bogʻliqligidan tibbiyot amaliyotida, jumladan, jarrohlikda foydalaniladi.

Koʻpchilik F. neytral reaksiyada (rN-7,0 da) faol boʻlib, kislotali va ishqorli muhitda ular oʻz faolligini yoʻqotadi. Kislotali muhitda faol boʻlgan pepsin va baʼzi toʻqima proteolitik F. (masalan, katepsin D) hamda ishqorli muhitda (rN-8,0 da) faol boʻlgan tripsin bulardan mustasno.

H-rat va muhit rNning kattaligidan tashqari, F. faolligiga turli moddalar kuchaytiruvchi (aktivatorlar) yoki toʻxtatuvchi (ingibitorlar) tazyiq koʻrsatadi. Turli anorganik ionlar, xususan, turli metall ionlari F. aktivatorlari hisoblanadi. Fermentlar faolligini susaytiruvchi birikmalar – ingibitorlar F. bilan qoʻshilib, fermentativ faollikni yoʻkotdigan kompleks hosil qiladi.

Fermentlarning biosintezi genetik kod tomonidan nazorat etiladi. Ular ichki va tashqi omillar: mutatsiyalar, ionlovchi radiatsiya, ovqatlanish sharoiti va boshqa(lar) taʼsirida oʻzgarishi mumkin. Katalitik taʼsiri bir xil boʻlib, fizikimyoviy xossasi bilan farklanadigan F. izofementlar deyiladi. Hujayrada F. faolligini boshqarishda hujayra tarkibiy qismini tashkil etuvchi strukturalar – mitoxondriyalar, mikrosomalar va boshqa(lar) katta rol oʻynaydi.

Enzimopatiya yoki fermentopatiya deb ataluvchi turli F. tizimi funksiyalarining buzilishi kishida koʻpchilik kasalliklarning kelib chiqishiga sabab boʻladi.

Turli omillar (radiatsiya, kimyoviy moddalar, viruslar, bakteriyalar va boshqa(lar)) tufayli F. ning optimal taʼsir etish sharoiti oʻzgarganda F. ning qondagi faolligi pasayishi kuzatilgan. Uning bu xususiyatidan diagnostikada foydalaniladi. Fermentlarning kon zardobidagi faolligini aniqlash usuli keng qoʻllaniladi. Bu usul yordamida kasallikni boshlanish paytida aniqlash mumkin.

Fermentlar kasalliklarni aniklashdagina emas, balki shu kasalliklarning ayrimlarini davolashda (enzimoterapiya) ham qoʻllaniladi.

Kishilarning amaliy hayotida, shuningdek, yengil, oziq-ovqat va kimyo sanoatlarida F. dan keng foydalaniladi.

Tasniflash tizimi har bir ferment uchun nuqtalar yordamida ajratilgan, 4 ta kodli sondan iborat maxsus shifrni beradi:

Fermentlarning sinflarga bo`linishi va ularning tasnifi. 1. Oksidoreduktazalar - oksidlanish –qaytarilish reaktsiyalarini katalizlaydigan fermentlar. Bu sinfga barcha degidrogenazalar, oksidazalar, peroksidazalar, sitoxromreduktazalar kiradi. Oksidoreduktazalar 17 ta kichik sinfga bo`linadi. Oksidoreduktazalar ta’sirida oksidlanadigan substrat vodorodning donori sifatida qaraladi. Shu sababdan bu sinf fermentlari degidrogenazalar yoki reduktazalar deb aytiladi, kislorod akseptor vazifasini o`tagan holatlarda oksidaza atamasi qo`llaniladi. Bu fermentlarning sistematik nomi quyidagicha tuziladi: donor:akseptor – oksidoreduktaza.

Oksidoreduktazalar vodorodning ko`chirilishi, elektronlarning tashilishi; molekulyar kislorod, gidroperoksid va boshqa oksidlovchi moddalar bilan oksidlanish kabi reaktsiyalarni kataliz qiladi. Ayrim fermentlarning nomi quyidagicha tuziladi: donor (guruhni beruvchi) va akseptor (guruhni qabul qilib oluvchi) oksidoreduktaza. Masalan, alkogol: NAD – oksidoreduktaza; L-aminokislota; O2 – oksidoreduktaza. Oksidoreduktazalar o`zi ta’sir etadigan ximiyaviy bog`lar va molekulalar (donor) xarakteriga qarab kichik sinflarga va har bir kichik sinf akseptor xarakteriga qarab eng kichik sinflarga bo`linadi. Oksidoreduktazalar fermentlarning eng katta sinfidir. Oksidoreduktazalarning vakillari, asosan, quyidagi guruhlarga kiradi:

Degidrogenazalar – substrat oksidlanishi vodorod (proton va elektron) ajratilishi (degidrogenlanish) bilan boradigan barcha reaktsiyalarni katalizlaydi. Donorda ajralib chiqadigan vodorod turli akseptorlarga ko`chiriladi:

H H

R + R¹1 R + R¹

H H

Aktseptor sifatida ko`pincha, NAD va NADF ishtirok etadi. Bunda NAD va NADF ning oksidlangan shaklini NAD+ va NADF+, vodorod atomlari qo`shilgandan so`ng hosil bo`lgan qaytarilgan koeffitsiyentini NADH + H+ va NADFH + H+ tarzida ifodalash qabul qilingan. Masalan:

Alkogol + NAD+ Aldegid + NADH + H+

Oksidazalar – agar vodorod donordan bevosita kislorodga ko`chirilsa, bunday reaktsiyani katalizlovchi fermentlar oksidazalar deb ataladi. Ular qatoriga aldegidoksidaza, glyukozooksidaza, aminokislotalar oksidazalari va ba’zi boshqa flavinli fermentlar kiradi. Masalan:

α-aminokislota + O2 → 2-oksikislota + NH3 + H2O2

Sitoxromlar – oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida elektron tashish vazifasini bajaradigan fermentlar, masalan, sitoxromoksidaza sitoxromlarning biridan eletkronni molekulyar kislorodga ko`chiradi.

va katalazalar nafas olishning qo`shimcha fermentlari hisoblanadi. Ular oksidlanish jarayonida hosil bo`lgan zaharli modda H2O2 ni chetlatadi, bu vazifani peroksidaza substrat vodorodini gidroperoksidga ko`chirish bilan bajaradi:

H

R + H2O2 → 2 H2O + R

H

Katalaza esa gidroperoksidning suv va molekulyar kislorodga parchalanishini tezlatadi:

2 H2O2 → 2 H2O + O2

2. Transferazalar turli kimyoviy guruhlar va qoldiqlarning bir substrat (donor)dan boshqasi (aktseptor)ga ko`chirilishini katalizlaydi. Transferazalar ko`chiradigan guruhlarga qarab 8 ta kichik sinfga bo`linadi. Ular ko`chiradigan radikallarning tabiati har xil va bu sinfga kiradigan fermentlarning ahamiyati va soni yil sayin ortib bormoqda. Transferazalar amino, fosfat, metil, sulfgidril guruhlarni, kislota, glikozil, aldegid va keton, bir uglerodli qoldiqlarning ko`chirilishini ta’minlab, juda ko`p metabolik jarayonlarda ishtirok etadi. Transferaza fermentlarning sistematik nomi quyidagicha tuziladi: donor-aktseptor – ko`chiriladigan guruh – transferaza. Masalan, ATF: atsetat-fosfotransferaza; atsetil-KoA; L-glutamat-N-atsetiltransferaza va hokazo.

