РНК-ның құрылысы және түрлері. ДНК-мен РНК-ның айырмашылығы

Тірі клеткаларда РНК-ның бірнеше түрлері бар хабарлаушы (информациялық) (и-РНК), тасымалдаушы (транспорттық) (т-РНК), және рибосомалық (р-РНК). Бұлар бір-бірінен құрамы, молекулалық массасы және атқаратын қызметі жағынан әр түрлі. Бұл РНК-ның әрқайсысы белоктар биосинтезінде ерекше роль атқарады.

РНК молекуласының біріншілей құрылымы дегеніміз ондағы нуклеотид қалдықтарының белгілі ретпен кезектесіп орналасуын айтады.

РНК-ның екіншілей құрылымы – оның полинуклеотидтік тізбегінің орамдалған түрі.

РНК-ның үшіншілей құрылымы сыртқы орта жағдайына (тұздар концентрациясы, температура) байланысты бір тізбектің кеңістікте ретсіз немесе доп домалақ болып, не тығыз таяқша тәрізді түрінде орналасуын айтады.

Қорыта айтқанда, ДНК-мен РНК-ның айырмашылықтары төмендегідей:

1 үш азотты негіз – аденин, гуанин, цитозин нуклеин қышқылдарының бәріне ортақ болып келеді. ДНК-ның құрамына тимин, ал РНК-ның құрамына урацил кіреді.

2 Чаргаффтың 4 ережесінің тек біреуін ғана РНК-ға қолдануға болады. Аденин және цитозин қосындысы гуанин және урацил қосындысына тең.

А+Ц немесе

4 ДНК-ны тек клетканың ядросынан, ал РНК-ны цитоплазмадан да, ядродан да кездестіре аламыз.

5 ДНК клеткада генетикалық информацияны сақтаушы қызметін атқарады. РНК белок синтезіне қатысады. ДНК РНК-ның синтезін реттеп, тұқым қуалау белгілерінің біреуіне ықпал етеді.

6 ДНК молекуласы қос оралым болса, РНК бір тізбектен тұрады.

Нуклеин қышқылдарының алмасуы жоғары дәрежелілігімен сипатталады, себебі олардың әрекетімен белоктық заттардың биологиялық түзілуі тығыз байланысқан.

Азықта нуклеин қышқылдары нуклеопротеидтер түрінде болады.

Құрамында нуклеопротеидтері бар азық ауыз қуысында механикалық тұрғыдан ұнтақталады, сілекеймен шыланады да өңеш арқылы асқазанға түседі (күйіс қайыратын малдарда – мес, тақия, жалбыршақ қарындарға және ұлтабарға). т-РНК-ның бірең-сараңы сілекей РНК-азасымен олиго – және мононуклеотидтерге ыдырайды.

Асқазанда (ұлтабарда) пепсин және тұз қышқылының әсерімен нуклеопротеидтердің көпшілігі нуклеин қышқылдарына және қарапайым белоктарға ыдырайды.

Нуклеопротеидтердің алмасуы ащы ішекте аяқталады. Қалған нуклеопротеидтерді қарапайым белокпен нуклеин қышқылдарына трипсин ыдыратады. Қарапайым белоктар (протаминдер және гистондар, альбуминдер және глобулиндер) ұйқы безінің және ішек селі ферменттерінің әсерімен амин қышқылдарына дейін ыдырайды да, ащы ішектің шырышты қабығы арқылы сіңіріледі.

Нуклеин қышқылдары нуклеазаның әсеріне ұшырайды. Ұйқы безінің ДНК-азасы дезоксинуклеопротеидті (ДНП) протеиндер мен ДНК-ға ыдыратады. Бұл процесс гистидин, аргинин және лизинмен активтендіріледі. Содан кейін фермент ДНК-ның қос оралымды молекуласына бірнеше сатыларымен тізбектің ұзын (өң) бойына ретсіз «шабуыл» жасайды. Ең алдымен ДНК молекуласының қос оралымды сынықтары пайда болады, олар біртіндеп қысқарады да нуклеин қышқылының бір оралымды бөлігін құрайды. ДНК-ны ДНК-аза олигонуклеотидтерге ажыратады. Процесс магний (Mg²⁺) ионымен активтелінеді.

