Охтинский колледж
Ферменты
Их классификация
и принцип действия
Выполнила студентка группы 142
Алещева Амелия
Витальевна
2026–2027
План
- 01
Что такое ферменты
Биологические катализаторы
- 02
Строение и свойства
Активный центр и специфичность
- 03
Классификация
Семь классов по типу реакции
- 04
Принцип действия
От субстрата к продуктам
- 05
Условия активности
Температура, pH и регуляция
- 06
Роль и применение
В организме и повседневной жизни
От устройства молекулы — к её роли в жизни.
Ферменты ускоряют
биохимические реакции
Ферменты — биологические катализаторы. Они снижают энергию активации и помогают реакциям в клетке идти быстрее.
Преимущественно белки.
Есть и каталитические РНК.
Работают многократно.
После реакции фермент снова готов к работе.
Активный центр связывает субстрат
Форма определяет функцию
Белковая цепь сворачивается в пространственную структуру.
Активный центр — участок, где связывается субстрат и происходит реакция.
Изменение структуры может нарушить работу фермента.
Некоторым ферментам нужны помощники
↓
Активный фермент
Ионы металлов
Mg²⁺, Zn²⁺ и другие ионы участвуют в работе ряда ферментов.
Коферменты
Органические помощники, например НАД⁺. Многие образуются из витаминов.
Апофермент — белковая часть фермента.
Ферменты действуют избирательно
У каждого — своя задача
Амилаза расщепляет крахмал, а липаза — жиры.
Ферменты эффективно ускоряют определённые реакции.
Они не меняют положение химического равновесия.
Тип реакции определяет класс фермента
Современная классификация IUBMB включает семь классов.
EC 1
Оксидоредуктазы
Переносят электроны и водород.
A → Aₒₓ
Пример: дегидрогеназы
EC 2
Трансферазы
Переносят группы между молекулами.
A–X + B → A + B–X
Пример: киназы
EC 3
Гидролазы
Расщепляют связи с участием воды.
A–B + H₂O → A–H + B–OH
Пример: липаза
Классы EC 4–7 выполняют разные задачи
Лиазы
Разрывают связи без гидролиза.
Пример: декарбоксилаза
Изомеразы
Перестраивают молекулу.
Пример: фосфоглюкоизомераза
Лигазы
Соединяют молекулы с затратой энергии.
Пример: ДНК-лигаза
Транслоказы
Переносят вещества через мембраны.
Пример: Na⁺/K⁺-АТФаза
Класс EC 7 — транслоказы — выделен в 2018 году.
Катализ проходит через комплекс с субстратом
E + S ⇄ ES → E + P
Связывание
Субстрат S соединяется с ферментом E.
Превращение
В комплексе ES протекает реакция.
Освобождение
Продукты P уходят. Фермент готов к новому циклу.
Активный центр может менять форму
«Ключ — замок»
Упрощённая модель: формы субстрата и центра заранее соответствуют друг другу.
Индуцированное соответствие
При связывании фермент меняет форму, точнее охватывая субстрат.
Фермент — гибкая структура, а не неподвижный шаблон.
Фермент снижает энергию активации
Энергия
Без фермента
С ферментом
Энергетический барьер ниже — реакция идёт быстрее.
Энергии исходных веществ и продуктов остаются прежними.
Схематический график, не экспериментальные данные.
Температура влияет на активность
Активность
У каждого свой оптимум
До оптимума нагрев обычно ускоряет реакцию.
Сильный нагрев может вызвать денатурацию белка.
Охлаждение обычно замедляет работу фермента.
Кривая схематическая; оптимум зависит от фермента.
У каждого фермента свой оптимальный pH
Активность
Среда имеет значение
Пепсин: кислая среда
Трипсин: слабощелочная среда
Изменение pH влияет на заряды и структуру активного центра.
Кривые показывают принцип, а не точные измерения.
Клетка регулирует работу ферментов
Скорость реакции
При насыщении все активные центры заняты.
Ингибиторы тормозят
Конкурентные: соперничают с субстратом за активный центр.
Неконкурентные: связываются вне активного центра и снижают активность.
Активаторы усиливают
Некоторые вещества повышают активность фермента.
Ферменты работают в организме и в промышленности
В пищеварении
Амилаза — крахмал.
Липаза — жиры.
Протеазы — белки.
В повседневной жизни
Производство продуктов, лабораторная диагностика, ферментные моющие средства.
Главное: структура определяет функцию, а условия — активность.
Список литературы
- Нельсон Д., Кокс М. Основы биохимии Ленинджера. Т. 1: Основы биохимии, строение и катализ.М.: Лаборатория знаний, 2022.
- Северин Е. С. (ред.). Биохимия: учебник. 5-е изд., испр. и доп.М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016.
- Комов В. П., Шведова В. Н. Биохимия: учебник. 3-е изд.М.: Дрофа, 2008.
- Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия: учебник. 3-е изд.М.: Медицина, 1998.
- Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: в 3 томах.М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.