Kas ir fermenti?

Fermenti ir bioloģiski katalizatori vai palīgi. Fermenti sastāv no dažāda veida olbaltumvielām, kas darbojas, lai vadītu ķīmisko reakciju, kas nepieciešama konkrētai darbībai vai barības vielai. Fermenti var vai nu uzsākt reakciju, vai arī to paātrināt. Ķīmiskās vielas, kas tiek pārveidotas ar fermentu palīdzību, sauc par substrātiem. Ja fermentu nav, šīs ķīmiskās vielas sauc par reaģentiem.

Lai ilustrētu fermentu ātrumu un efektivitāti, substrātus var pārveidot par lietojamiem produktiem ar ātrumu desmit reizes sekundē. Ņemot vērā, ka cilvēka organismā ir aptuveni 75,000 dažādu enzīmu, šīs ķīmiskās reakcijas tiek veiktas pārsteidzošā ātrumā. No otras puses, ja nav fermentu, reaģenti var pārvērsties par lietojamu produktu, ja tie vispār to spēj. Tāpēc fermentiem ir izšķiroša nozīme dzīvības uzturēšanā uz zemes.

Parasti fermenti darbojas uz substrātiem vienā no trim veidiem: substrāta orientācija, fiziskais stress un izmaiņas substrāta reaktivitātē. Substrāta orientācija notiek, kad enzīms liek substrāta molekulām saskaņot viena ar otru un veidot saiti. Ja enzīms izmanto substrāta fizisko slodzi, tas faktiski satver substrātu un liek molekulai sadalīties. Enzīms, kas izraisa izmaiņas substrāta reaktivitātē, maina molekulas elektronu izvietojumu, kas ietekmē molekulas spēju savienoties ar citām molekulām.

Fermentiem ir aktīvās vietas, kur tie nonāk saskarē ar noteiktiem substrātiem. Fermentu katalītiskās īpašības ir ciklisks process. Kad substrāts ir nonācis saskarē ar enzīma aktīvo vietu, ferments to modificē, veidojot galaproduktu. Kad process ir pabeigts, ferments atbrīvo produktu un ir gatavs sākt procesu ar jauniem substrātiem. Fermenti nekad netiek izšķiesti un vienmēr tiek pārstrādāti.

Fermentu trūkums izraisa daudzas slimības. Cilvēkiem traģiska slimība, ko sauc par fenilketonūriju (PKU), kas izraisa smagu garīgu atpalicību un pat nāvi zīdaiņiem, ir viena veida enzīma trūkuma rezultāts. Tay-Sachs slimība ir līdzīgi traģisks fermenta deficīta rezultāts. Tas izraisa atpalicību, paralīzi un bieži vien nāvi agrā bērnībā, ja to neārstē.

Mūsu spēja mainīt fermentus, kavējot to funkcionēšanas spējas, ir radījusi simtiem dzīvību glābjošu medikamentu. Viens piemērs ir penicilīns, plaši pazīstama antibiotika, kas var izārstēt sifilisu, pneimoniju un citas slimības. Penicilīns darbojas, saistoties ar slimību izraisošo baktēriju enzīmu aktīvajām vietām, galu galā iznīcinot baktēriju spēju izdzīvot un vairoties.