Fermentativ reaktsiyalar kinetikasi

FERMENTATIV KATOLIZ.
Reja:
1. Fermentlar ta’sirining o`ziga xosligi.
2.Fermentativ reaktsiyalar kinetikasi.
3. Fermentlar faolligining boshqarilishi.

1. Fermentlar ta’sirining o`ziga xosligi. Katalitik reaktsiyalar uchun o`ziga xoslik bo`lishi shart. Fermentlarning spetsifikligi (o`ziga xosligi) oqsil molekulasining strukturasiga uning ma’lum qismlari bilan substratning tegishli guruhlari o`trasida kimyoviy aloqalar o`rnatilishiga bog`liq. Fermentlarning spetsifikligi masalasi ancha nozik bo`lib, ular chuqur ma’noga ega. Har bir ferment faqat ma’lum substratga yoki molekulada kimyoviy bog`ning ma’lum turigagina ta’sir etadi. Ferment substratga kalit qulfga tushganday muvofiq kelishi zarur. Fermentlar spetsifikligining quyidagi xillari farq qiladi.
1. Stereokimyoviy substrat spetsifiklik. Organizmda sintezlanadigan yoki metabolik almashinuvlarda parchalanadigan moddalar aksari qismi optik faoliyatga ega bo`lib, ikkala stereoizomer shaklida faqat tabiiy moddalarda uchraydi va barcha jarayonlarda qatnashadi. Masalan, qandlarda asosan D-qator, aminokislotalardan esa L-qator izomerlari organizmlarda tarqalgan va metabolik o`zgarishlarga kiradi. Shuning uchun ham fermentlarning ko`pchiligi ikkita optik izomerdan faqat bittasiga xos yaqinlikni ko`rsatishi tabiiy. Bu hodisa stereokimyoviy spetsifiklik deyiladi. Masalan, muskullarning laktatdegidrogenaza fermenti laktat kislotaning faqat L(+) izomerinigina degidrirlab, pirouzum kislota hosil qiladi; fumaratgidrataza faqat fumarat kislotaning o`zgarishiga ta’sir etib, uning stereoizomeri malat kislotaga ta’sir etmaydi.
2. Mutlaq spetsifiklik. Spetsifiklikning eng qat’iy va eng ko`p tarqalgan turi mutlaq spetsifiklikdir. Bu turdagi spetsifiklikka ega bo`lgan ferment faqat bittagina substratga ta’sir etadi va substrat molekulasida ro`y beradigan ozgina o`zgarish ham uning faolligini yo`qolishiga olib keladi. Jigarda uchraydigan arginaza fermentini bunga misol qilib keltirish mumkin. Uning substrati L-arginin bo`lib, ferment bu aminokislotaning boshqa unumlaridan birortasiga ham ta’sir etmaydi. Oksidlovchi-qaytaruvchi fermentlarning muhim vakili suktsinatdegidrogenaza mutlaq spetsifiklikka ega. U faqat qahrabo kislotani degidrirlaydi. Ammo ferment suktsinatdan faqat bitta metilen guruhini ortiq yoki kam saqlaydigan malonatga yoki glutaratga ta’sir etmaydi.
3. Mutlaq guruhli spetsifiklik – faqat substratlarning o`xshash guruhlarini katalizlaydi. Masalan, alkogoldegidrogenaza faqat etanolga emas, balki har xil tezlikda bo`lsa ham boshqa alifatik spirtlarga ham ta’sir etadi.
4. Nisbiy guruhli spetsifiklik – ferment substrat molekulalarining guruhlariga spetsifiklik ta’sir qilmasdan, substrat guruhlarining ma’lum bir kimyoviy bog`lariga ta’sir qiladi. Masalan, ovqat hazm qilish fermentlari – pepsin, tripsin turli oqsillardagi ma’lum aminokislotalardan hosil bo`lgan peptid bog`iga nisbatan spetsifik.
5. Nisbiy substratli spetsifiklik – ferment kimyoviy birikmalarning turli xil guruhlariga tegishli substratlarni katalizlaydi. Masalan, sitoxrom P₄₅₀ fermenti turli xil moddalarning (7000 ga yaqin) gidroksillanishida ishtirok etadi. Bu tabiiy moddalar, dori va zaharlarning o`zgarishlarida ishtirok etadigan kamroq spetsifiklikka ega bo`lgan fermentli sistema.
Fermentlarning spetsifik ta’siri nima bilan tushuntiriladi? Bunga mavjud bo`lgan ikkita qarash javob berishga harakat qiladi. Ulardan biri E.Fisherning farazi yoki “qulf va kalit” (shablon) farazi bo`lib, unga ko`ra spetsifiklik asosida substrat va ferment faol markazining qat’iy mos kelishi yotadi. Fisherning farazi bo`yicha ferment qattiq struktura bo`lib, uning faol markazi substratni o`ziga yopishtirish xususiyatiga ega. Agar substrat faol markazga yaqinlashib, kalit qulfga tushgandek bo`lsa, reaktsiya amalga ooshadi. Agar substrat (“kalit”) biroz boshqacha bo`lsa, bunday holda u faol markaz (“qulf”)ga mos kelmaydi va reaktsiya amalga oshishi mumkin emas. Fisherning farazi ferment ta’siri spetsifikligini tushuntirishda o`zining soddaligi bilan o`ziga jalb etadi. Ammo “shablon” nuqtai-nazaridan qaraganda mutlaq va nisbiy guruhli spetsifiklik, ya’ni bitta “qulf” ga mos keladigan turli xil “kalit” (substrat) ekanligini tushuntirish mushkul.
Bunday tashqi qarama-qarshilikni Koshlend tomonidan taklif etilgan boshqa faraz tushuntirib berdi, u “majburiy moslik” nomini olgan farazdir. Koshlendning fikriga ko`ra ferment molekulasi qattiq emas, aksincha o`zgaruvchan, cho`ziluvchan bo`lib, fermentning konfiguratsiyasi va uning faol markazi substratlar yoki boshqa ligandlar birikishi jarayonida o`zgaradi va nihoyat, faol markaz – qattiq va substratni yopishtiruvchi emas, balki substrat unga birikish vaqtida mos keluvchi shaklni qabul qilishga majburlaydi (shuning uchun ham “majburiy moslik” deb nomlanadi).
“Majburiy moslik” farazi bir qator fermentlarning substratga birikishidan keyin faol markazning funktsional guruhlarining joylashishini o`zgarishi qayd etilgandan so`ng tajribada o`z tasdig`ini topdi. Bu faraz substratlarning yaqin analoglariga ta’sir etishni ham tushuntirib berdi. Agar yolg`on substrat (kvazi substrat) tabiiysidan juda kam farq qilsa va faol markaz haqiqiysiga yaqin konformatsiyani qabul qilsa, unda bunday ferment-substrat kompleksidagi katalitik guruhlar reaktsiyani amalga oshiradi. Bunday “aldov” ni ferment sezmagandek bo`ladi, ammo fermentativ reaktsiya haqiqiy substratdagidek tez bormaydi, chunki fermentning faol markazida katalitik guruhlar ideal joylashgan emas.
Agar kvazi substrat konfiguratsiyasi katalitik guruhlarning to`g`ri joylashishiga imkon bermasa, bunday holatlarda reaktsiya bormaydi.