Ferment nima

Fermentlar ( lot. fermentum «achitqi»), yoki enzimlar ( yun. ζύμη, ἔνζυμον «achitqi»), — odatda murakkab oqsil birikmalari, RNK (ribozimlar) yoki ularning komplekslari bo‘lib, tirik tizimlarda kimyoviy reaksiyalarni tezlashtiradigan birikmalardir. Muayyan fazoviy tuzilishga ega har bir ferment ma’lum bir reaksiyani tezlashtiradi; shu kimyoviy reaksiyada ishtirok etadigan reagentlar substratlar, hosil bo‘ladigan moddalar esa mahsulotlar deb ataladi. Fermentlar substratlarga nisbatan o‘ziga xoslikka ega: ATF-aza faqat ATF parchalanishini katalizlaydi, fosforilaza kinazasi esa faqat fosforilazani fosforillaydi.

Fermentlar faolligini aktivatorlar oshirishi, ingibitorlar esa pasaytirishi mumkin.

Oqsil tabiatli fermentlar sintezini amalga oshiruvchi tuzilma — ribosomalar, RNK sintezining asosiy joyi esa — yadro.

Quyidagi atamalar — ferment va enzim — qadimdan sinonimlar sifatida ishlatiladi: birinchisi asosan rus va nemis ilmiy adabiyotida, ikkinchisi ingliz va fransuz tillaridagi adabiyotlarda qo‘llanadi.

Fermentlarni o‘rganuvchi fan enzimologiya deb ataladi, fermentologiya emas (lotincha va yunoncha so‘z ildizlari aralashib ketmasligi uchun).

O‘rganilish tarixi

XVIII asr oxiri — XIX asr boshidayoq go‘shtning oshqozon shirasi ta’sirida hazm bo‘lishi, kraxmal esa shakarga aylanishida so‘lakning roli borligi ma’lum edi. Biroq bu hodisalarning mexanizmi noma’lum bo‘lgan.

XIX asrda Lui Paster o‘z tajribalarida uglevodlarning qanday qilib etil spirtiga aylanib, bunda achitqilar ishtirok etishini o‘rganib, mazkur jarayon (bijg‘ish) achitqi hujayralaridagi qandaydir hayotiy kuch (ferment) tomonidan katalizlanadi, degan xulosaga keldi. U bu «kuchlar»ni tirik achitqi hujayrasi tuzilishidan ajratib bo‘lmaydi, deb hisoblagan. Bu qarash uzoq vaqt ilm-fanda ustun bo‘lib, o‘sha davrda keng tarqalgan Yu. Libixning bijg‘ish nazariyasiga zid edi. Mazkur nazariyaga ko‘ra, barcha bijg‘ish jarayonlari sof katalitik tabiatli kimyoviy hodisalardir (go‘yoki spirtli bijg‘ish achitqining parchalanayotgan zarrachalaridagi molekulyar tebranishlar shakarga uzatilishi, natijada shakarning spirt va karbonat angidridga parchalanishi hisobiga yuz beradi; demak, achitqi tirikligida emas, balki o‘lganidan keyingina bijg‘ishga sabab bo‘ladi).

Spirtli bijg‘ish tabiati haqidagi nazariy bahslarda bir tomondan L. Paster, ikkinchi tomondan esa mexanitsistlar M. Bertlo va Yu. Libix o‘rtasidagi qarashlar tafovuti ilmiy muhitda ikki atamaning ajralishiga olib keldi. Dastlab fermentlar ( lot. fermentum — achitqi) deb «tashkillashgan fermentlar», ya’ni tirik mikroorganizmlarning o‘zi atalgan. Bunga qarshi ravishda 1876-yilda V. Kyune yangi enzim atamasini taklif qildi ( yun. ἐν- — «ichida» va ζύμη — xamirturush, achitqi, ya’ni «achitqi ichida»). Bu atama hujayralar ajratib chiqaradigan «tashkillashmagan fermentlar»ni bildiradi. Masalan, hujayralar oshqozonga fermentlar ajratadi (pepsin) yoki ichakka (tripsin, amilaza).

L. Paster vafotidan ikki yil o‘tib, 1897-yilda E. Buxner «Achitqi hujayralarisiz spirtli bijg‘ish» asarini e’lon qildi. Unda hujayrasiz achitqi shirasi butun achitqi hujayralari kabi spirtli bijg‘ishni amalga oshirishi tajribada ko‘rsatildi. 1907-yilda u ushbu ishi uchun Nobel mukofotiga sazovor bo‘ldi. Yuqori darajada tozalangan ilk kristall ferment (ureaza) 1926-yilda J. Samner tomonidan ajratib olindi. Keyingi 10 yil davomida yana bir qancha fermentlar ajratib olindi va fermentlarning oqsil tabiatli ekani uzil-kesil isbotlandi.