Transferazalar ham oksidoreduktazalarga o`xshash keng tarqalgan fermentlardir. Ular turli xil moddalarning o`zaro o`zgarishi, monomerlar sintezi, tabiiy va yot birikmalarning zararsizlantirilishida ishtirok etadi.

Transferazalar sinfiga quyidagi asosiy ferment guruhlari kiradi:

Glikoziltransferazalar – qand qoldiqlarini turli aktseptorlarga ko`chiradi.

Metiltransferazalar – biologik metillashda donordan metil guruhni ko`chirish orqali bajaradi.

Transaldolaza va transketolazalar – transketolaza glikoaldegidni, transaldolaza esa dioksiatsetonni bir aldegiddan ikkinchi aldegidga ko`chiradi. Har ikkala ferment ham fotosintez jarayonida va pentoza fosfatlarning oksidlanishli almashinuvlarida muhim rol o`ynaydi.

3.Gidrolazalar – molekula ichidagi bog`larning gidrolitik parchalanishini tezlatadigan fermentlar. Bu fermentlar 11 ta kichik sinfga bo`linadi. Bu sinfga murakkab efirlar, glikozidlar, oqsillar, peptidlar, amidlarni parchalovchi fermentlar kiradi. Gidrolazalarning nomi quyidagicha tuziladi: substrat + gidrolaza. Masalan, peptidgidrolaza, atsetilxolingidrolaza va hokazolar. Bu fermentlarni ham transferazalarga kiritish mumkin, ya’ni gidrolizni donor vazifasini bajaradigan substratning spetsifik guruhini aktseptor vazifasini bajaradigan suv molekulasiga o`tkazilishi deb qarash mumkin. Ammo bu fermentlarning ta’sir etishida suv aktseptor sifatida asosiy o`rinni egallaydi, shu sababdan ushbu fermentlar alohida gidrolazalar sinfiga ajratilgan.

Gidrolazalarning eng muhim vakillari quyidagi kichik sinflarga tegishli.

Esterazalar – guruhiga juda ham o`ziga xos bir qator fermentlar kiradi. Ular murakkab efir bog`larining gidrolizini kataliz qiladi va bir xil tezlikda bo`lmasa ham juda ko`p efirlarga suv biriktirib, ularni parchalaydilar:

R – C – O – R1 + HOH RCOOH + R1OH

Glikozidazalar- guruhiga faqat haqiqiy glikozidlargina emas, balki N-glikozid bog`larni uzuvchi fermentlar, S-glikozidil birikmalarni gidrolizlovchi bitta ferment ham kiradi. Haqiqiy glikozidazalar sodda glikozidlarni, oligo- va polisaxaridlarni parchalaydi. Masalan, α- va β-amilazalar polisaxariddagi 1,4-glikozid bog`larni gidrolitik yo`l bilan uzadi.

Peptidazalar- guruhiga oqsilning peptid bog`ini parchalovchi fermentlar va peptid bog`idan farqli –C – N aloqalarni uzuvchi amidazalar, amidinazalar va boshqalar kiradi.

Peptidazalar asosan yirik oqsil molekulalariga ta’sir etadi, shuningdek kichik peptidlarni ham alohida aminokislotalarga parchalaydi.

Ovqat hazm qilish organlarining fermentlari, lizosoma va hujayraning boshqa organoidlari tarkibiga kiradigan, ya’ni yirik molekulalarni kichik molekulalarga parchalaydigan joylardagi fermentlar gidrolazalar bo`lib hisoblanadi.

4. Liazalar – substratga suv birikmasdan yoki oksidlanishsiz bog`larni uzadigan reaktsiyalarni katalizlaydigan fermentlardir. Liazalar 4 ta kichik sinfga bo`linadi. Bu sinfga suv elementlari, ammiak, CO2 biriktiruvchi va ajratuvchi fermentlar kiradi. Liazalarning hujayra metabolizmida muhim ahamiyatga ega bo`lgan guruhlari quyidagilardan iborat.

Dekarboksilazalar, asosan keto va aminokislotalardan CO2 guruhini ajratib, ulardagi C – C bog`larini uzadi. Bulardan eng muhimi piruvatdekarboksilaza ketokislotalardan CO2 ajratib, aldegid hosil qiladi:

2-oksokislota → aldegid + CO2

Gidroliazalar oksikislotalardan suv molekulasini ajratadi(gidratazalar). Yaxshi ma’lum bo`lgan fermentlardan fumarat va akonitatgidratazalar, enolaza shular jumlasidandir.

Liazalar fermentlarning kamroq tarqalgan guruhi bo`lib, modda almashinuvining oraliq mahsulotlarini sintezi va parchalanishida ishtirok etadi.

5. Izomerazalar – bir molekula doirasida izomerlanish reaktsiyasini katalizlovchi fermentlar. Izomerlanish natijasida molekula ichidagi turli guruhlarning o`rni o`zgaradi. Bu sinf fermentlari 5 ta kichik sinfga bo`linadi. Fermentning nomi izomerlanish reaktsiyasining turiga qarab nomlanadi: mutazalar, tautomerazalar, ratsemazalar, epimerazalar, izomerazalar; bunda izomerlanish molekula ichida guruhlarning ko`chishidan iborat bo`lsa, ferment mutaza deb ataladi va h.k.

6. Ligazalar (sintetazalar) – ATF yoki unga o`xshash nukleotidtrifosfat molekulasida pirofosfat bog`i uzilishi bilan birga o`tadigan ikki molekulaning birikishini – sintetik jarayonni katalizlovchi fermentlardir. Bu reaktsiyalar natijasida ATF dan ADF yoki AMF hosil bo`ladi:

X + Y + ATF → X – Y + ADF + fosfat.

Ligazalar 5 ta kichik sinfga bo`linadi.

