Ферменти, будова, властивості, функції
Ферменти або ензими – органічні каталізатори білкової або РНК природи, які утворюються в живих організмах, здатних прискорювати перебіг хімічних реакцій в організмі. Ферменти каталізують більшість хімічних реакцій, які відбуваються в живих організмах. Вони можуть мати від одного до кількох поліпептидних ланцюгів – субодиниць. Кожен із ферментів має один або більше активних центрів, які визначають специфічність хімічної реакції, що каталізується даним ферментом. Крім активного центру деякі ферменти мають алостеричний центр, який регулює роботу активного центру. Ферментативна реакція також може регулюватися іншими молекулами, як білкової природи, так й іншими — активаторами та інгібіторами. Біохімічні реакції відбуваються за участю ферментів за нормального тиску, температури, у слабокислому, нейтральному чи слаболужному середовищі. Ферменти РНК-природи називаються рибозимами і вважаються первісною формою ферментів, які були замінені білковими ферментами в процесі еволюції.
Деякі ферменти виконують каталітичну функцію самі собою, без додаткових компонентів. Проте є ферменти, яким для здійснення каталізу необхідні компоненти небілкової природи. Кофактори можуть бути як неорганічними молекулами (іони металів, залізо-сірчані кластери та інші), так і органічними (наприклад, флавін або гем). Органічні кофактори, які постійно зв'язані з ферментом, називають простетичними групами. Кофактори органічної природи, здатні відділятися від ферменту, називають коферментами.
Нуклеїнові кислоти. Будова, нуклеотиди. Днк, принцип комплементарності. Поняття про ген. Рнк та їхні типи. Атф, поняття про макроергічний зв’язок
Нуклеїнові кислоти – складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Природні нуклеїнові кислоти – ДНК і РНК – виконують у всіх живих організмах роль передачі і експресії генетичної інформації. Молекула нуклеотиду складається із залишків нітрогенвмісного гетероциклу (азотистої основи), п'ятивуглецевого моносахариду (пентози) і фосфатної кислоти. Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнову (ДНК) і рибонуклеїнову (РНК). До складу ДНК входить залишок пентози дезоксирибози, до складу РНК – рибози. Відстань між нуклеотидами в складі полінуклеотиду становить 0,34 нм.
ДНК – дезоксирибонуклеїнова кислота. Цукор – дезоксирибоза, азотисті основи: пуринові – гуанін (G), аденін (A), піримідинові – тимін (T) і цитозин (C). ДНК часто складається з двох полінуклеотидних ланцюжків, направлених антипаралельно.
РНК – рибонуклеїнова кислота. Цукор – рибоза, азотисті основи: пуринові – гуанін (G), аденін (A), піримідинові урацил (U) і цитозин (C). Структура полінуклеотидного ланцюжка аналогічна такій в ДНК, дволанцюжкові РНК зустрічаються тільки у вірусів. Через особливість рибози, молекули РНК часто мають різні вторинні і третинні структури, утворюючи комплементарні ділянки між різними ланцюжками.
Комплементарність – взаємна відповідність молекул біополімерів або їх фрагментів, що забезпечує утворення зв'язків між просторово взаємодоповнюючими (комплементарними) фрагментами молекул або їх структурних фрагментів унаслідок супрамолекулярних взаємодій (утворення водневих зв'язків, гідрофобних взаємодій, електростатичних взаємодій заряджених функціональних груп тощо).
Взаємодія комплементарних фрагментів або біополімерів не супроводжується утворенням ковалентного хімічного зв'язку між комплементарними фрагментами, проте через просторову взаємну відповідність комплементарних фрагментів приводить до утворення великої кількості відносно слабких зв'язків (водневих і ван-дер-ваальсівських) з чималою сумарною енергією, що приводить до утворення стійких молекулярних комплексів.
Азотисті основи нуклеотидів здатні унаслідок утворення водневих зв'язків формувати парні комплекси аденін-тімін (або урацил в РНК) і гуанін-цитозин при взаємодії ланцюжків нуклеїнових кислот (тобто А-Т і Г-Ц або A-T і G-C). Така взаємодія грає ключову роль у ряді фундаментальних процесів зберігання і передачі генетичній інформації: реплікації ДНК, що забезпечує передачу генетичній інформації при клітинному поділі, транскрипції ДНК в РНК при синтезі білків, кодуванні ДНК генів, зберіганні генетичної інформації в дволанцюжковій ДНК і процесах репарації (ремонту) ДНК при її пошкодженні.
Ген – одиниця спадкового матеріалу, що відповідає за формування певної елементарної ознаки. Ген є ділянкою молекули ДНК, що містить інформацію для синтезу РНК. Процес зчитування гену і синтезу РНК називається транскрипцією. У деяких вірусів геном може вважатись також ділянка РНК. Існують різноманітні типи РНК, найвідоміші з яких матрична рибонуклеїнова кислота (мРНК), з якої в процесі трансляції зчитується інформація амінокислотної послідовності білку. Білки відіграють в організмі специфічну роль, яка може проявлятись в характерній ознаці. З цієї точки зору гени розглядаються як носії спадкової інформації, яка передається в результаті розмноження від батьків до нащадків. Експресія генів – це прояв активного стану гену в окремій клітині. Але не тільки мРНК закодовані в генах – існує багато видів некодуючі РНК, які не несуть інформацію про білок, але тим не менш вони представлені в ДНК у вигляді генів (нкРНК, що беруть участь у біосинтезі білків – рибосомні РНК, транспортні РНК, малі ядерні РНК, малі ядерцеві РНК; нкРНК, що виконують регуляторні функції – мікроРНК, міРНК, піРНК, довга некодуюча РНК Xist).
Аденозинтрифосфат (АТФ) або аденозинтрифосфорна кислота, аденілпірофосфорна кислота – нуклеотид, який містить аденін, рибозу та три фосфатні групи. У реакціях, що протікають в клітині, АТФ бере участь у вигляді Mg2+-комплексу. АТФ є головним донором енергії, яка використовується безпосередньо, а не є формою запасання енергії. Молекула АТФ вважається носієм енергії, оскільки її трифосфатний компонент містить два фосфоангідридні зв'язки. При гідролізі АТФ до аденозиндифосфату (АДФ) та ортофосфату або до аденозинмонофостату (АМФ) та пірофосфату виділяється велика кількість енергії. АТФ бере участь в енергетичному обміні у всіх живих організмах, у процесах росту, руху та відтворення. Зелені рослини використовують світлову енергію для виробництва АТФ у процесі фотосинтезу. Хімічна формула: C10H16N5O13P3.