Панкреат РНК-азасы ең алдымен РНК-ның оралымданбаған бөліктеріне шабуыл жасап оларды гидролиттік жолмен ыдыратады. Бұдан РНК молекуласының екінші құрылымын ұстап тұрған комплементарлы байланыстар әлсіреп, оралымның онан арғы ширатылуына және РНК молекуласының жаңа сынықтарының пайда болуына мүмкіндік туғызады.

Содан кейін РНК сынықтарының ішінде қайта фосфорлаудың арқасында 2¹, 3¹ фосфор туындылары пайда болады. РНК сынықтарының олиго және мононуклеотидтерге ұсақталуы одан әрі үдей түседі, және де цитозин туындылары урацилдікіне қарағанда тез гидролизденеді. Сонан соң нуклеотидтер ерекше гидролиттік ферменттермен ажыратылады.

Ыдырау өнімдерінің едәуір бөлігі бауырдан орталық қан арнасына түсіп бүкіл организмге таралады, онда клетканың әр түрлі қажетіне жұмсалады.

ДНК молекуласын түзетін, фосфорланған мононуклеотидтер, өте активті ормалар болып келеді. ДНК-нің биологиялық түзілуі үшін құрылыс материалы болып міндетті түрде дезоксинуклеозид – трифосфаттар – АТФ, ГТФ, ЦТФ, және ТТФ, ДНК полимераза ферменті және біраз мөлшерде ДНК-нің өзі «түртпе» ретінде қатысуы керек. Түзілетін ДНК-мен ДНК-«түртпе» - нің табиғаттары ұқсас.

ДНК – «түртпе» мононуклеотидтері орналастыру үшін «штамп» немесе «матрица» қызметін атқарады, ал одан жаңа ДНК-нің тізбегі түзіледі деп есептейді.

Екінші болжау бойынша, ДНК-ның биологиялық түілуі процесінде оның қос оралымы ширатылады. Әрбір жеке тармағына нуклеозидтер толықтырғыш немесе басқаша айтқанда комплементарлы принцип бойынша қосылады. Оны былай түсінуге болады: Екі тізбектің азоттық негіздері сутектік арқылы бірін-бірі толықтырып тұратын комплементарлық принципте қалыптасады: Аденин (А) тек тиминмен (Т), ал цитозин (Ц) тек гуанинмен (Г). Толықтырушы принциптегі байланыс бізге ДНК молекуласының негізгі қасиетін - өзін-өзі еселей алатынын түсінуге көмектеседі. Соның нәтижесінде екі жаңа қос оралым, екі жаңа ДНК молекуласы пайда болады.

ДНК молекуласының екі еселенуін (екіленуін) репликация (редупликация) деп атайды.

Репликаци клетканың бөлінуге даярлану кезінде көптеген ферменттердің қатысуымен жүреді.

Ферменттердің бірі азоттық негіздердің арасындағы сутектік байланысты ыдыратып екі тізбекті бірінен бірін ажыратса, екіншілері ядроның құрамындағы бос нуклеотидтерден ажыраған тізбекті толықтыратын тізбек түзеді. Екі еселеу кезінде аналық ДНК молекуласынан жаңа екі молекуа түзіледі. Бұл жаңа екі молекуладағы генетикалық информация (тұқым қуалайтын хабар) аналық ДНК-ға сай болады.

РНК-лардың биологиялық түзілулеріне төрт рибонуклеозидтрифосфаттар: АТФ, ГТФ, ЦТФ, және УТФ керек. ДНК-тәуелді РНК-полимераза, РНК-тәуелді РНК-полимераза және полинуклеотид-нуклеотидилтрансфераза үш ферменттерінің тек біреуінің қатысуымен ғана РНК түзіле алады. Олардың механизмі ген биохимиясы (транскрипция) және белоктардың биологиялық синтезібөлімдерінде қаралып өткен. Түзілу клетканың ядросында және цитоплазмада өтеді. РНК-ның жеке молекуласы ДНК-ның матрицасында магний және марганец иондарының қатысуымен түзіледі. РНК-полимераза ферменті рибонуклеозидтрифосфаттардан полимердің пайда болуын демейді.

Бұдан басқа, ядрода ДНК-ның репликациясына қатысатын рРНК, тРНК, иРНК және РНК – «түртпе» пайда болады. Бірінші үшеуі цитоплазмаға ауысып белоктың биологиялық түзілуіне қатысады.