Fermentlar deb organizmdagi kimyoviy reaksiyalarni tezlashtiruvchibiologik faol oqsillarga aytiladi. (Lotincha «Fermentum» – achitqi yoki«enzim» grekcha «en» – ichki, «zim» tomizg‘i).Fermentlar tashqi muhitdan tushgan va organizmning o‘zida hosilbo‘lgan moddalarning o‘zgarishini amalga oshiradi. Ovqatmoddalarning o‘zlashtirilishi va ularning keyinchalik ishlatilishi, yuqorimolekulali birikmalardagi kimyoviy energiyaning biologik oksidlanishdavrida ajralishi va hujayra hamda to‘qimalarning ularning rivojlanishiva takomillanishi davrida struktur elementlarining hosil bo‘lishifermentlarning bevosita ishtiroki ostida boradi. Fermentativ reaksiyalarasosida moddalarning o‘zgarishi organizm hayot faoliyatining materialva energetik asosini tashkil etadi, shuning uchun fermentlar hayot

jarayonlarini haraktlantiruvchilari bo‘lib hisoblanadilar.Fermentlar to‘g‘risidagi birinchi ma’lumotlar XVII asrda nemis olimiLibaviya va golland olimi Van Gelmontlar tomonidan xususiyatlarinispirtli bijg‘ish o‘rganishda aniqlangan. XVIII asr oxirida Reomyura vaSpallansiani yirtqich hayvonlarning me’da shirasida go‘shtnihazmlanishi mexanik ta’sirda emas, balki kimyoviy jarayon tufayliekanligini isbotlaganlar. 1836-yili esa Shvan me’da shirasida pepsinfermenti borligini kashf qilgan. Rus olimi K.S. Kirxgoff birinchi borkraxmalni shakarga aylanishida kimyoviy moddalar (fermentlar)ishtirokini ko‘rsatgan bo‘lsa, 1837-yili Payyen va Perso ularni ajratibolgan va termolabilligini aniqlaganlar. Shu yili Berselius fermentlarnianorganik katalizatorlar bilan solishtiradi. M.M. Manaseina, G. Buxnerva E. Buxner bu yo‘nalishdagi ishlarni davom ettiradilar, 1894-yildaesa E.Fisher fermentlar spetsifikligini «qulf-kalit» nazariyasi asosidaisbotlab beradi. XX asrning boshlarida I.P. Pavlov oshqozon-ichakyo‘lidagi fermentlar nofaol – proferment holatda bo‘lishini,tripsinogenni enterokinaza ta’sirida faollanishini ko‘rsatadi vafermentlar faolligini aniqlash usullarini yaratadi. Mixaelis va Menten1913-yilda fermentlar ta’sir etish mexanizmi va fermentativ reaksiyalarkinetikasini yaratishadi. 1926-yili Samner ureaza fermentini kristalholda oladi va uni oqsil tabiatligini ko‘rsatadi. 1957-yili Viland va Pfleyderer fermentlarni molekulyar shakllarda – izofermentlarda

bo‘lishini isbotlaydilar. 1960-yilda Fillips lizotsimni uchlamch

strukturasini rentgenostruktur tahlil orqali aniqlaydi.Fermentlar neorganik katalizatorlardan quyidagilar bilan farqlanadi:

1. Juda yumshoq sharoitlarda faollik ko‘rsatadilar (past temperatura,normal bosim, pHning ma’lum qiymatlari va boshqalar).

2. Kimyoviy reaksiyani juda jadal tezlashtiradilar (35-rasm).

3. Yuqori spetsifiklikka egadir.

4. Fermentlar faolligi boshqariladi.

Muhitning ferment faolligiga ta’siri. Fermentlar molekulasiningsirtida ko‘pgina zaryadlangan guruhlar mavjud. Ferment molekulasiningumumiy zaryadi manfiy va musbat zaryadlangan guruhlarning nisbatibilan belgilanadi. Muhitning o‘zgarishi zaryadning ortishi yokipasayishiga olib keladi.Muhitning ma’lum qiymatida oqsil zarrachasi elektroneytral bo‘libqoladi, ya’ni manfiy va musbat zaryadlar soni bir xil bo‘lib qoladi vaferment molekulasi zaryadga ega bo‘lmaydi, ya’ni izoelektrik nuqtadabo‘ladi. Ko‘pchilik fermentlar yuqori turg‘unlik va faollikka izoelektriknuqta yoki unga yaqin bo‘lgan sharoitda ega bo‘ladilar. Muhitningkeskin o‘zgarishi molekula konformatsiyasining o‘zgarishiga olibkeladi; denaturatsiya va fermentning inaktivatsiyalanishini vujudgakeltiradi. Fermentativ faollik eng yuqori bo‘lgan nuqta fermentningoptimal pHi deb ataladi. Bunda ham ferment faol markazidagi funksionalfaol guruhlar maksimal reaksion holatda ham substrat fermentning buguruhlari bilan bog‘lanishining eng qulay holatida bo‘lishi mumkin.Ferment faolligining pHga bog‘liqligi qo‘ng‘iroqsimon shaklga ega.

Hujayra ichida joylashgan fermentlar odatda neytral muhit (pH 7,2),ya’ni tana suyuqliklari ega bo‘lgan pH qiymatiga egadirlar. Pepsin kabihujayradan tashqarida faollik ko‘rsatuvchi fermentlar optimum pHgakislotali muhitda ega bo‘lishlari mumkin.

Organizm haroratining muayyan darajadan ortib ketishi fermentlarfaolligini pasaytiradi. Fermentativ reaksiya maksimal faoliyatkechiradigan daraja ushbu ferment uchun optimal harorat deb yuritiladi.Ko‘pchilik fermentlarning ta’siri uchun optimal tana harorati 370Cgayaqin (normal tana harorati). Masalan: oqsil va kraxmalning kislotalarbilan gidrolizi 1000Cda bir necha soat davomida kechadi, fermentta’sirida esa 370Cda bir necha daqiqada sodir bo‘ladi. H2O2 ning temirionlari bilan parchalanishi sekin boradi, katalaza fermenti ta’sirida esajuda tez kechadi va fermentdagi 1 mg temir 10 tonna neorganik temirningo‘rnini bosadi.Fermentativ reaksiyalar tezligini tana haroratiga bog‘liqligi muhimamaliy ahamiyatga egadir. Masalan, infeksion omillar ta’siridaorganizmda isitmaning ko‘tarilishi (lixoradka) biokimyoviy jarayonlarnitezlashtiradi va hujayrada endogen substratlarni tanqisligini vujudgakeltiradi (organizmni darmonsizlantiradi). Negaki tana haroratining 1oortishi fermentativ reaksiyalar tezligini 20% oshiradi. Ba’zi fermentlartermolabil bo‘lgani sababli yuqori tana haroratida denaturatsiyagauchraydi va biokimyoviy jarayonlar tabiiy kechishini o‘zgartiradi.Bularni oldini olish uchun lixoradka holatida dori vositalarqo‘llanilishini taqozo etadi. Demak, ulardagi modda almashinuvinipasaytirishi ajratilgan a’zolarni sovutishda qo‘llaniladi. To‘qima vasuyuqliklarni yaxlatilgan holatda yoki past temperaturada saqlashautokatalitik parchalanishning oldini olish usuli bo‘lib qoldi.

