Почему ферменты важны и как они работают?

Ферменты — это биологические катализаторы, которые помогают ускорить реакции в клетках и регулировать обмен веществ в организме.

Всякий раз, когда в обсуждении появляется слово «фермент», в отношении него всегда можно найти определенные слова, в том числе катализатор, субстрат, ингибирование, метаболизм и т. д. Термин «катализатор» особенно важен, поскольку ферменты, по сути, являются катализаторами, но в частности, те, которые образуются органически, и поэтому называются «биологическими катализаторами». Имея это в виду, давайте углубимся в некоторые детали.

Что такое катализатор?

Если у вас много работы, которую нужно выполнить, выполнение ее в одиночку займет значительное время. Однако, если кто-то помогает вам выполнить работу, это ускоряет процесс, и работа выполняется быстрее. Катализатор делает то же самое, что и дополнительный человек; это заставляет процесс или химическую реакцию начинаться или заканчиваться быстрее. Фермент, который также является катализатором, облегчает работу человеческого организма, ускоряя мелкие процессы в организме.

Например, обычная реакция разрыва пептидной связи может занять около 400 лет при комнатной температуре, поэтому нам явно нужно что-то, чтобы ускорить процесс. Ферменты так резко ускоряют реакцию, что они могут быть и нашими биологическими супергероями.

Этот пример должен дать вам некоторое представление о том, в какой степени ферменты необходимы для телесных процессов и устойчивости. Учитывая, что ферменты так важны для нашего метаболизма, давайте рассмотрим детали их функционирования и назначения.

Как работают ферменты?

Во время использования пружина растягивается и меняет свою форму, но после завершения работы она возвращается к своей первоначальной форме. Ферменты работают аналогичным образом. Во время химической реакции фермент может изменить свой состав или форму, чтобы ускорить реакцию, и после выполнения задачи он возвращается в исходное состояние, не оставляя постоянных изменений в ферменте.

Ингибирование

В примере, когда вы работаете с кем-то еще (упомянуто выше), когда вы думаете, что работа сделана, вы можете попросить другого человека прекратить работу, но нельзя попросить ферменту прекратить работу. К счастью, существуют материалы, называемые ингибиторами, которые заставляют ферменты перестать работать. Этот процесс остановки называется торможением.

Два типа торможения:

• обратимый
• необратимый

Подумайте об этом таким образом… представьте, что вы пытаетесь зажечь огонь с помощью поленьев. Если будет сильный ветер, он потушит огонь, но если сила ветра уменьшится, вы сможете зажечь костер. С другой стороны, если вы плеснете воду на свой огонь, вы не только потушите костер, но и намочите поленья, а это означает, что вы не сможете снова зажечь огонь с помощью тех же самых материалов.

Это тот же принцип в обратимом торможении. В присутствии ингибитора фермент не может производить продукт, но в отсутствие ингибитора фермент мог бы производить продукт!

При необратимом ингибировании, когда ингибитор останавливает фермент на мгновение, даже в отсутствие ингибитора фермент не сможет продуцировать продукт.

Фермент по своей природе имеет разные положение — активный и неактивный.

Представьте себе две дороги, одна из которых шире и часто используется, а другая — гораздо более узкая, которая используется очень редко. Оба доставят вас в одно и то же место, но это разные дороги. Это касается активных и неактивных положении соответственно. Более широкая дорога — это активный положение, который в основном используется для связывания и реакций. Другой более узкой дорогой является неактивное положение, который в основном используется ингибиторами для связывания при слишком большом движение.

Три типа обратимого торможения

Прежде чем мы перейдем к трем видам торможения, нам нужно представить сценарий. Представьте, что вы хотите сделать какую-то работу; когда ваше тело и ваше намерение объединяются, происходит работа, которая приводит к завершению конечного продукта работы. Фермент здесь — это вы, намерение — это субстрат (химическое вещество, с которым реагирует фермент), вы и ваше намерение ведут к работе, а работа — это эквивалент комплекса, образованного реакцией фермента и субстрата (называемого ферментным субстратным комплексом). Конечный продукт — выполняемая работа — является эквивалентом конечного продукта реакции.

Конкурентное торможение

Принимая во внимание сценарий, упомянутый выше, представьте, что вы должны работать, но чувствуете себя ленивым, что конкурирует с вашим намерением работать. Это может сделать вас ленивым до такой степени, что вы не будете двигаться, и лень будет бороться с вашим намерением выполнять работу, но если бы вы могли избежать лени, вы бы сделали эту работу. Это называется конкурентным торможением. Ингибитор реагирует со свободным ферментом на первой стадии, и затем фермент должен конкурировать за связывание либо с субстратом, либо с ингибитором.

Неконкурентное торможение

Представьте себе другой сценарий, в котором вы здоровы и хотите работать, но ваш интернет работает медленно. Это может проявиться двумя способами: медленный интернет влияет на вашу работу, и вы не можете этого сделать, несмотря на свои намерения, или в конечном итоге вы разочарованы медленным интернетом и больше не хотите выполнять эту работу. Это называется неконкурентным ингибированием, при котором ингибитор может связываться либо со свободным ферментом, либо с комплексом ферментного субстрата.

Неконкурентное торможение

Наконец, представьте себе сценарий, в котором вы находитесь с намерением работать, но из-за того, что батарея вашего компьютера умирает, ваша работа не была сохранена. Это называется неконкурентным торможением, при котором ингибитор связывается только с комплексом ферментных субстратов и, таким образом, затрагивается только работа.

Во всех трех случаях, при отсутствии лени, медленного интернета или разряженной батареи, вы можете завершить работу гладко. Точно так же, в отсутствие ингибитора, фермент работал бы отлично, и реакция шла бы к завершению. Это всего лишь краткое понимание того, как крошечные ферменты помогают нашему организму функционировать!