Нуклеин қышқылдары алмасуының ретелуі. Нуклеиннің алмасуы орталық жүйке жүйесімен, оның екі жоғарғы бөлімі – үлкен ми сыңарларының қыртысымен ретеледі.

Нуклеин алмасуы ішкі секреция бездерімен реттеледі. Мысалы, РНК мен ДНК-нің түзілуі соматотропинмен, гидрокортизонмен, эстрадиолмен реттеледі. Кейбір стероидтық гормондар оперондардың репрессорлары болып келеді, ал бұл и-РНК мен белоктардың қарқынды түзілуіне әкеледі. Реакция магний және марганец иондарымен активтеледі.

Ферменттер (энзимдер) бұл тірі клеткаларда пайда болатын және организмдегі биохимиялықпроцентерді жылдамдататын белок төктес биологиялық катализаторлар.Олар организмдегі жекелеген химиялық реакциялардың жүруін, жалпыбүкіл зат алмасу процестерін тездетеді. Ферменттердің аса маңызды ролін И.П.Павлов ферменттер тіршіліктің нағыз қозғаушы күші деп көрсеткен болатын.

Биохимияның тарихын, бұл едәуір дәрежедегі ферменттерді зертеудің тарихы деп білеміз. Ферменттер туралы ілімнің даму жолын 4 кезеңге:

1 бірінші кезең көне заманнан XVII ғасырға (1600 ж) дейінгі дәуіді қамтиды. Мыңдаған жылдар бойы ашыту, ірімшік жасау , нан пісіру, сыра қайнатушылық кәсіппен шұғылданды.Бұл процестерге ферментрдің қатыстығының адамдар білмеген, сол кезде ғылым өздамуының ең төменгі сатысында тұрған еді.

2 екінші кезең XVII ғасырмен XIX ғасырдың ортасына дейінгі қамтиды. Бұл мезгіл Я.Б. Ван Гельмонттың есімімен тікелей байлансыты. Ол ғылымға хермент (латынша fermentatio ашу , ашыту) деген термин кіргізген. 1814 орыс ғалымы К.Кирхгоф амилазаны, 1836 ж А.Я. Данилевский ұйқы безінен амилазаны, липазаны және трипсинді ашты. Ферменттердің қайтымдылық әсерлігінің негізін салған да А.Я. Данилевский блатын.

3 XIX ғасырдың екінші жартысының XX ғасыррдың 30 жылдарына дейінгі уақыты үшінші кезеңге жатқызуға болады. Бұл кезде Л.Пастер мен Ю. Либихтың арасында ферменттің табиғаты жөнінде айтыс туды. Л. Пастер бардық ферменттерді «ұйымдасқан» және «ұйымдаспаған» деп екіге бөлді. Клетка ішінде әсер етуші ферментті ұйымдасқан, ал клетка сыртында әсерін білдірген ферментті ұйымдаспағанға жатқызады. Ю. Либих бұдан пікірге қарсы болады: «ферменттер клетканың ішінде де және сыртыңда да бірдей катализдік әсер көрсете алады» деді.

4 1871 ж. Бұл егестің шын мәніне орыс дәргері М.Манассеине жетті. Ол кісі ашытқыш клеткаларының құрылымын кварц құрамымен ұнтақтау арқылы бұзып, сонан соң үлкен қысыммен оны сығып, одан көмірсулардың ашытқышсөлін алады. Бұл тәжірибені Э.Бухнер қолдады. Сонымен қатар ферменттердің әсері клетканың құралымына байланысты емес екендігі дәлелденеді.

Ферменттер саны көбейе бастады. XIX ғасырдың аяғында олардың аттарын бір жүйеге келтіру керек болды. Э.Дюкло ферментті субстраттың латынша атының түбіріне «аза» жалғауын қосу бойынша атауды ұсынды. 1909 ж. С.Серенсен фермент активтігінің рH мәніне байланыстылығын ашты. Осы кезде Э.Фишер ферменттердің әсер ету механизмі жөніндегі ілімін құрды. «катализ кезінде фермент субстрат комплексітүзіледі» деген тұырымға 1913 ж. Л. Михаэлис ферментативтік катализдің қазіргі кинетикалық негізін жарыққа шығарды.