Fermentativ reaksiyalar substrat konsentratsiyasigabog‘liqholatda kechadi. Bunday sharoitlarda reaksiya tezligi muhitda mavjudbo‘lgan ferment miqdoriga proporsionaldir. Bu proporsionallik ma’lumchegaragacha saqlanadi, undan tashqarida substratning yetishmasliginatijasida reaksiya tezligi pasayadi. Substrat konsentratsiyasi ortishiferment faol markazini to‘yinishiga olib keladi va ferment-substratkompleksi maksimal darajada hosil bo‘ladi, natijada fermentativreaksiyani maksimal tezlashishiga olib keladi. Fermentativ reaksiyatezligini substrat konsentratsiyasiga bog‘liqligiga qarab reaksiyadarajasini belgilash mumkin. «Nol» darajada fermentativ reaksiya tezligidoimiy va substrat konsentratsiyasiga bog‘liq emas (Vmax). «Birinchi»darajada fermentativ reaksiya tezligi substrat konsentratsiyasi ortishigaqarab to‘g‘ri proporsional bo‘ladi. Shuning uchun, biokimyoviy laboratoriyalarda ferment faolligi va miqdorini aniqlashda substratlarto‘yinish konsentratsiyasida ishlatiladi. Agarda fermentlarni ketma-ketsubstrat konsentratsiyasini oshirib inkubatsiya qilinsa, har gal reaksiyatezligi ortadi: avval juda tez, keyin sekinroq va nihoyat maksimaldarajaga yetadi, ya’ni – Vmax, maksimal reaksiya tezligiga to‘g‘rikeladi.Mixaelis KM konstantasining qiymati ushbu reaksiya uchunjarayonda qatnashayotgan uning tezligini ta’minlab bergan substratningkonsentratsiyasiga teng, Km = 1/2 Vmax. Km = mol/l bilan belgilanadi.Fermentativ reaksiya tezligi ferment miqdoriga to‘g‘ri proporsionaldir. To‘qima va hujayrada ferment miqdori qanchalik ko‘pbo‘lsa, fermentativ jarayon tez kechadi. Agar ferment miqdori uningsintezini buzilishi hisobiga kam bo‘lsa, reaksiya sust kechadi. Bu esadavo vosita sifatida ularni qo‘llashni taqozo etadi.Fermentativ kataliz mexanizmi. Fermentlar ta’sir etishmexanizmini o‘rganishda Mixaelis va Mentenning ferment-substratkompleksining mavjudligiga bag‘ishlangan izlanishlari muhim rolo‘ynadi. Fermentativ kataliz jarayonini 2 bosqichga bo‘lish mumkin.Fermentlarning spetsifikligi. Ko‘p substratlardan bir yoki bir nechakimyoviy tuzilishi jihatidan o‘xshash bo‘lganlarni tanlab olishxususiyatiga fermentlarning spetsifikligi deyiladi. Fermentlarning yuqorispetsifiklikka ega bo‘lishi termodinamik sodir bo‘lishi mumkin bo‘lgankimyoviy reaksiyalardan faqat ba’zilarini tanlab oladi va shuning uchunmetabolik jarayonlarni umumiy yo‘nalishini ko‘pincha aniqlaydi.

Quyidagi spetsifiklik turlari tafovut etiladi:

1. Absolut spetsifiklik.

2. Absolut-guruh spetsifikligi.

3. Nisbiy guruh spetsifikligi.

4. Nisbiy spetsifiklik.

5. Steriokimyoviy spetsifiklik.

Absolut spetsifiklikka faqat bitta substratga ta’sir eta oladigan vao‘xshash bo‘lgan molekulalar bilan ta’sir etmaydigan fermentlar egadir.Masalan: ureaza, aspartaza, arginaza va boshqalar.Absolut-guruh spetsifikligiga bir xil tipda tuzilishga ega bo‘lgansubstratlarga ta’sir etadigan fermentlar kiradi. Masalan: glyukozidaza,karboksipeptidaza, aminopeptidaza va boshqalar.

Nisbiy-guruh spetsifikligiga kimyoviy bog‘ turiga nisbatan spetsifikbo‘lgan fermentlar kiradi. Masalan: lipaza, esterazalar triglitserid,diglitserid, monoglitserid molekulasidagi murakkab efir bog‘lariniuzadilar va boshqalar.

Nisbiy spetsifiklik xususiyatiga sitoxrom R450, pepsin, ximotripsin,tripsin va boshqa proteolitik fermentlar ega.Sterioximik spetsifiklikka faqat bir fazoviy izomerga ta’sir etuvchifermentlar egadir. Masalan: aminokislotalarning L – oksidaza yoki D –oksidazalari faqat tegishli izomerlargagina ta’sir etadilar.Fermentlarning spetsifik ta’siri 2 gipoteza yordamida tushuntiriladi:Fisher gipotezasi – ferment va substrat bir-biriga kalit qulfga to‘g‘rikelganidek mos kelishi kerak. Koshland gipotezasi – majburan to‘g‘rikelishlik, ba’zan ferment o‘zining konformatsiyasini o‘zgartirish vasubstratiga mos kelishi mumkin. Buni qo‘lpaypoq va kaft misolidatushuntirish mumkin. spetsifikligi. Ko‘p substratlardan bir yoki bir nechakimyoviy tuzilishi jihatidan o‘xshash bo‘lganlarni tanlab olishxususiyatiga fermentlarning spetsifikligi deyiladi. Fermentlarning yuqorispetsifiklikka ega bo‘lishi termodinamik sodir bo‘lishi mumkin bo‘lgankimyoviy reaksiyalardan faqat ba’zilarini tanlab oladi va shuning uchunmetabolik jarayonlarni umumiy yo‘nalishini ko‘pincha aniqlaydi.

Fermentlar nomlanganda substratlarning oxiriga – aza suffiksiqo‘shiladi (Dyuklo taklifi bo‘yicha, 1883-y). Masalan: arginazaargininning gidrolizini katalizlaydi, saxaraza - saxarozaning, fosfataza– fosfo – efir bog‘lari va boshqalar.

