Ферментативний каталіз: механізм та приклади використання

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. І. СІКОРСЬКОГО»

КАФЕДРА БІОМЕДИЧНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ

     Курсова робота

                                      З дисципліни «Біохімія»

 на тему: « Ферментативний каталіз: механізм та приклади використання»

Виконала

Студентка групи БФ-91

Бачинська А. С.

Перевірив

Старший викладач

Голембіовська О.І.

Київ 2020

Зміст

Вступ        3

Ферменти. Їх класифікація        4

Каталіз        7

Механізм ферментативних процесів        8

Кінетика ферментативних реакцій        12

Приклади використання ферментативного каталізу        16

Висновок        19

Вступ

Ферменти як біокаталізатори, які містяться в усіх тканинах, клітинах і біологічних рідинах, забезпечують перебіг хімічних реакцій у живих організмах. Їм також належить провідна роль в метаболізмі ліків. Сучасні методи виділення та очищення ферментів дозволили вивчити структуру, активні та регуляторні центри їх молекул, умови прояву їх активності. Це дозволяє використовувати визначення активності ферментів у діагностиці багатьох захворювань і запропонувати методи їх лікування із використанням сучасних лікарських засобів. Досягнення ензимології (науки про ферменти) широко впроваджуються в медицину. Це, перш за все, ензімодіагностика і ензимотерапія, вивчення яких дозволить майбутнім провізорам запропонувати шляхи лікування різноманітних ензимопатій. Необхідність використання ферментів в біотехнологіях для створення лікарських препаратів, а також використання деяких з них в якості лікарських засобів вимагає ретельного вивчення даної теми фахівцями у галузі фармації.

Ферменти. Їх класифікація

Ферменти (лат. fermentum — закваска, бродіння) — біологічні каталізатори, які синтезуються в клітинах живих організмів, прискорюють і координують біохімічні реакції, що регулюють обмін речовин (метаболізм).

Організована послідовність процесів обміну речовин —  метаболізм —  можлива за умови, що кожна клітина забезпечена власним генетично заданим набором ферментів. У живій клітині безліч різноманітних з'єднань, але реакції між ними не безладні, а утворюють строго певні, характерні для даної клітини метаболічні шляхи —  узгоджені послідовності реакцій.

Індивідуальність клітини у великій мірі визначається унікальним набором ферментів, який вона генетично запрограмована виробляти. Брак будь-якого ферменту або який-небудь його дефект можуть мати дуже серйозні негативні наслідки для організму. Регуляція метаболічних процесів ферментами забезпечує відповідність обміну речовин зміненим умовам.

Залежно від типу хімічної реакції, яку каталізують ферменти, розрізняють 6 класів ферментів:

1-й клас — оксидоредуктази (каталізують окисно-відновні реакції);

2-й клас — трансферази (каталізують реакції перенесення окремих атомів та груп від одних субстратів до інших);

3-й клас — гідролази (каталізують реакції гідролітичного розщеплення субстратів);

4-й клас — ліази (каталізують процеси відщеплення певних груп негідролітичним шляхом з утворенням подвійного зв’язку або приєднання будь-яких груп за місцем подвійного зв’язку);

5-й клас — ізомерази (прискорюють процеси ізомеризації органічних сполук);

6-й клас — лігази (синтетази), каталізують реакції синтезу різних речовин, використовуючи енергію АТФ та інших макроергічних сполук.

Згідно з «Номенклатурою ферментів», яку в 1972 р. видала Міжнародна біохімічна спілка, використовують дві назви ферментів — систематичну, яка вказує на дію ферментів, ідентифікуючи його, та робочу (тривіальну), якою користуються у щоденній практиці, і яка повинна бути короткою. Усі ферменти також мають певний шифр, де 4 відокремлені крапками цифри мають конкретний зміст: перша цифра вказує на належність ферментів до певного класу, друга — до підкласу, третя — до підпідкласу, четверта — на порядковий номер Ф. в його підпідкласі. На початку шифру того чи іншого Ф. ставляться дві букви — КФ, що означає «класифікація ферментів». Так, Ф. ліпаза, яка каталізує розщеплення триацилгліцеринів до гліцерину і жирних кислот, належить до 3-го класу (гідролаз), до першого підкласу, тобто до гідролаз, які діють на складноефірні зв’язки, до першого підпідкласу — каталізаторів гідролітичного розщеплення ефірів карбонових кислот і спиртів. Порядковий номер цього ферменту в підпідкласі — 3, його шифр — КФ 3.1.1.3.