Фермент молекуласының құрылымы толық зерттелді. Р.Вильштеттердің екі компонентті ілімі пайда болды. Дж.Самнер 1926 ж. Несеп нәрінің ыдырауын катализдейтін уреаза ферментін кристалл түрінде алды. Д.Х. Нортропп 1930 ж. Кристалл түрінде пепсинді, ал 1931 ж. трипсинді бөліп алды. Осы кезден бастап ферментологияның төртінші кезеңі басталады.

Бұл жылдары коферменттердің құрылымы, олардың белоктық бөлікпен қосылысы зерттелді. О. Барбург және оның оқушылары тыныс алу тізбегінің ферментін, көптеген витаминдердің коферменттік функциясы аңықтады.

В.А.Энгельгардт және М.Н.Любимова 1939 ж. бұлшық ет тканінен ферментативтік қызмет атқаратын миозинді тапты. Х.К.Корана 1976 жылы 196 нуклеотидтерден генді синтездеді.

Ғалым ферментологтардың тамаша жетістіктерінің бірі ұйқы безінің рибонуклеазасының құрылымын анықтау болды.

В.Л.Кретовичтың (1974) нақтысы сөзімен айқанда «Ферментология саласындағы ғылыми жаңалықтар тірі материяның жасырынып жатқан асыл құпияның пердесін көтеріп отырып ғылымының мұннан ары дамуына және оның жетістіктерінін тәжірибеде кең қолдануға тамаша болашақ ашып берді».

4.2 Ферменттердің биосинтезі және клеткадағы шоғырлануы
Әр клеткадағы фермент молекунасының биосинтзі әдеттегі белоктың биосинтезі сияқты өтеді.

Ферменттер клетканың тек белгілі бір аудандарында ғана шоғырланған. Мысалы, май қышқылдарының ß тотығуының және клетканың тыныс алу ферменттері митохондрияда; белоктың биологиялық түзілуіне қатысы бар ферменттер либосомаларда; гюкозаға, май қышқылдрының түзілуіне қатысатын және амин қышқылдарын активтендіретін ферменттер гиалоплазмада шоғырланған.

Компартментализацияның ортасында ферменттер арасындағы бәсеке жойылады.
4.3 Ферменттерді алу және тазалау әдістері
Ферменттер белок тектес заттар болғандықтар, белоктарды алу әдістерін ферменттергеде қолданады.

Ең алдымен ферментті алуға арналған материалды түрлі қоспалардан босатады. Сонан соң материалды гомогенизаторға немесе ультра дыбыс, автолиз және т.б. әдістермен төменгі температурада (2-8°C) ұсақтайды. Ұсақталған гомогенизацияланған материалды центрифугалайды. Сұық бөлігіне « центрфугат» ферменттер өтеді, ал тұнбаны алып тастайды.

Ферменттерді тұнбаға түсіру үшін центрифугатқа амони сульфатын немесе органикалық еріткіштерді (этил спирті, ацетон ) қосады. Сол кезде барлық белоктар сонымен қатар ферменттер де тұнбаға түседі. Ферменттерді бөлу үшін ион алмасу хроматографиясы, немесе электрофорез (полиакриламид, крахмал, агар­агар гелі).

Ферменттерді тазалау үшін диолиз әдісін пайдаланады.

Қарапайым ферменттердің молекуласы тек қана белоктардан тұратын бір компонентті ферменттер болып келеді. Яғни, қарапайым ферменттер дегеніміз бұл қарапайым белоктар. Гидролиздегенде тек амин қышқылдарына ғана ыдырайды. Оған жататындар: рибонуклеаза,пепсин, химотрипсин, папаин, амилалар және т.б. гидролазалар.

Күрделі ферменттер деп күрделі белоктарды айтады.олардың молекуласы белоктық жәнк белосыз заттаодан тұратын екі компоненті ферментер. Белоктың бөлігін апофермент, ал белоксыз бөлігін кофермент немесе простетикалық топ деп атайды. Диализ кезінде белоктық бөлігі диализаторда қалады да, ал белок емес бөлігі емес бөлігі жартылай өткізгіш мембранадан өтіп кетеді. Апоферментсіз коферменсіз активсіз, дәл солай кофермент апоферментсіз активсіз. Металдардың иондары немесе белок емес органикалық заттар күрделі ферменттердің кофакторлары болып келеді. Көптеген ферменттер өзінің активтігін демеуге екі кофактордың да қатысуын керек етеді. Көптеген металдрдың иондары ферменттердің жақсы активаторлары:

Na⁺, K⁺, Ca²⁺,Mg²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺ т.т.