Boshqa usul — katalizlanuvchi reaksiya nomiga – aza suffiksiqo‘shiladi. Masalan: degidrogenaza vodorodning ajralib chiqishreaksiyasini, gidrolaza – gidroliz reaksiyasini, transferaza – kimyoviyguruhlarni o‘tkazish reaksiyalarini katalizlaydi. Yuqoridakeltirilganlarga qaramasdan ba’zi fermentlar o‘zlarining travialnomlarini saqlab qolganlar: tripsin, pepsin, katalaza, ularning nomikatalizlanuvchi reaksiya turiga, shuningdek, substratning nomiga to‘g‘rikelmaydi. 1961-yilda V xalqaro biokimyog‘arlar kongressidafermentlarning tasnifi va nomenklaturasi qabul qilingan va uning asosigaquyidagi tamoyillar qo‘yilgan:fermentning nomi o‘z ichiga olishi kerak:

– substrat nomini;

– koferment nomini;

– katalizlanuvchi reaksiya turini.

Masalan, ushbu nomenklatura bo‘yicha LDG quyidagichanomlanadi: L – laktat – NAD – oksidoreduktaza. Bu nomda birdaniga3 xususiyat o‘z aksini topgan:

– substrat – laktat (sut kislota);

– koferment – NAD;

– reaksiya turi – substrat va vodorod akseptori (NAD) o‘rtasidaoksidlanish va qaytarilish reaksiyasi.Har bir fermentga barcha fermentlar ro‘yxatida alohida nomer (shifr)berilgan. Masalan: laktatdegidrogenaza 1.1.1.27 shifriga ega. Birinchiraqam sinfning nomerini, ikkinchi - sinfchaning, uchinchi – kenjasinfning, to‘rtinchi – ko‘rsatilgan guruhda egallagan o‘rnini ko‘rsatadi.Fermentlarning tasnifi katalitik ta’sirga uchrayotgan reaksiya turigaasoslangan. Barcha fermentlar 6 sinfga bo‘linadilar:

1. Oksidoreduktaza.

2. Transferaza.

3. Gidrolaza.

4. Liaza.

5. Izomeraza.

6. Ligaza (sintetaza)

Fermentlarning har bir sinfi individual o‘zgarishlarga bog‘liqravishda yana kichik sinf, kenja sinflarga bo‘linadi.1. OKSIDORÅDUKTAZAlar (degidrogenazalar). Ushbu sinffermentlar 14 guruhga bo‘linadi. Ular hujayradagi oksidlanish￾qaytarilish reaksiyalarini katalizlaydi va vodorod atomi, elektronlarnisubstratdan oxirgi akseptorga o‘tkazuvchi ko‘p bosqichli reaksiyalarniamalga oshiradilar.

2. TRANSFÅRAZAlar. Guruh va molekulyar qoldiqlarni bir birikmadan ikkinchisiga o‘tkazish reaksiyalarini tezlashtiradilar.Fosfotransferaza, aminotransferaza, metiltransferaza, formiltransferazava boshqalar tafovut etiladi (200 ferment).

3. GIDROLAZAlar. Fermentlar suv biriktirish yo‘li bilan organikmoddalarning parchalanish reaksiyalarini tezlashtiradilar. Ularning 9guruhi mavjud, 169 dan ortiq fermentlar kiradi. Ularga misol bo‘la oladi:esterazalar, glikozidazalar, peptidazalar, amilazalar va boshqalar.

4. LIAZAlar. C-C, C-N, C-O va boshqa bog‘larni uzish orqaliorganik moddalarning nogidrolitik parchalanish reaksiyasinikatalizlaydi. Bu sinf o‘z ichiga 9 guruhni oladi. Ularga quyidagilarkiradi

:uglerod-uglerod liazalar (C-C)

uglerod-kislorod liazalar (C-O)

uglerod-azot liazalar (C-N)

5. IZOMÅRAZAlar. Ichki molekulyar o‘zgarish jarayonlarinitezlashtiradilar (vodorod, fosfat va atsil guruhlarini tashish, qo‘shbog‘larni o‘rnini o‘zgartirish va boshqalar). Masalan:triozafosfatizomeraza, fosfoglitseromutaza va boshqalar. Bu sinf 9guruhga bo‘linadi.

6. LIGAZAlar (sintetazalar). Biosintetik jarayonni amalga oshirishuchun donor, energiya sarfi bilan kechadigan organik moddalar sintezireaksiyalarini tezlashtiradi (masalan, energiya donori bo‘lib ATFhisoblanadi). Sinf o‘z ichiga 7 guruh fermentlarni oladi. Ligazalar C￾C, C-N, C-O bog‘larning hosil bo‘lishini katalizlaydi (masalan, oqsilsintezida qatnashuvchi fermentlar).Fermentlar faolligini o‘lchash birliklariFermentativ reaksiya tezligining ferment konsentratsiyasigabog‘liqligi tabiatan chiziqli bo‘ladi. Ferment miqdorini ko‘pchilikhollarda absolyut miqdorlar (masalan, grammlar hisobida) bilan o‘lchas mumkin bo‘lmaganidan reaksiya tezligining ferment miqdoriga chiziqli tarzda bog‘liqligiga asoslangan shartli birliklardan foydalanishga to‘g‘ri

keladi.

Misol: laktatdegidrogenazani aniqlash uchun 100 mg jigar to‘qimasiolingan edi. Tortib olingan shu namuna substrat eritmasiga 15 daqiqadavomida inkubatsiyalandi va 210 mk mol mahsulot hosil bo‘lganligitopildi. Demak, jigar to‘qimasining har bir grammiga 210/(0,1x15)=140birlik laktatdegidrogenaza mavjud.Ko‘pincha fermentning solishtirma faolligi aniqlaniladi: solishtirmafaolligi namunadagi ferment birliklarining shu namunadagi oqsil (mghisobida olingan oqsil) massasiga bo‘lingan soniga tengdir. Masalan:1g jigar to‘qimasida 140 birlik laktatdegidrogenaza va 200 mg oqsilbo‘lsa, bu holda jigardagi laktatdegidrogenazaning solishtirma faolligi140/200=0,7 (mk mol/min)mg bo‘ladi. Solishtirma faollikdan Metabolizmni tashkil etuvchi kimyoviy reaksiyalarning tezligi muhitsharoiti va fiziologik holatga bog‘liq ravishda o‘zgaradi (boshqariladi).Metabolizmni boshqarishning asosiy mexanizmlaridan bo‘lib fermentfaolligini boshqarish hisoblanadi. Boshqarilishning 3 bosqichi mavjud:

1. Hujayra ichi boshqarilishi (substratlar, metabolitlar, aktivatorlar, ingibitorlar, pH, harorat, allosterik fermentlar). Bunday boshqarilish avtomatik kechadi.

2. Gormonal boshqarilish. Oqsil tabiatli gormonlar va aminokislota hosilalari hujayraviy fermentlarni adenilatsiklaza tizimi orqali, steroid gormonlar va tiroksin gen darajasida fermentlar sintezini jadallashtiradi.

