Sərbəst İş Fənn : Nanotexnologiya Müəllim

Fermentlər

Fermentlər – zülal təbiətli üzvi katalizatorlardır. Canlı orqanizmlərdə gedən bütün biokimyəvi proseslərdə iştirak edir və həmin prosesləri sürətləndirirlər. Hazırda 1000-dən çox ferment məlumdur. Bunlardan 100-ə qədəri kristallik şəkildə alınmışdır. Başqa sözlə, fermentativ reaksiyalar canlı orqanizmin fəaliyyətinin molekulyar əsasını təşkil edir. Fermentlər zülal təbiətli bioloji katalizatordur. «Ferment» sözü latınca «fermentum» sözündən götürülüb, mənaca «qıcqırma» deməkdir. Onu ilk dəfə XVII əsrdə yaşamış Van Helmont elmə gətirmişdir. Bəzi ədəbiyyatlarda fermentin sinonimi olan «enzim»dən istifadə edilir. Enzim yunanca «enzume» sözündən götürülüb, mənaca «maya» deməkdir. İlk fermenti 1814–cü ildə rus alimi K.S.Kirxhov müəyyən etmişdir. O, arpadan alınan ekstraktın köməyilə nişastanı şəkərə çevirmişdir. İlk dəfə 1926-cı ildə C.Samner ureaza və pepsin fermentlərini kristallik şəkildə almışdır. Hal-hazırda 3000 ferment aşkar edilmişdir. Onlardan 300-ü kristallik şəkildədir. Fermentlərin adi katalizatorlardan fərqli olaraq, reaksiyanı 36-37 °C-də aparır. Fermentlər kimyəvi təbiətinə görə 2 qrupa bölünür: birkomponentli fermentlər yalnız zülallardan, ikikomponentli fermentlər isə zülallardan və qeyri-zülal hissədən (vitaminlər,nukleotidlər, minerallı maddələr və s.) ibarətdir.

Fermentlərin quruluşu Fermentlər zülal təbiətli üzvi maddələrdir. Onların tərkibində həm sadə, həm də mürəkkəb zülallara rast gəlinir. Tərkibində sadə zulal olan fermentləri hidroliz etdikdə, aminturşular alınır. Məsələn, pepsin, tripsin, ureaza, ribonukleaza və s. sadə zülallardan təşkil olunmuş fermentlərdir. Digər fermentlərin molekulunda zülal qrupundan başqa fermentativ (katalitik) fəaliyyəti həyata keçirən vacib qeyri-zülali hissələr də olur. Bu hissəyə kofaktor deyilir. Kofaktor adlanan bu hissə öz vəzifəsinə görə bir-birindən fərqlənir. Kofaktorlar yüksək temperatura çox davamlı olub, zülali hissə ilə kompleks əmələ gətirir. Zülali hissəyə apoferment deyilir. Apofermentlə kofaktorun birgə kompleksinə xoloferment deyilir. Apofermentlə kofaktor arasında yaranan birləşmə iki rabitə növündə birləşir. Birinci növ birləşmədə kofaktorlar zülali hissə ilə ayrılmırlar, yəni onlar kovalent rabitə ilə birləşirlər. Belə növ kofaktorlara prostatik qrup deyilir. İkinci növ kofaktorlar isə nisbətən sadə birləşmələr olub, koferment adlanır. Kofermentlər prostatik qruplardan fərqli olaraq zülali hissədən asanlıqla ayrıla bilir. Lakin fermentdən koferment hissəni ayırdıqda o, öz aktivliyini itirir. Yenidən apoferment məhluluna kofermenti daxil etdikdə ferment öz fəaliyyətini bərpa edir. Müəyyən edilmişdir ki, apoferment və koferment arasında kovalent rabitə fərqli olaraq hidrogen və elektrostatik cazibə qüvvələri mövcuddur. Onu qeyd etmək lazımdır ki, prostatik qrup ilə koferment arasında heç də o qədər fərq yoxdur. Çünki bir fermentdə prostatik qrup digər fermentdə koferment rolunu oynayır və ya əksinə. Məsələn, aminturşuların oksidazalarının kofermenti olan flavinadeninnukleotid (FAD) onun tərkibində asanlıqla dializ yolu ilə ayrılır. Toxuma tənəffüsü fermentlərinin tərkibində isə FAD apofermentlə kovalent əlaqəsi ilə birləşərək prostatik qrup rolunu oynayır. Aparılan tədqiqatlardan məlum olmuşdur ki, bir sıra suda həllolan vitaminlər koferment rolunu oynayır. Məsələn, B1 üzvi turşu mübadiləsində iştirak edən fermentin tərkibinə daxil olur. Turşulardan karbon qazı parçalayan karboksilaza fer- 87 mentinin tərkibinə tiaminin törəməsi tiamindifosfat daxildir. PP vitamini və ya nikotinamidin iki kofermenti məlumdur: nikotinamidadenindinukleotid (NAD) və nikotinamidadenindinukleotidfosfat (NADF). Riboflavin və ya B2 vitamininə daxil olan kofermentin də iki növü vardır: flavinmononukleotid (FMN) və flavindinukleotid (FDN).
Hər iki qrup fermentlər oksidləşmə-reduksiya fermentləri olub, orqanizmdə enerjinin istifadə və kənar edilməsində iştirak edir. Bundan əlavə B6 (piridoksin), B12, C vitaminlərində fermentlərin tərkibinə daxil olan koferment rolunu oynayır. Vitamin qrupuna aid olmayan bəzi bioloji maddələr var ki, onlar da koferment kimi fermentlərin tərkibinə daxil olur. Məsələn, adenizintrifosfat turşusu (ATF), fosfosulfat, lipoy turşusu, uridinfosfat, sitidinfosfatid, fosfoadenizin kimi nukleozidlər, porfirin törəmələri, qlütatin və s. daxildir. Kofermentləri funksional əlamətlərinə görə aşağıdakı siniflərə bölmək olar:
1) Oksid-reduktoazaların kofermentləri NAD, NADF, FMN, FAD, lipoy turşusu, qlütation, ubixinon;
2) Transferazaların kofermenti: piridoksalfosfat (PALF), nükleozid fosfatlar, monosaxaridlərin fosfat efirləri, fol turşusu, kobaltamid;
3) Liazaların, izomerzaların və lipazaların kofermentləri: tiaminpirofosfat, biotin, qlütation, piridoksalfosfat, kobalamid;
4) Pantoten turşusunun kofermentləri. Bir sıra fermentlərin kofaktorunun tərkibinə metal kationu və turşu qalığı anionu da daxildir. Metal atomları bəzi halda prostatik qrup, bəzi halda koferment rolunu oynayır. Məsələn, askorbin turşusu (vitamin C) oksidləşdirən fermentin hər molekulunda səkkiz mis atomu olur. Sitoxromoksidaza və tirozinazanın tərkibinə mis kationu daxildir. Karboanhidraza sink kationu, sitoxromların, katalazanın və peroksidazanın, ferrodeksinin tərkibində Fe2+ və Fe3+ prostatik qruplar və kofermentlər kimyəvi reaksiyalarda aktiv iştirak edərək, elektronları ionların və müxtəlif radikalların (aminasetil, karboksil) bir substratdan başqa substrata keçirilməsində iştirak edir. Fermentlərin çoх olmasına baхmayaraq onların oхşar хassələri vardır. Onlar suda həll olurlar, temperaturun, mühitin aktiv turşuluğunun və nəmliyin təsirinə həssasdırlar. 30-500S temperaturda daha fəal olurlar. Nəmlik çoхaldıqca onların fəallığı artır.
Fermentlərin spesifik хassələri də vardır. Bir ferment yalnız bir maddəyə təsir edir, müəyyən aktiv turşuluqda daha yaхşı fəaliyyət göstərir. Məsələn, pepsin 1,5-2,5 pH mühitində daha yaxşı fəaliyyət göstərir. Fermentlər 2 əlamətə görə – təsir etdiyi substrata və ya katalitik təsir etdiyi reaksiyaya görə təsnifləşdirilir. Fermentin adı əksər hallarda onun təsir etdiyi maddənin adına "aza" şəkilçisi əlavə etməklə yazır. Məsələn, maltozanı parçalayan ferment maltaza, laktozanı parçalayan ferment laktaza və s. adlanır. 