Кофакторды (протетикалық топ) әдетте кофермент деп атайды.

Кофферменттер (латын сөзінен «ко» бірге және ферменттер) ферменттің белокты бөлігімен әлсіз байланысқан белок емес органикалық қосылыстардан тұратын бөлігі. Бұған дегидрогеназалар мысал бола алады.

Простетикалық топ деп ферменттің белокты бөлігмен берік байланысқан кофакторын айтады. Мәселен, гемоглобиндегі темірпорфирин комплексі (гем) белокпен берік байланысқан.

Биохимиялық реакцияларда коферментін 2 міндет атқарады: олар күрделі ферменттің активтік орталығын қалыптастыра отырып, ферментті субстрат малекуласымен түйістіреді. Сөйтіп, соңғысының катализдік өзгеруін іске асырады.

Коферменттер катализдік процестің барысында электрондарды, протондары, жекелеген атомдары және олардың топтарын бір субстраттан екіншісіне тасымалдауға қатысады.

Жалпы айтқанда, катализдік процесті фермент өзінің бүкіл молекуласымен жүзеге асырады. Оның белоктық бөлігі ферменттің талдаушылық (іріктеушілік) қасиетін және реакцияның жылдамдығын аңықтайды.

Апофермент субстратты уақытша қосып алады, ал коферменттерді, олардың қызметтері бойынша үш топқа бөлуге болады:

1. 
   оксидоредуктаза коферменті сутегін және электрондарды тасымалдаушылыр.
   
2. 
   трансфераза коферменттері атомдар тобының тасымалдаушылары.
   
3. 
   изомераза, лиаза және легаза (синтетаза) коферменттері. Коферменттердің тізімі үш кестеде көрсетілген.
   

Температураның әсері. Ферменттің жоғары активтігі 36-40ºС байқалады. Папаин бұған жатпайды. Оның активтігі 80º та да білінеді, ал каталазаға деген қолайлы температура 0 және 10ºС арасында жатыр. Температура 80-100ºС қа жеткенде фермент өзінің катализдік қабілетін жоғалтады (инактивацияланады) , денатурацияға ұшырайды. Инактивация реакцияның ұзақтығына және табиғатына байланысты.

Кебір ферменттер құрғақ күйінде 120-190ºС салқындыққа дейінгі температураға төзімді келеді. Температураны біртіндеп 37ºС қа дейін жоғарылатса, олардың активтігі қалпына келеді. Ферменттің бұл қасиетін малды қолдан ұрықтандыруға арналған ұрық сұйығын (сперма) сақтау үшін пайдаланады.

Ортаның рН ның әсері.әрбір ферменттің өте жоғары активтік көрсететін қолайлы рН аймағы бар. Мысалы, пепсин рН 1,5-2,5; трипсин рН 8-9; сілекей амилазасы рН 6,9-7; уреаза pH 7,2-8; болғанда ең жоғары активтік көрсетеді.

Талғампаздығы (іріктеушілігі). Әрбір фермент, құылысы жағынан ұқсас тек белгілі бір субстратқа, немесе заттар тоына ғана әсер етеді. Яғни, қайдай д бір басқа заттарға емес, тап сол берілген затқа әсе етуге бейімділігін айтды. Әрбір фермент тек белгілі бір реакцияны ғана катализдейді. Мәселен, уреаза ферменті бір ғана несеп нәрінің ыдырау реакциясын катализдейді. Сахараза тек сахарозаны ыдыратады.

Талғаушылықтың үш негізгі түрін айырады:

Топтық талғаушылық деп ферменттің белгілі бір химиялық байланыстарды үзе отырып заттар тобына әсер етуін айтады. Мысалы, пепсин, трипсин белоктардағы пептидтік байланыстарды гидролиздейді:

Жекелеген талғаушылық деп фрмент тек белгілі бір затқа ғана әсер етеді. Мәселен, каталаза сутек асқын оксидін суға жән оттегіне ыдыратады.