3. Nerv tizimi orqali boshqarilish. Hujayra ichi boshqarilishi quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

a) faol bo‘lmagan o‘tmishdoshning faollanishi – proferment yoki zimogenning;

b) faol bo‘lmagan oqsil-faol ferment kompleksini dissotsiatsiya qilish yo‘li bilan faollashtirish;

d) ferment molekulasiga spetsifik modifikatsiya qiluvchi guruhni

kiritish orqali faollantirish (fosforillanish/defosforillanish);

e) teskari bog‘lanish orqali allosterik boshqarilish.

1.2. FERMENTLARNING FAOLLOK BIRLIGI VA ANIQLASH USULLARI.

Fermentlarining faollik birligi va aniqlash usullari.

Organ, to`qima va hujayralardagi fermentlar maxsus usullar qo`llanilgan holda ekstraktsiya qilinadi. Ularni ajratib olishda fermentlarning faolligini saqlab qolish uchun maxsus stabilizatorlardan foydalaniladi. Fermentli eritma (biologik materiallardan olingan ekstrakt) fermentlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Qon plazmasi yoki zardobi, boshqa biologik suyuqliklar fermentlarning tayyor eritmalari hisoblanadi, shu sababli ularni darhol aniqlash uchun foydalanish mumkin.

Fermentlarni sifat va miqdor jihatdan aniqlash uchun reaktsiya muhitidagi substratning kamayishi yoki reaktsiya mahsulotining hosil bo`lishini aniqlash yo`li bilan bilvosita o`lchanadi. Fermentlar miqdorini bevosita to`g`ridan-to`g`ri aniqlash faqat gomogen, ya`ni kristall fermentlardagina bo`lishi mumkin.

Vaqt birligi ichida substratning kamayishi yoki reaktsiya mahsulotining o`sish tezligi ferment faolligi deb aytiladi.

Ferment faolligini aniqlash uchun standart sharoitlar.

Ferment faolligini to`g`ri aniqlashga har bir ferment uchun belgilangan muayyan sharoitda va ma`lum bir vaqt oralig`ida subtrat miqdorining yoki reaktsiya mahsuloti miqdorining o`zgarishini aniq o`lchash kerak bo`ladi:

- aniqlanadigan ferment uchun optimal pH qiymatini nazorat qilish (mos keladigan buferdan foydalaniladi);

- substrat miqdori to`yinish darajasidan ortiqroq bo`lishi kerak, bunday sharoitda reaktsiyaning maksimal tezligini ushlab turishga erishish mumkin;

- kofaktorlar talab etadigan murakkab fermentlar (metall ionlari, kofermentlar) uchun ham kofaktorlar miqdori to`yinish darajasidan yuqori bo`lishi kerak;

- standart harorat 25° C bo`lishi kerak;

Bunday standart sharoitlar reaktsiyaning 0 ga teng ekanligini ta`minlaydi va bunda substrat yoki reaktsiya mahsuloti miqdorining o`zgarishi faqatgina muhitga qo`shiladigan ferment miqdoriga bog`liq bo`ladi.

Ferment faolligini to`g`ri o`lchash uchun reaktsiyaning boshlang`ich tezligini aniqlash kerak, chunki vaqt o`tishi bilan reaktsiyani tormozlovchi mahsulotlarning hosil bo`lishi yoki qaytalama reaktsiya sur`atining sezilarli darajada borishi natijasida fermentativ reaktsiyaning tezligi ancha pasayadi.

Substrat yoki reaktsiya mahsuloti miqdorini aniqlash usullari. Bunday aniqlash uchun ma`lum bir vaqt o`tgandan so`ng reaktsiya to`xtatilib yoki reaktsiya borishi davomida qayd qilinib, kolorimetrik, spektrofotometrik, fluorimetrik, polyarografik usullarda olib boriladi.

Ferment faolligi birliklari. Ko`pincha fermentlarning miqdori mutlaq kattaliklar, masalan mg larda yoki fermentlarning mollarida o`lchash mumkin bo`lmaganligi uchun shartli ferment birliklarida ifodalanadi. Halqaro bioximiklar ittifoqining “Fermentlar nomenklaturasi” kitobida fermentlarning struktura birligi (ME) deb substratning 1 mikromolini bir minutdagi (standart sharoitda) o`zgarishini katalizlovchi miqdori qabul qilingan edi. Lekin, ME SI sistemasiga ko`ra nomlana olmaydi, chunki minut bu sistemada qabul qilingan emas. 1972 yil bioximiyaviy nomenklatura komissiyasi katal nomi bilan boshqa birlikni qabul qiladi. Katal (ramzi- kat) reaktsiyaning 1 sekundda 1 molga teng sur`at bilan bajara oladigan katalitik faolligini ifodalaydi. Binobarin, 1 katalga teng faollik 1 mol./sek dir. U juda yuqori kattalik bo`lganligidan amaliy tadbiq uchun mikrokatal (mk kat), nanokatal (nkat) qo`llaniladi. Bu kattaliklar 1 sekundda mikromol, nanomollarga to`g`ri keladi. Qondagi fermentlarning faolligi SI sistemasiga muvofiq kattaliklarda ifodalanadi.

Fermentning solishtirma faolligi 1 mg dagi birliklar soni standart sharoitlarda 1 mikromol substratni 1 minutda o`zgartirish qobiliyatiga ega bo`lgan ferment massasiga teng hamda mkmol/(min H mg oqsil) da ifodalanadi.

. Ko`p shaklli fermentlar. Fermentlar bir turda, bir to`qimada, hatto bir hujayraning o`zida ham bir - biridan farqlanadigan ikki va undan ortiq shakllarda uchrashi aniqlandi. Bu fermentlar ayni bitta reaktsiyani kataliz qilsalar ham bir - birlaridan substratga yakinliklari, ta`sirining optimumi, kataliz qiladigan reaktsiyaning eng yuqori sur`ati yoki boshqarilishini xossalari bo`yicha o`zaro farqlanadi.

Ko`p shaklli fermentlarning paydo bo`lish tabiati xilma - xil bo`lib, oxirigacha o`rganilmagan. Izofermentlar oqsil molekulasining birlamchi strukturasida nasliy farq bo`lishidan kelib chiqadi, ya`ni ularning fizik - ximik farqlari nasliy xossalarga ega. Bir fermentning nasliy bo`lmagan modifikatsiyalariga shaklli fermentlar deyiladi.

Izofermentlar moddalar almashinuvida boshqaruvchilik vazifasini bajarib, ichki va tashqi omillarga turli to`qimalardagi metabolizmni moslashtirish imkoniyatini beradi, degan fikrlar mavjud. Izofermentlar turli hujayra va to`qimalarda, hattoki organoidlarda bir xil bo`lmaganligi sababli ular bioximik reaktsiyalar yo`nalishini o`zgartirish imkonini beradi.