Fermentlər altı sinifə, bunlar da öz növbəsində yarımsiniflərə, qruplara və müхtəlifliklərə bölünür:

1.Oksid-reduktazalar. Bu qrup canlı orqanizmlərdə gedən oksidləşdirici-bərpaedici reaksiyaları katalizə edir. 14 yarımsinifə bölünür ki, burada da 270-dən çoх ferment cəmlənmişdir.
Məsələn, peroksidaza, katalaza, dehidrogenaza və s.
2.Transferazalar üzvi maddələrin bir kimyəvi qrupunun bir molekulundan digər molekula keçməsini katalizə edir. Nəticədə yeni maddələr əmələ gəlir. Məsələn, metiltransferazalar,
amintransferazalar, fosfotransferazalar, qlükoziltransferazalar və s. Bu qrupa aid olan 240-dan çoх ferment məlumdur.

3.Hidrolazalar – mürəkkəb maddələrin su ilə birləşib parçalanması prosesini sürətləndirir. Məsələn, proteinaza, peptidaza, karbohidraza, fruktofuranozidaza (saхaraza), amilaza, sellülaza və s. cəmi 9 yarımsinifə aid 217-dən çoх ferment.

4.Liazalara üzvi maddələri susuz parçalayıb su, karbon qazı, ammiak və s. ayrılması reaksiyalarını sürətləndirən fermentlər aiddir. Məsələn, piruvatkarboksilaza, fumaratqidrataza,
fosfopiruvathidrataza və s. Bu qrupa aid olan 118-dən çoх ferment məlumdur.
5.Izomerazalar üzvi birləşmələri onların izomerlərinə çevrilməsini katalizə edən fermentlərdir. Məsələn, triozofosfatizomeraza, qlükozofosfatizomeraza və s., cəmi 47 ferment. Bu
fermentlərin maddələr mübadiləsində böyük əhəmiyyəti vardır.
6.Liqazalar və ya sintetazalar nisbətən sadə birləşmələrdən mürəkkəb birləşmələrin sintezini sürətləndirən fermentlərdir. Zülalların, yağların və karbohidratların sintezində 30-a qədər bu qrupun fermentləri iştirak edir.
Çörəyin, turşudulmuş süd məhsullarının, pivə, şərab, çay, tütün, turşudulmuş meyvə-tərəvəzlərin istehsalı fermentativ proseslərlə başa çatdırılır.