RNKning katalitik faolligini ilk bor 1980-yillarda pre-rRNKda Tomas Chek aniqladi. U splaysing (splicing) jarayonini Tetrahymena turida o‘rgandi — infuzoriya Tetrahymena thermophila. Ribozim sifatida Tetrahymena pre-rRNK molekulasining intron bilan kodlangan, xromosomadan tashqaridagi rDNK geniga tegishli qismi aniqlandi. Bu qism avtosplaysingni amalga oshirgan, ya’ni rRNK yetilishida o‘zini o‘zi kesib olib tashlagan.

Fermentlarning vazifalari

Kimyoviy reaksiya tezligini oshirishning ikkita asosiy usuli mavjud. Birinchisi — haroratni ko‘tarish, ya’ni molekulalarning issiqlik harakatini tezlashtirish. Natijada o‘tish holatiga erishish uchun yetarli ichki energiyaga ega molekulalar ulushi ortadi. Odatda harorat 10 °C ga ko‘tarilsa, kimyoviy reaksiya tezligi taxminan 2 baravar ortadi (qarang: Vant-Goff qoidasi).

Kimyoviy reaksiyani tezlashtirishning ikkinchi yo‘li — katalizator qo‘shish. Katalizatorlar molekulalarning aktivlanish to‘sig‘ini pastroq energetik darajada yengib o‘tishiga imkon beradigan «aylanma yo‘llar»ni ta’minlab, reaksiyalarni tezlashtiradi. Katalizatorni К deb belgilaylik. U oraliq bosqichda А reagenti bilan ta’sirlashib, yangi КА kompleksini hosil qiladi. Uning o‘tish holati katalizatorsiz reaksiyadagi А reagentining o‘tish holatidagidan ancha past aktivlanish energiyasiga ega. So‘ng reagent-katalizator kompleksi (КА) П mahsulotga va erkin katalizatorga parchalanadi. Erkin katalizator yana boshqa А molekulasi bilan bog‘lanib, butun siklni takrorlay oladi. Shu tariqa katalizatorlar aktivlanish energiyasini pasaytiradi, natijada vaqt birligida reaksiyaga kirishuvchi molekulalar ulushi sezilarli ortadi. Boshqa katalizatorlar kabi fermentlar ham o‘z substratlari bilan katalitik sikl davomida bog‘lanadi.

Fermentlar barcha tirik hujayralarda mavjud bo‘lib, moddalarning bir-biriga aylanishiga yordam beradi. Ular tirik organizmlardagi deyarli barcha biokimyoviy reaksiyalarda katalizator vazifasini bajaradi. 2013-yilga kelib 5000 dan ortiq turli ferment tavsiflangan edi. Fermentlar organizmdagi moddalar almashinuvini yo‘naltirib va boshqarib, hayot faoliyatining barcha jarayonlarida muhim o‘rin tutadi.

Boshqa katalizatorlar kabi fermentlar ham jarayonning aktivlanish energiyasini kamaytirib, to‘g‘ri va teskari reaksiyalarni tezlashtiradi. Kimyoviy muvozanat bunda na to‘g‘ri, na teskari yo‘nalishga siljiydi. Fermentlarning oqsil bo‘lmagan katalizatorlardan asosiy farqi — ularning yuqori o‘ziga xosligi — bog‘lanish konstantasi — ayrim substratlarning oqsilga bog‘lanish konstantasi 10⁻¹⁰ mol/l va undan ham past bo‘lishi mumkin. Har bir ferment molekulasi bir soniyada bir necha mingdan bir necha milliongacha «operatsiya»ni bajarishga qodir.

Masalan, buzoq oshqozonining shilliq qavatida mavjud rennin fermentining bitta molekulasi taxminan 10⁶ ta sut kazeinogeni molekulasini 10 daqiqada 37 °C haroratda ivitadi.