Oligomer tuzilishga ega bo`lgan izofermentlarning bir ajoyib xususiyati bor: butun kompleksning faolligi ayrim subbirliklarning bir - biriga nisbatan joylashishiga bog`liq. Keyingi yillarda juda ko`p fermentlarning izofermentlari aniqlangan: achitqilar, odam va hayvon hujayralaridagi gliserataldegidfosfatdegidrogenaza, piruvatdegidrogenaza, geksokinaza va boshqalar.

Bu guruhga mansub fermentlardan birinchilar qatorida yaxshi o`rganilgani oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasini kataliz qiluvchi laktatdegidrogenaza bo`ldi.

Bir turdagi organizmlarning turli organlarida uning besh xil izozimi uchraydi, ular to`rtta polipeptid zanjirdan iborat. 5 ta izofermentning har biri aminokislota tarkibi va birlamchi strukturasi bo`yicha farqlanadigan 2 polipeptid zanjirlardan: A yoki M zanjir (ing. «muscle» - muskul so`zidan) va B yoki H - zanjir (ing. «heart» - yurak so`zidan) tuzilgan. Binobarin, faol ferment bu 4 subbirliklarning kombinatsiyalaridan biriga: H4, H3M, H2M2, HM3, M4 va LDG ning quyidagi izofermentlari LDG1, LDG2, LDG3, LDG4, LDG5, ga to`g`ri keladi. Skelet muskullarida mavjud LDGning izoshakli asosan 4 M - zanjirlaridan, yurak muskul to`qimasidagisi esa asosan N - zanjirlardan tashkil topgan. LDGning izoferment tarkibining ba`zi kasalliklarda o`zgarishi undan tashxis maqsadlarida foydalanish umidini tug`dirdi. Izofermentlar miqdorini qon zardobida o`zgarishiga qarab qaysi a`zo kasallikka duchor bo`lganini, patologik jarayoni naqadar og`ir ekanligini aniqlash mumkin.

Substrat ingibirlanish deb fermentativ reaksiyani substrat miqdoriko‘p bo‘lgan vaqtda pasayishiga aytiladi. Bunday ingibirlanish katalitiko‘zgarishga uchray olmaydigan ferment-substrat kompleksining hosilbo‘lishi bilan sodir bo‘ladi.Allosterik boshqarilish. Ko‘pgina fermentlar, faollikni oshiruvchiyoki pasaytiruvchi, ma’lum bir metabolitlar bilan qayta bog‘lanishimumkin. Bunday metabolitlar effektorlar deb yuritiladilar.Effektor fermentning katalitik faol markazi bilan bog‘lanmasdan,maxsus boshqaruvchi – allosterik markazga bog‘lanadi. Allosterikfermentlar odatda 2 yoki undan ortiq subbirliklardan tashkil topgan.Bir subbirlikda katalitik markaz (katalitik subbirlik), boshqasida –

boshqaruvchi markaz (boshqaruvchi subbirlik) mavjud. Allosterikingibitor bo‘lmagan sharoitda substrat katalitik faol markaz bilanbog‘lanadi va reaksiya sodir bo‘ladi. Agar muhitda allosterik ingibitorbo‘lsa, u boshqariluvchi markaz bilan bog‘lanadi, natijada boshqaruvchisubbirlikning konformatsiyasini o‘zgartiradi; buning natijasida katalitiksubbirlikning, katalitik markazning ham konformatsiyasi o‘zgarib,natijada fermentning faolligi pasayadi. Allosterik ingibitorningkonsentratsiyasi qancha ko‘p bo‘lsa, shuncha ko‘p ferment molekulasiu bilan bog‘lanadi va substratning parchalanish tezligi shuncha pastbo‘ladi. Allosterik aktivatorlar ta’sir etganda xuddi shu yo‘sindafermentning faolligi ortadi.Misol tariqasida, uridintrifosfat (UTF) sintezining boshqarilishiniko‘rib chiqamiz. Tuzilishi bo‘yicha UTF ATFga o‘xshaydi.

UTF sintezining metabolik yo‘li 8 reaksiyani o‘z ichiga oladi.Birinchi reaksiya karbamoilfosfatsintetaza II bilan boshqariladi.Reaksiya natijasi – karbomoilfosfat – uglerod ikki oksidi, glutaminningamid guruhi va ATFning fosfat qoldig‘idan hosil bo‘ladi; ATF energiyamanbai bo‘lib ham xizmat qiladi.Karbamoilfosfatsintetaza II – allosterik ferment: metabolik yo‘lningoxirgi mahsuloti – UTF – uning allosterik ingibitori hisoblanadi. UTFkonsentratsiyasi qancha yuqori bo‘lsa, shuncha UTF sintezi past bo‘ladi.Sarflanish tezligi hujayraning ehtiyojiga bog‘liq bo‘ladi. Bundayboshqarilish manfiy qayta bog‘lanish orqali boshqarilish deb yuritiladi.Oqsil ingibitorlari bilan boshqarilish. Oqsillarni fosforlovchifermentlar proteinkinazalar faolligining ingibitorlari bilanboshqarilishning muhim misollaridan hisoblanadi. Proteinkinaza faolshaklda bitta polipeptid zanjirdan iborat (C subbirlik). Hujayrada C oqsilbilan birika oladigan oqsil mavjud (R subbirlik). Hosil bo‘lgan tetramer

R2C2 kompleks fermentativ faollikka ega emas. Fermentning faollanishi

sAMF ishtirokida boradi. R subbirlik yuzasida sAMFni bog‘lovchimarkaz bor: sAMF bog‘langandan keyin oqsilning konformatsiyasio‘zgaradi va R subbirlikning C subbirlikka mos kelishi pasayadi,kompleks dissotsiatsiyaga uchraydi:R2C2 + 2sAMF → R2s AMF + 2C

Bu jarayon qaytar bo‘lganligi sababli, hujayrada sAMF miqdoriningortishi proteinkinazaning faollanishiga olib keladi. Bu jarayonningpasayishi esa – ingibirlanishni vujudga keltiradi.Proteolitik fermentlarning oqsil ingibitorlari keng tarqalgan. Buingibitorlarning funksiyasi – organizm to‘qima va suyuqliklaridaoqsillarning barvaqt parchalanishining oldini olish hisoblanadi.

Xususan, qon plazmasidagi proteinazalarning oqsil ingibitorlarifiziologik faol peptid, qon ivishi, qon laxtalarining erishi kabijarayonlarni boshqarishda qatnashadilar. Oqsil effektorlarining ta’sirmexanizmi ferment konformatsiyasining o‘zgarishi hamda metabolitlarbilan allosterik boshqarishdagi kabi bo‘lishi mumkin.

