Mavzu: Fermentlar ishtirokida boradigan reaksiyalar. Reja: Fermentlar oqsil tabiatli biologik katalizatorlar

Mavzu: Fermentlar ishtirokida boradigan reaksiyalar.
Reja:

1. 
   Fermentlar oqsil tabiatli biologik katalizatorlar
   
2. 
   Reaksiya tezligining ferment miqdoriga bog`liqligi
   

Fermentlar oqsil tabiatli biologik katalizatorlardir. “Ferment” atamasi (lat. fermentum – achish) XVII asr boshlarida gollandiya olimi Van Gelmont tomonidan taklif etilgan bo`lib, u spirtli bijg`ish uchun qo`llanilgan edi. Dastlabki davrda ferment so`zi faqat achish jarayoni bilan bog`liq xolda qabul qilinib, achitqilarning o`zi achish fermenti deb qaralgan hamda ularning ta’siri tirik organizm bilan bog`liq, degan xulosaga kelingan. Hujayradan tashqarida ta’sir etadigan biokatalizator, ya’ni tashkil topmagan fermentlar 1878 yilda Kyune tomonidan fanga kiritilgan enzim (yunoncha enzym – “achitqi ichida” degan ma’noni bildiradi) nomi bilan yuritila boshlandi. 1897 yili Byuxner tomonidan hujayradan glyukozani tirik achitqilar singari etil spirt va karbonat angidridga parchalaydigan erkin achitqi ekstrakti olindi hamda ferment va enzim nomlari orasidagi farq yo`qoldi. Hozirgi vaqtda ferment va enzim so`zlari to`la sinonim bo`lib, bir ma’noda qo`llaniladi hamda adabiyotlarda har ikkala atamadan deyarli teng foydalaniladi.

Hozirgi vaqtda fermentologiya (enzimologiya) – bioximiyaning muhim sohasi bo`lib, uning yutuqlaridan amaliy tibbiyot, farmasiya, oziq-ovqat sanoati va xalq xo`jaligining boshqa sohalarida keng foydalaniladi.
Ma’lumki, kimyoviy reaksiyaning borishi boshlang`ich va oxirgi mahsulotlarning erkin energiyalari orasidagi farq bilan belgilanadi. Agar boshlang`ich moddada mahsulotga nisbatan erkin energiya yuqori bo`lsa, ya’ni ∆ G manfiy, bunda reaksiya o`zi borishi mumkin (ekzergonik reaksiya). Erkin energiyaning aksincha bo`lgan qiymatlarida reaksiya endergonik reaksiya bo`lib, reaksiya borishi uchun energetik imkoniyat bo`lmaydi, u boshqa bir ekzergonik reaksiya bilan bog`langan xolda o`tadi va bunda reaksiyaning umumiy energetik balansi musbat bo`ladi. Lekin ekzergonik reaksiya borishining energetik imkoniyati bu reaksiyaning tezligi haqida hech qanday ma’no bermaydi. Masalan, benzinning kislorod ishtirokida yonishi keskin ekzergonik reaksiya hisoblanadi, ammo benzin uglevodorodlarining odatdagi haroratda kislorod ishtirokida oksidlanishi deyarli sezilmaydi.
Fermentlar faollanish energiyasini pasaytirish bilan ximiyaviy reaksiyalarni tezlatadilar. Kataliz haqidagi tushunchalarga binoan, molekulalar reaksiyaga kirishish oldidan “faollashgan holat” deb ataluvchi konfigurasiya davrini o`tishi lozim. Bunday holatda molekulalar normal sharoitdagiga nisbatan ortiqroq energiyaga ega bo`ladi. Bu energiya faollanish energiyasi deb atalib, ximiyaviy reaksiya sur’atini aniqlovchi asosiy omildir. Reaksiyaning faollanish energiyasi qancha yuksak bo`lsa, uning sur’ati ham shuncha sekin va aksincha, faollanish energiyasi qanchalik kam bo`lsa, reaksiya ham shu qadar tez boradi. Faollanish energiyasi molekulalarning yaqinlashishi va reaksiyaga kirisuviga to`sqinlik qilib turadigan kuchlar (energetik to`siq) ni engish uchun zarur. Demak, reaksiyaga shu reaksiyaning energetik to`sig`idan ortiqroq energiyaga ega bo`lgan molekulalar kirishadi. Faollangan molekulalalrning soni qancha ko’p bo`lsa, reaksiya sur’ati ham shuncha tez bo`ladi. Molekulalarni faollantirish uchun energiya (issiqlik, yorug`lik) sarf etish kerak, masalan, benzinni yoqish. Katalizatorlarning vazifasi faollanish energiyasini pasaytirishdan iborat. Katalizator bunday reaksiyani faollanish energiyasi past bo`lgan boshqa aylanma yo`nalish bilan bajaradi. Ferment ta’siri mexanizmining hozirgi zamon tushunchasiga muvofiq, katalitik reaksiyada enzim (E) avvalo u ta’sir etadigan, fermentativ kinetikada substrat nomi bilan yuritiladigan modda – S bilan qaytalama parchalanadigan ferment substrat kompleksini hosil qiladi. So`ngra bu kompleks reaksiya mahsulotlariga (M) parchalanib, ferment erkin xolda ajralib chiqadi:
E + S ↔ E + M
Shuni ta’kidlab o`tish zarurki, bunday faollanish energiyasi qanday miqdorda kamaysa, reaksiya ham shu darajada tezlashadi, deb xulosa chiqarish kerak emas. Faollanish reaksiyasining bir qadar kamayishi reaksiya sur’atini ancha oshirib yuborishi mumkin. Har bir ferment har bir katalizator singari reaksiya tezlatishda ma’lum bir chegaraga ega.
Demak, ferment boshlang`ich modda va reaksiya mahsulotining erkin energiyasini o`zgartirishga ta’sir etmaydi.
Reaksiya tezligining ferment miqdoriga bog`liqligi grafikda to`g`ri chiziq ko`rinishida ifodalanadi. Bundan shunday xulosa qilish mumkin: organizm hujayrasida shu ferment molekulalari soni boshqalariga nisbatan qancha ko’p bo`lsa, unda shu ferment katalizlaydigan kimyoviy reaksiyalarning tezligi ham shuncha yuqori bo`ladi. Agar biror bir ferment miqdori kam bo`lsa (sintez buzilsa), unda u katalizlaydigan reaksiyalar tezligini unga bog`liq biokimyoviy jarayonlar yo`li chegaralaydi.
Tabiiy stimulyatsiya yo`li bilan yoki preparatlar yordamida ferment molekulasining sonini oshirilishi buzilgan reaksiya tezligini qayta tiklash yoki hayot faoliyatining yangi sharoitlariga zaruriy biokimyoviy reaksiyalarni moslashtirish imkonini beradi.