Shu bilan birga, fermentlarning samaradorligi oqsil bo‘lmagan katalizatorlarnikidan ancha yuqori: fermentlar reaksiyani millionlab va milliardlab marta, oqsil bo‘lmagan katalizatorlar esa yuzlab va minglab marta tezlashtiradi (shuningdek qarang: Katalitik jihatdan mukammal ferment)

Fermentlarni nomlash qoidalari

Odatda fermentlar katalizlaydigan reaksiya turiga qarab nomlanadi: buning uchun -aza qo‘shimchasi substrat nomiga qo‘shiladi (masalan, laktaza — laktozaning o‘zgarishida qatnashadigan ferment). Shu bois bir xil vazifani bajaradigan turli fermentlar bir xil nomga ega bo‘lishi yoki bitta fermentning ikki va undan ortiq nomi bo‘lishi mumkin. Bunday fermentlar boshqa xususiyatlari, masalan, maqbul pH (ishqoriy fosfataza) yoki hujayradagi joylashuviga (membranadagi ATFaza) ko‘ra farqlanadi. Ko‘plab fermentlar substratlari nomiga bog‘liq bo‘lmagan, tarixan shakllangan an’anaviy nomlarga ham ega. Masalan, pepsin va tripsin. Shu va boshqa qiyinchiliklar, shuningdek, yangi kashf etilayotgan fermentlar soni tobora ortib borayotgani sababli fermentlar uchun tizimli nomenklatura va tasnif yaratish bo‘yicha xalqaro kelishuv qabul qilingan.

Fermentlarning tasnifi

Katalizlanadigan reaksiyalar turiga ko‘ra fermentlar iyerarxik tasnif asosida 7 sinfga bo‘linadi (KF, EC — Enzyme Commission code — fermentlar komissiyasi kodi). Tasnif Xalqaro biokimyo va molekulyar biologiya ittifoqi (International Union of Biochemistry and Molecular Biology) tomonidan taklif etilgan. Har bir sinf kichik sinflarga bo‘linadi, shu bois ferment nuqtalar bilan ajratilgan to‘rtta raqam orqali tavsiflanadi. Masalan, pepsin ning nomi EC 3.4.23.1 shaklida yoziladi. Birinchi raqam ferment katalizlaydigan reaksiya mexanizmini umumiy tarzda ko‘rsatadi:

KF 1: Oksidoreduktazalar — elektronlar ko‘chishini, ya’ni oksidlanish yoki qaytarilish reaksiyalarini katalizlaydi. Masalan, katalaza, alkogoldegidrogenaza.
KF 2: Transferazalar — kimyoviy guruhlarning bir substrat molekulasidan boshqasiga ko‘chishini katalizlaydi. Transferazalar ichida kinazalar alohida ajralib turadi: ular fosfat guruhini odatda ATF.
KF 3: Gidrolazalar — kimyoviy bog‘larning gidrolizini katalizlaydi. Masalan, esterazalar, pepsin, tripsin, amilaza, lipoproteinlipaza.
KF 4: Liazalar — kimyoviy bog‘larni gidrolizsiz uzib, mahsulotlardan birida qo‘shbog‘ hosil bo‘lishini, shuningdek, teskari reaksiyalarni katalizlaydi.
KF 5: Izomerazalar — substrat molekulasining tuzilishi yoki geometrik shakli o‘zgarib, izomer shakllar hosil bo‘lishini katalizlaydi.
KF 6: Ligazalar — ATF gidrolizi bilan bog‘langan kondensatsiya reaksiyalari hisobiga substratlar o‘rtasida C—C, C—S, C—O va C—N kimyoviy bog‘lari hosil bo‘lishini katalizlaydi; bunda ATF qatnashadi. Masalan, DNK-ligaza, ubikvitinligaza
KF 7: Translokazalar — ionlar yoki molekulalarning membranalar orqali ko‘chishini yoki membranalar ichida ajralishini katalizlaydi.

Ferment nomidagi ikkinchi raqam kichik sinfni, uchinchisi quyi kichik sinfni, to‘rtinchisi esa shu quyi sinfdagi fermentning tartib raqamini bildiradi.

Boshqa katalizatorlar kabi, barcha fermentlar to‘g‘ri hamda teskari reaksiyalarni tezlashtiradi. Masalan, liazalar qo‘shbog‘ga birikishdan iborat teskari reaksiyani ham katalizlay oladi.

Kinetik tadqiqotlar

Bitta substratli fermentativ reaksiyalar kinetikasining eng oddiy ifodasi — Mixaelis — Menten tenglamasi (rasmga qarang).

