Biologik kimyo

Metall ionlari ferment kofaktorlari sifatida. Metall ionlari ham kofaktor sifatida ishtirok etishi mumkin. Metallofermentlar – fermentlarning keng tarqalgan guruhi bo`lib, umumiy fermentlar sonining µ qismini tashkil etadi. Metallofermentlar ikki guruhga bo`linadi:

0. 
   Metall ionlari aktivator vazifasini o`taydi. Bu fermentlar metall ishtirokisiz ham katalizlash xususiyatiga ega.
   

92

0. 
   Metall ionlari kofaktor vazifasini bajaradi. Bu fermentlar metall
   

ionlarisiz faol emas.

Metall ionlari kofaktor sifatida turli sinflarga mansub bo`lgan fermentlar tarkibiga kiradi. Ayniqsa, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini katalizlaydigan metallofermentlar ko`plab uchraydi.

2-jadval

Metall ionlari – kofaktorlar sifatida

Fermentlar-	Ferment nomi va shifri	Metall	Katalizlaydigan reaktsiyasi
ning sinflari
Oksido-	Alkogoldegidrogenaza	Zn	Spirt	va	aldegidlarni
reduktazalar	(1.1.1.1.)		oksidlanishi, aldegidni			spirtga
			qaytarilishi.
	Nitratreduktaza	Mo	HNO3	ning	HNO2	ga
	(1.7.99.4.)		qaytarilishi.
	Ferredoksingidrogenaza	Fe	Turli xil moddalarni qaytarishda
	(1.12.7.1.)		molekulyar		vodoroddan
			foydalanish.
Gidrolazalar	α-amilaza (3.2.1.1.)	Ca (Zn)	Kraxmalning		α-1,4-glikozidli
			bog`larining gidrolizi.
	Dipeptidaza (3.4.13.11)	Zn	Dipeptidlar gidrolizi.
	ATF aza (3.6.1.4.)	Mg	ATF gidrolizi
Liazalar	Fosfopiruvatgidrataza	Mg, Zn,	2-fosfoglitseratning fosfoenol-
		Mn	piruvat hosil qilib gidratlanishi

Metall ionlari faol markazda, yirik organik molekula (masalan, gem) tarkibida yoki apofermentdagi aminokislota qoldig`i bilan bevosita bog`langan bo`lishi mumkin. Oksidoreduktazalar ta’sirida elektronlar tashilishi va substratni oksidlanish darajasi o`zgarishida metallar valentligini o`zgaruvchanligi bilan kofaktor sifatida ishtirok etadi (Fe, Mo, Cu, Co).

93

Agar metallar katalizda bevosita ishtirok etmay, boshqa maqsadlarda, masalan, substratni bog`lash uchun xizmat qilsa, unda oksidoreduktazalarga oksidlanish darajasi doimiy bo`lgan metallar kiradi.

Substratlar gidrolizi reaktsiyasini katalizlovchi metallofermentlar doimiy valentlikka ega metallar: rux, kaltsiy, magniy tutadi, kamdan-kam hollarda oksidlanish darajasi o`zgaruvchan metallar, masalan, marganetsni uchratish mumkin.

Ferment katalitik ta’sirida metallarni vazifasi nimadan iborat? Ferment funksiyasida metall ionlari ishtirokini bir necha xil yo`llari aniqlangan. Birinchidan, metall faol markazning o`ziga xos elektrofil guruhi sifatida substratning manfiy zaryadlangan guruhlari bilan o`zaro ta’sirlashadi. Bunday metall-substrat komplekslari ferment bilan oson reaktsiyaga kirishadi.

Ikkinchidan, o`zgaruvchan valentlikka ega bo`lgan metall elektron tashilishida o`zi ishtirok etishi mumkin, ya’ni katalitik qism vazifasini bajaradi.

Uchinchidan, metall apofermentning uchlamchi va to`rtlamchi strukturasida katalitik faol konformatsiyasini shakllantiradi.