II.BOB. POLIFERMENT SISTEMALAR.

2.1.POLIFERMENT SISTEMALAR

Har bir hujayra o`ziga xos fermentlar to`plamiga ega. Ba`zi fermentlar hamma hujayralarda, boshqalari esa faqat ayrim hujayralardagina uchraydi. Hujayrada har bir fermentning ishi alohida bo`lmasdan boshqa fermentlar bilan uzviy bog`langan. Ko`p shaklli fermentlardan poliferment sistemalar yoki konveyerlar shakllanadi.

Poliferment sistemalar ishi ularning hujayrada tashkil topish xususiyatlariga bog`liq. Shartli ravishda poliferment sistemalarning tashkil topishiga ko`ra quyidagi turlarini ajratish mumkin: funktsional, struktura - funktsional va aralash.

Funktsional tuzilishda fermentlar poliferment sistemada birlashgan bo`lib, birinchi fermentdan ikkinchisiga o`tadigan metabolitlar yordamida ma`lum bir vazifani bajaradi. Jumladan, funktsional tashkil topgan poliferment sistemalarda zanjirdagi birinchi ferment reaktsiyasining mahsuloti keyingi ferment uchun substrat bo`lib xizmat qiladi va hokazo.

Funktsional tashkil topgan poliferment sistemalarga glikoliz, ya`ni glyukozaning parchalanishi misol bo`la oladi. Glikolizning hamma fermentlari erigan holatda bo`ladi. Har bir reaktsiya alohida fermentlar bilan katalizlanadi. Bunda metabolitlar bog`lovchi bo`g`in bo`lib xizmat qiladi. Zanjirdagi har bir fermentning holati glyukozadan boshlab substratga o`xshashligi bo`yicha belgilanadi va ularning har biri oldingi ferment katalizlaydigan reaktsiyaning mahsuloti hisoblanadi.

Struktura funktsional tuzilishda fermentlar ferment - fermentli o`zaro ta`sir yordamida ma`lum seriyali struktura sxemalarini hosil qiladi. Shunday usulda molekula darajasidan yuqori kompleks poliferment strukturalar shakllanadi. Bunga pirouzum kislotasining oksidlanishida ishtirok etuvchi bir nechta fermentlardan tashkil topgan piruvatdegidrogenaza poliferment kompleksi hamda 7 ta struktura jihatidan bog`langan fermentlardan tashkil topgan, birgalikda yog` kislotalarning sintezi - umumiy funktsiyani yaxlit bajaruvchi yog` kislotalar sintetazasi misol bo`la oladi. Bunday poliferment sistemalar juda mustahkam va juda qiyinlik bilan alohida fermentlarga parchalanadi. Shu jihati bilan ular funktsional tuzilgan poliferment sistemalardan farq qiladi.

Struktura - funktsional tuzilishning poliferment komplekslaridan tashqari yana boshqa variantlari ham bo`lishi mumkin. Masalan, fermentlar biologik membranada birikib, zanjir bo`lib tizilib oladi. Elektron va protonlarning tashilishi va energiya hosil bo`lishida ishtirok etuvchi mitoxondriyaning nafas olish zanjiri masalan, mana shunday tuzilishga ega.

Struktura - funktsional tuzilish turi asosan biologik funktsiyasi yuqori darajada turg`un holatda bajarilishi lozim bo`lgan ferment sistemalari uchun muhimdir. Bundan sistemalardagi fermentlarni ajratish ularning faoliyatini to`xtashiga olib keladi.

Poliferment sistemalarning aralash turi 2 turdagi tuzilishning birgalikda bo`lishidir, ya`ni poliferment sistemaning bir qismi struktura tuzilishiga, boshqa qismi esa funktsional tuzilishga ega bo`ladi. Bunday tuzilishga Krebs halqasining poliferment sistemasi misol bo`la oladi, unda ba`zi fermentlar struktura kompleksida birlashgan (2-oksoglutaratdegidrogenazali kompleks), boshqalari esa bir-biri bilan bog`lovchi metabolitlar yordamida funktsional jihatdan birlashgan.

Har bir hujayra o`ziga xos fermentlar to`plamiga

ega. Ba`zi fermentlar deyarli hamma hujayralarda, boshqalari esa faqat ayrim hujayralardagina uchraydi. Hujayradagi har bir ferment funksiyasi alohida bo`lmasdan boshqa fermentlar funktsiyasi bilan uzviy bog`langan. Ko`p shaklli fermentlardan poliferment sistemalar yoki konveyerlar shakllanadi.

Hujayradagi poliferment sistemalar funktsiyasi ularga bo`lgan zaruriyatga va tashkil topish xususiyatlariga bog`liq. Poliferment sistemalarning tashkil etilishini shartli ravishda quyidagi turlarga ajratish mumkin: 1) funktsional, 2) strukturali - funktsional , 3) aralash.

Funktsional tuzilishdagi poliferment sistema fermentlari bir butun bo`lib, birinchi fermentdan ikkinchisiga o`tishda metabolitlar yordamida ma`lum bir vazifani bajaradi. Jumladan, funktsional tashkil topgan poliferment sistemalaridagi birinchi fermentga substrat reaktsiyasi mahsuloti undan keyin kelayotgan fermentga vazifasini o`taydi, keyingi reaktsiyalar shu ko`rinishda davom etadi.

Funktsional tashkil topgan poliferment sistemalariga glyukozaning parchalanishida qatnashadigan glikoliz fermentlari yig`indisi misol bo`la oladi.

Glikolizda har bir reaktsiya alohida ferment bilan katalizlanadi. Fermentlar ketma-ketligi ta’sirida hosil bo`layotgan metabolitlar bog`lovchi bo`g`in sifatida xizmat qiladi. Zanjirdagi fermentlar tizimida glyukozadan boshlab oxirgi substratgacha

har biri oldingi ferment katalizlaydigan reaktsiya mahsuloti keyingi ferment uchun substrat hisoblanadi.

Strukturali funktsional tuzilishda ferment - fermentli o`zaro ta`sir yordamida ma`lum seriyali struktura sxemalarini hosil bo`ladi. Natijada molekula darajasidan yuqori bo`lgan polifermentli kompleks strukturalari shakllanadi. Bunga bir nechta fermentlardan tashkil topgan pirouzum kislotasining oksidlanishida ishtirok etuvchi piruvatdegidrogenaza poliferment kompleksi hamda struktura jihatidan o`zaro bog`langan 7 ta fermentdan iborat yog` kislotasi sintezida qatnashuvchi sintetazasi misol bo`la oladi. Poliferment sistemalari bir butun mustahkam sistema bo`lib, alohida fermentlarga katta qiyinchilik bilan parchalanadi. Shu jihatdan ular funktsional tuzilgan poliferment sistemalaridan farq qiladi.