1972–1973-yillarda fermentativ katalizning ilk kvant-mexanik modeli yaratildi (mualliflar: M. V. Volkenshteyn, R. R. Dogonadze, Z. D. Urushadze va boshqalar). Faraz qilaylik, ferment konsentratsiyasi o‘zgarmas va substrat konsentratsiyasi o‘zgarishining fermentativ reaksiyaning boshlang‘ich tezligiga ta’sirini o‘lchash kerak. Substrat konsentratsiyasi juda past bo‘lganda reaksiya tezligi ham juda past bo‘ladi, ammo substrat konsentratsiyasi asta-sekin oshirilganda tezlik barqaror ortib boradi. Biroq substrat konsentratsiyasi har bir marta oshirilganda katalitik reaksiya tezligining qo‘shimcha o‘sishi tobora kamayadi. Nihoyat, substrat konsentratsiyasining har qanday oshishi reaksiya tezligini cheksiz kichik miqdordagina oshiradigan holat yuzaga keladi: substrat konsentratsiyasi qancha oshirilmasin, tezlik faqat plato darajasiga yaqinlashadi, ammo unga hech qachon to‘liq yetmaydi. Reaksiyaning maksimal tezligi (V_max deb ataladigan bu plato darajasida ferment substrat bilan to‘yingan bo‘ladi va tezroq ishlay olmaydi. Bu to‘yinish hodisasi deyarli barcha fermentlarga xosdir.

Ushbu V_max qiymatini grafikdan approksimatsiya yo‘li bilan aniqlash mumkin. Bu holatda uni aniq topib bo‘lmaydi, chunki substrat konsentratsiyasi oshgan sari reaksiyaning boshlang‘ich tezligi V_max ga faqat yaqinlashadi, ammo hech qachon yetmaydi. Reaksiya tezligi maksimal qiymatning yarmiga teng bo‘ladigan substrat konsentratsiyasi (grafikda ½V_max sifatida ko‘rsatilgan) Mixaelis — Menten konstantasi (K_M deb ataladi. Uni grafikdan approksimatsiya yordamida yoki Mixaelis — Menten tenglamasini algebraik o‘zgartirish orqali aniqlash mumkin.

Fermentlarning tuzilishi va ta’sir mexanizmi

Fermentlarning faolligi ularning uch va to‘rt o‘lchamli tuzilishiga bog‘liq.

Barcha oqsillar singari fermentlar ham aminokislotalarning muayyan tarzda buklanadigan chiziqli zanjiri shaklida sintezlanadi. Har bir aminokislota ketma-ketligi o‘ziga xos tarzda buklanib, hosil bo‘lgan molekula (oqsil globulasi) noyob xossalarga ega bo‘ladi. Bir nechta oqsil zanjiri birlashib, oqsil kompleksini hosil qilishi mumkin. Oqsillarning uchlamchi va to‘rtlamchi tuzilishi qizdirilganda, pH o‘zgarganda yoki ayrim kimyoviy moddalar ta’sirida buziladi.

Hozirgi kunga qadar fermentlarning bir nechta ta’sir mexanizmi tavsiflangan. Oddiy fermentativ reaksiyada ferment bilan bog‘lanib, P mahsulotini hosil qiladigan atigi bitta S substrat molekulasi ishtirok etishi mumkin; ferment Ф bilan belgilanadi:

С + Ф → ФС → П + Ф.

Biroq moddalar almashinuvidagi ko‘plab fermentativ reaksiyalarda ferment bilan ikki, ba’zan esa uch xil substrat molekulasi bog‘lanadi va reaksiyada qatnashadi. Bunday reaksiyalar odatda bir substratdan boshqasiga atom yoki funksional guruh ko‘chishini o‘z ichiga oladi. Ular ikki xil mexanizm bo‘yicha kechishi mumkin. Birinchi turdagi, bir martalik almashinish reaksiyalari deb ataladigan reaksiyalarda С¹ va С² substratlar Ф fermenti bilan ma’lum tartibda yoki tasodifiy tarzda bog‘lanib, ФС¹С² kompleksi hosil bo‘ladi; uning parchalanish mahsulotlari П¹ va П²:

С¹ + С² + Ф → ФС¹С² → П¹ + П² + Ф.

Ikki substratli reaksiyalarning ikkinchi sinfi ikki martalik almashinish («ping-pong» turidagi) mexanizmi orqali kechadi:

С¹X + С² + Ф → ФС¹XС² → П¹ + П²X + Ф.