Құрылымдық талғаушылық деп ферменттің тек бір ғана кеңістік изомеріне әсер етіп, оның оптикалық антиподтарын катализдемеуін айтады. Мәселен, фермент моносахаридтердің Д қатарын, табиғи амин қышқылдарының  қатарын ғана ыдырата алады.

Ферменттің тағаушылық қасиетінің биологиялық маңызы өте зор, өйткені ферменттер осындай қасиетінің арасында зат алмасу процесін реттеп отырады. Олар рекцияның жылдамдығын қай заттар, қандай бағытта өзгертетінін, өзгеру жолдары белгілейді.

Бөгегіштер ферентативтік реакцияларды ішінара, немесе толық тежейді. Талғаулы бөгегіштерге антиферменттер антипепсин, антрипепсин және т.б. жатады. Талғаусыз бөгегіштерге ферменттердің улы заттары (HCN, KCN, NaCN), ауыр металдардың иондары , олкалоидтер, сульфидтер және т.б. жатады. Бөгеушілік қайтымды және қайтымсыз болып екі топқа бөлінеді . Егер ортадан бөгегіштерді диализ арқылы ажыратқанда фермент алғашқы күйіне оралса, ло қайтымды бөгегіштер болып табылады. Мәселен, аниепсин тұз қышқылының әсерінен диссоциацияланып, активтілігін жоғалтады.

Қайтымсыз бөгегіштер ференттің активтік орталықтарымен, ондағы әрекетшіл топтарымен реакцияға түсіп оның активтігін мүлде жояды. Мысалы:Кантиноксидазаға цианид қайтымсыз бөгегіштік әсер етеді. Күшәлә, сынап, қорғаныс қосылыстарының да уытты әсерлерін осымен түсіндіруге болады. Пенициллиннің дәрлік әсері де осы қайтымсыз бөгегіштікке негізделген. Ол белгілі бір ферменттің әсерін қайтымсыз түрде бөгейді. Бөгеушілік бәсекелесуші және бәсекелеспейтін болып екіге бөлінеді. Бәсекелесуші бөегіштер құрлысы жағынан субстратқа ұқсас болғандықтан, фермент «алдынып» қалады. Бөгегіш ферменттің активтік орталығымен байланысып, оның қатынасын сырттан бөліп тастайды. Мысалы, сулфамидтер құрлысы жағынан пара аминобензой қышқылымен ұқсас:

NH₂ NH₂

COOH SO₂NH₂

пара-аминобензой пара-аминосульфамид

қышқылы

Сульфамид (бөгегіш). Ферментпен байланысқа түсіп оның қызметін басып тастайды. Сульфамидтер, әдетте пара аминобензой қышқылы әрекеттесетін, микроорганизмдердің белктарымен (ферментімен) реакцияға түсіп олардың құруына себепкер болады.

Қайтымдылық әсері. Ферменттер субстраттың тек ыдырауына ғана емес, оның сөл ыдырау өнімдерінен қайта түзіліп шығуына да әсер ете алады. Мәселен, пепсин рН 0,5-2 мәнінде белоктарды аминқышқылдарына ыдыратады. Ал, рН 5-6 мәнінде сол амин қышқылдарынан қайтадан белоктарды түзіп шығады.

Ферменттің активтігін өлшеу. Ферменттердің активтігі өте жоғары. Олардың шапшандатқыш активтігін сипаттау үшін, «айналым саны» деген ұғым қолданылады . «айналым саны» деп 1 мол ферменттің әсерінен 1 минут уақытта өзгеріске ұшырайтын субстраттың мөлшерін (мольсанымен есептегеде) айтады. Мысалы, кейбір таз ферменттің «айналым саны» манындай:

• 
  каталаза - Н₂О₂ – 5000000;
  
• 
  пепсин - казеин – 40000.
  

Энзимологияда ферменттің активтігін сипаттау үшін халықаралық өлшеу бірлігі деген ұғым қабылданды. Ферменттің халықаралық өлшеу бірлігі деп қалыпты жағдайда (рН, субстраттың концентрациясы, 25ºC), бір минуттың ішінде бір ғана микромоль (1 мкмоль 10 мольге тең) субстратты өзгерте алатын ферменттің санын айтады.