To`rtinchidan, metallar ba’zida apoferment va koferment o`rtasida o`ziga xos ko`prik vazifasini bajaradi.

Metallar organizmga vitaminli kofermentlarga o`xshash ovqat bilan birga kiradi. Ovqat tarkibida ular miqdori yetarli bo`lmasa, organizm modda almashinuvida jiddiy buzilishlar kuzatiladi. Bu esa metallarning yuqori darajadagi biologik faollikka ega ekanligini tasdiqlaydi.

Fermentlarning ta’sir qilish mexanizmi va uning molekulyar asoslari.

Fermentlarning katalitik ta’sir mexanizmini aniqlash enzimologiyaning asosiy va eng murakkab vazifalaridandir. Fermentlar ta’sirida faollashishning umumiy nazariyasi yo`q, har bir fermentning ta’sir mexanizmi uning o`ziga xos spetsifik uchlamchi strukturasi, funktsional guruhlari, substrat bilan to`qnashgandagi konformatsion o`zgarishi bilan ta’minlanadi.

94

substrat
3.3.-rasm. Ferment substrat

kompleksining
sxematik tasviri.

Fermentlarning ta’sir etishini tushuntirib beruvchi farazlardan biri – adsorbtsion faraz XX asr boshlarida ingliz fiziologi Beylis va nemis bioximigi Varburg tomonidan taklif etilgan. Ular bu farazni asoslashda biologik bo`lmagan katalizatorlarning ta’sir mexanizmidan kelib chiqqan. Adsorbtsion farazga asosan ferment yuzasi platinaga o`xshash reagent molekulalari uchun adsorbtsiya joyi hisoblanadi. Natijada fermentni o`zaro tas’iri osonlashib, reaktsiya tezlashadi. Bu faraz fermentning spetsifikligi (o`ziga xosligi)ni tushuntirib bera olmaganligi sababli va u faqat tarixiy ahamiyatga ega bo`lib qoldi.

Fermentlarning ta’sir etish mexanizmi to`g`risidagi tasavvurlarni rivojlantirishda Mixaelis va Mentenning ferment-substrat komplekslari to`g`risidagi klassik ishlari katta ahamiyatga ega bo`ldi. Mixaelis-Menten nazariyasiga ko`ra fermentativ kataliz jarayoni oddiy tenglama bilan ifodalanadi:

3.4.-rasm. Fermentativ kataliz bosqichlari. E-ferment, S-substrat, M-mahsulot.

95

Ferment-substrat kompleksi hosil bo`lishi jarayonida substrat fermentni katalitik markaziga mos ravishda yaqinlashadi. Ushbu moslikni kalitni qulfga to`g`ri kelishiga o`xshatish mumkin. Qulf va kalit modeliga binoan ferment murakkab qulfga o`xshash, shakli aniq mos tushadigan substrat (kalit) ga to`g`ri keladi. Substratni fermentga mos kelishi va unga ―tushishi‖, ularning o`zaro ta’sirlanishi bir qator xususiyatlarga bog`liq: enzim yuzasida faollashgan guruhlar tartibini substrat sathidagi faollashgan guruhga mos tushishi; substratning gidrofob qismini fermentning gidrofob qo`lqopi yoki cho`ntakchasiga mos bo`lishi; ferment-substratning gidroksil yoki aminoguruhlari bilan vodorod bog`lari hosil qiladigan guruhlarni muvofiq holatiga ega bo`lishi kerak. Yangi fikrlarga asosan substratni fermentning faol markazi bilan birikishi qutblanish, elektronlarning siljishi yoki reaktsiyada qatnashadigan bog`larning deformatsiyasi tufayli substrat molekulasini ma’lum o`zgarishlarga, yuqori energiyaga ega faollanish holatiga keltiradi.

Fermentning nisbatan kichik faol markaziga substratning birikishi ferment konformatsiyasini substrat strukturasiga moslashtiradi. Demak, faol markazning shakllanishida substrat ham ishtirok etadi.

96