Bunday reaksiyalarda ma’lum bir vaqtda fermentning katalitik markazi bilan ikki substratdan faqat bittasi bog‘langan bo‘ladi. Birinchi substratning birikishi uning funksional guruhining ferment molekulasiga ko‘chishi bilan birga kechadi. Birinchi substratdan hosil bo‘lgan mahsulot ajralib chiqqanidan keyingina ikkinchi substrat ferment bilan bog‘lanib, funksional guruhni qabul qilishi mumkin.

Fermentlarning faol markazi

Ferment katalizlaydigan kimyoviy reaksiya mexanizmini o‘rganish, turli bosqichlardagi oraliq va yakuniy mahsulotlarni aniqlash bilan bir qatorda, fermentning uchlamchi tuzilishi geometriyasini, uning molekulasidagi funksional guruhlarning tabiatini, muayyan substratga nisbatan o‘ziga xoslik va yuqori katalitik faollikni ta’minlaydigan xususiyatlarni, shuningdek, ferment molekulasining yuqori katalitik tezlik uchun mas’ul qismlarining kimyoviy tabiatini aniq bilishni talab etadi. Odatda fermentativ reaksiyalardagi substrat molekulalari ferment molekulalariga nisbatan ancha kichik bo‘ladi. Shu sababli ferment-substrat kompleksi hosil bo‘lganda polipeptid zanjiridagi aminokislota ketma-ketligining faqat cheklangan qismlari bevosita kimyoviy ta’sirlashadi. Bu «faol markaz» — ferment molekulasida substrat bilan bevosita ta’sirlashish va kataliz jarayonida to‘g‘ridan-to‘g‘ri qatnashishni ta’minlaydigan aminokislota qoldiqlarining noyob birikmasidir.

Faol markaz tarkibida shartli ravishda quyidagilar ajratiladi:

katalitik markaz — substrat bilan bevosita kimyoviy ta’sirlashadigan qism;
bog‘lovchi markaz (kontakt yoki «langar» maydoncha) — substrat bilan o‘ziga xos bog‘lanish va ferment-substrat kompleksi hosil bo‘lishini ta’minlaydi.

Reaksiyani katalizlash uchun ferment bir yoki bir nechta substrat bilan bog‘lanishi kerak. Fermentning oqsil zanjiri shunday buklanadiki, globula yuzasida substratlar bog‘lanadigan yoriq yoki chuqurcha hosil bo‘ladi. Bu soha substratning bog‘lanish joyi deb ataladi. Odatda u fermentning faol markaziga to‘g‘ri keladi yoki uning yonida joylashadi. Ayrim fermentlarda kofaktorlar yoki metall ionlari bog‘lanadigan joylar ham mavjud.

Ferment substrat bilan birikganda:

substratni uning atrofidagi suv qobig‘idan xalos qiladi;
reaksiyaga kirishadigan substrat molekulalarini fazoda reaksiya uchun zarur tartibda joylashtiradi;
substrat molekulalarini reaksiyaga tayyorlaydi (masalan, qutblantiradi).

Odatda fermentning substratga birikishi ion yoki vodorod bog‘lari orqali, kamdan-kam hollarda esa kovalent bog‘lar orqali amalga oshadi. Reaksiya oxirida mahsulot (yoki mahsulotlar) fermentdan ajraladi.

Natijada ferment reaksiyaning aktivlanish energiyasini kamaytiradi. Buning sababi — ferment ishtirokida reaksiya boshqa yo‘l bo‘ylab kechadi (amalda boshqa reaksiya sodir bo‘ladi). Masalan:

Ferment bo‘lmaganda:

А+В = АВ

Ferment ishtirokida:

А+Ф = АФ
АФ+В = АВФ
АВФ = АВ+Ф

bu yerda А, В — substratlar, АВ — reaksiya mahsuloti, Ф — ferment.

Fermentlar energiya talab qiladigan endergonik reaksiyalarni mustaqil ravishda energiya bilan ta’minlay olmaydi. Shu sababli bunday reaksiyalarni katalizlaydigan fermentlar ularni ko‘proq energiya ajralib chiqadigan ekzergonik reaksiyalar bilan bog‘laydi. Masalan, biopolimerlar sintezi ko‘pincha gidroliz reaksiyasi, ya’ni ATF gidrolizi bilan bog‘langan bo‘ladi.

Ayrim fermentlarning faol markazlariga kooperativlik hodisasi xos.