Меншік активтік -1 мл белокқа келетін ферменттің бірлігі, оның тазалық өлшемі. Ферменттің тазалық дәрежесі де 1 мг белоктың меншікті активтігімен есептеледі. Неғұрлым фермент таза болса соңшалықты оның активтігі де жоғары болады.

Изоферменттер (грек. Isos бірдей, біркелкі және ферменттер). Изоферменттер деп белгілі бір субстратқа ғана талғауы бар, бірақ физикалық, химиялық, катализдік, иммунологиялық қасиеттерімен ерешеленетін бір ферменттің әр түлерін айтады. Мысалы, сілекелей және ұйқы безінің  амилазасы крахмалды ыдыратады, яғни сол бір ғана реакцины жылдамдатады, бірақ олар бір бірінен ерігіштігімен, рН тың қалыпты мәнімен айырмашылықта болады.

Қазіргі кезде лактатдегидрогеназаның (ЛДГ) 5 изоферменттері зерттелген.

Олардың қысқаша белгілері: ЛДГ1, ЛДГ2, ЛДГ3, ЛДГ4 және ЛДГ5. Бұл изоферменттер өгеруін іске асырады:сүт және пирожүзім қышқылдарының өзгеруін іске асырады .Бірақ, олар амин қышқылдық құрамымен, температураға деген тұрақтылығымен және т.б. ажыратылады.

Изоферменттердің организмдегі деңгейі оның күйі анықтайды. Әр түрліауруларда (жүрек, бауыр, бүйрек және т.б.) изоферменттердің қандағы деңгейінің көтерілетіндігін байқауға болады. Бұл көрсеткішті ауруды айыру үшін қолданады.

Проферменттер (лат. рro - бұрынырақ, алдында және ферменттер) ферменттердің активсіз түрі. Мысалы, қарын шырынының ферменті пепсин пепсиноген, ұйқы безінің ферменті трипсин трипсиноген, ұйқы безінің ферменті трипсин трипсиноген және т.б. активсіз түінде болады. Соның арқасында клеткалардың және тканьдердің өздігінен бүлінушілікке ұшырауы болдырылмайды. Профермент трипсиноген энтерокиназа ферментінің әсерімен активтендіріліп трипсин активтенгтүріне айналатындығын XX ғасырдың басында И.П.Павлов дәлеледеді. Пепсиногеннің активтеніп песинге айналу қарын сөліндег» тұз қышқылының әсерімен өтеді.

Активтену кезінде профермент молекуласынан пептидтік байланыстарды үзе отырып бір немесе бірнеше пептидтер бөлініп шығады. Соның нәтижесінде ферменттің тиісті конформациясы қалыптасып, оның активтік орталығы ашылыды.

Мультиферменттер жүйесі (лат.multum- көп жәнеферменттер) әр түрлі ферменттердің көптеген санынан құралған жиынтықтар. Мыс. Тыныс алу тізбегіндегі электрондарды тасымалдаушы цитохромдар, май қышқылдарының биосинтезіне, немесе ацетил КоА ның митохондрияда СО₂ және Н₂О ға дейін тотығуына қатысатын ферменттер жатады.

Қорыта айтқанда организмдегі ферменттердің активтігі аулан түрлі факторларға байланысты Оларға температура, рН, активаторлар мен ингибиторлар, түрлі кофакторлар жатады Сонымен қатар субстрат пен фермент концентрациясының, метаболизм процесінде пайда болатын заттардың, металдардың да маңызы зор.
4.7 Ферменттің активтік және өздік реттгіш (аллостерлі) орталықтар
Ферменттің активтік орталығы деп оның молекуласының субстратпен түйісетін бөлігін айтады. Активтік орталық субстратты қосып алып, оны өзгертуге міндетті.

Ферменттердің активтік орталықтарында реакцияға қабілетті топтар бар мына төмендегі амин қышқылдарын кездестіруге болады:

1 SН сульфгидриль тобы бар цистеин;

2 ОН гидроксиль тобы бар серин;

3 имидазол топты гистидин;

4 екінші карбоксиль тобы бар аспарагин жәнк глютамин қышқылдары;

5 индол сақинасы триптофан;

6 гидрофобты бүйірлік топтары бар амин қышқылдары.

Активтік орталық ферменттің полипептидтік тізбегіндеі бір бірінен алыс орналысқан және амин қышқылдарының жақындасуынан пайда болған кеңістік пішін. Полипептидтік тізбектің жеке бөліктерінің кеңістіктегі жақындасуынан ферменттің екіншілей және үшіншілейқұрылымдары пайда болып, фермент активтікке ие болады. Күрделі ферменттің молекуласында екі активтік орталықтары бар. Оның біреуі апоферметтің, ал екіншісі коферменттің үстінде орналысқан.

Аллостерлі (реттегіш) орталық екі және одан да көп суббірліктен тұратын кейбір ферменттердің молекуласының үстінде, активтік орталықтан тыс жерде орналысқан, қосымша бөлімшесіболады. Оны аллостерлі немесе реттегіш орталығы дейді. Ал, ферменттерді аллостерлі

Ферменттер деп атайды (грек.allo және stereos басқа және орын).

Реттегіш орталық активтік орталықтан едәуір қашықтық та орналасады. Аллостерлі ферменттер реттегіш орталығы арқылы модулятордың (эффектордың) молекуласымен байланысқа түседі. Модулятор аллостерлі ферменттің конформациясын өзгерте отырып оның әсерін активтендіреді немесе бөгейді, ал өзі өзгермейді.

Ферменттің аллостерлі эффекторына субстраттар,реакцияның өнімдері, нуклеотидтер (АМФ, АТФ), амин қышқылдары, сутекінің иондары және металдар жатады.

Ферменттердің әсері белгілі химиялық байланыстарға бағытталған. Органикалық заттар мен ферменттердің құрылымын зертей келе, Э.Фишер фермент пен субстраттың кеңістік сәйкестігінің жақындығы жөнінде қорытынды шығарып «кілт құлыпқа қалай дәл келсе фермент өзінің субстратына да солай дәл келеді» деп сипатталады.Кеңістіктегі нақтылы сәйкестілік катализдегі маңызды фактор. Бұл, екі жол мен іске асырылады:

1 ферменттің «өз» субстратын танып алуға және;

2 ферменттің катализдейтін реакциясының қатаң талғампаздығы арқылы. «Өз» субстраттын танып алуы ферменттің активтік орталығында оның субстратпен жақындасуы туады. Егер субстраттың кеңістіктегі пішіні (формасы) ферменттікіне сайма сай келсе, онда ол ферменттің бетіне бекуі электростатикалық тартылыс күштері, сутекті байланыстар және гидрофобтық өзара әрекеттесу, поляризация әсері және т.б. факторлар арқылыіске асырылады.

Ферменттің субстратпен әрекет ету дағдысын екі теория арқылы түсіндіруге болады.

Уақытша, аралық қоспалар құру теориясы. Бірінші сатысында, фермент субстратаен қосылып фермент субстрат комплексін түзеді.

Фермент+Субстрат Фермент-

субстрат

комплексі

Фермент- Фермент Реакцияның

субстрат өнімдері

комплексі

Активтік орталық «қатал» конструкция емес, ло кеңістіктік құрылысы белгілі бір субстратқа ғана сай келетіндей болып қалыптасқан. Ферментпен субстарттың бір біріне тіркелу орындары комплементарлы болып келеді. Бұл, ферменттің басқа субстратқа катализатор бола алмайтындығын көрсетеді, яғни оның талдаушылық қасиетін белгілейді.

Ал, Кошланд теориясы субстрат пен фермент қосылғанда фермент молекуласындағы активтік орталықтың конформациясы субстратқа сәйкес өзгеріп, оған бейімделеді деп түсіндіреді.

Ферменттің әсер етуін мынадай ережелермен қортындылауға болады:

1 реакцияның барысында ферменттің құрылымы өзгермейді;

2 ферменттің өте аз мөлшерде әсер етеді;

3 ферменттер реакцияның тепе теңдігін жылжытпайды. Демек, олар тура және кеоі реакцияларды субстраттың концентраиясына байланысты бір деңгейде шапшаңдатады;

4 ферменттер активтендіру энергиясын азайту арқылы реакцияның жылдамдығын көтереді. Молекуланың реакцияға түсуіне керекті энергияны активтендіру энергиясы деп атайды.