O‘ziga xoslik

Fermentlar odatda o‘z substratlariga nisbatan yuqori o‘ziga xoslik (substratga xoslik) ko‘rsatadi. Bunga substrat molekulasi va fermentning bog‘lanish markazidagi shakl, elektr zaryadlar taqsimoti hamda gidrofob sohalarning qisman o‘zaro mosligi tufayli erishiladi. Fermentlar odatda yuqori stereoo‘ziga xoslikka (mahsulot sifatida mumkin bo‘lgan stereoizomerlardan faqat bittasini hosil qilish yoki substrat sifatida faqat bitta stereoizomerdan foydalanish), regioselektivlikka (substratning mumkin bo‘lgan joylaridan faqat bittasida kimyoviy bog‘ hosil qilish yoki uzish) va kimyoviy selektivlikka (muayyan sharoitlarda sodir bo‘lishi mumkin bo‘lgan bir nechta reaksiyadan faqat bittasini katalizlash) ega. Umuman olganda o‘ziga xoslik darajasi yuqori bo‘lsa-da, fermentlarning substratga va reaksiyaga nisbatan o‘ziga xoslik darajasi turlicha bo‘lishi mumkin. Masalan, endopeptidaza tripsin peptid bog‘ini faqat arginin yoki lizin qoldig‘idan keyin uzadi, agar ulardan keyin prolin kelmasa; pepsin esa ancha kam o‘ziga xos bo‘lib, ko‘plab aminokislotalardan keyingi peptid bog‘ini uzishi mumkin.

«Kalit va qulf» modeli

1890-yilda Emil Fisher fermentlarning o‘ziga xosligi ferment va substrat shakllarining aniq mos kelishi bilan belgilanadi, deb taxmin qildi. Bu faraz «kalit va qulf» modeli deb ataladi. Ferment substrat bilan birikib, qisqa umrli ferment-substrat kompleksini hosil qiladi. Biroq bu model fermentlarning yuqori o‘ziga xosligini tushuntirsa-da, tajribada kuzatiladigan o‘tish holati barqarorlashuvi hodisasini izohlab bera olmaydi.

Induksiyalangan moslashuv modeli

1958-yilda Deniyel Koshland «qo‘l va qo‘lqop» modelining o‘zgartirilgan ko‘rinishini taklif qildi. Fermentlar asosan qattiq emas, balki moslashuvchan molekulalardir. Substrat bog‘langach, fermentning faol markazi konformatsiyasini o‘zgartirishi mumkin. Faol markazdagi aminokislotalarning yon guruhlari ferment katalitik vazifasini bajarishiga imkon beradigan holatni egallaydi. Ayrim hollarda substrat molekulasi ham faol markaz bilan bog‘langach, o‘z konformatsiyasini o‘zgartiradi. «Kalit va qulf» modelidan farqli ravishda, induksiyalangan moslashuv modeli fermentlarning o‘ziga xosligi bilan birga o‘tish holatining barqarorlashuvini ham tushuntiradi. Bu model «qo‘l va qo‘lqop» deb nom olgan.

Modifikatsiyalar

Ko‘plab fermentlar oqsil zanjiri sintezlangandan keyin modifikatsiyaga uchraydi; bunday o‘zgarishlarsiz ferment o‘z faolligini to‘liq namoyon eta olmaydi. Ular translyatsiyadan keyingi modifikatsiyalar (protsessing) deb ataladi. Eng ko‘p uchraydigan turlardan biri — polipeptid zanjirining yon qoldiqlariga kimyoviy guruhlarning birikishi. Masalan, fosfat kislota qoldig‘ining birikishi fosforillanish deb ataladi va uni kinaza fermenti katalizlaydi. Eukariotlarning ko‘plab fermentlari glikozillangan, ya’ni uglevod tabiatli oligomerlar bilan modifikatsiyalangan.

Translyatsiyadan keyingi modifikatsiyaning yana bir keng tarqalgan turi — polipeptid zanjirining parchalanishi. Masalan, ximotripsin (proteaza — ovqatni hazm qilishda ishtirok etadigan ferment), ximotripsinogendan polipeptid qismi kesib olinishi natijasida hosil bo‘ladi. Ximotripsinogen ximotripsinning faol bo‘lmagan o‘tmishdoshi bo‘lib, oshqozon osti bezida sintezlanadi va u yerdan o‘n ikki barmoq ichakka tashiladi. Bu yerda ushbu faol bo‘lmagan shakl tripsin ta’sirida faollashib, ximotripsinga aylanadi.

Fermentlarning kofaktorlari

Ayrim fermentlar hech qanday qo‘shimcha komponentlarsiz katalitik vazifasini bajara oladi. Biroq katalizni amalga oshirish uchun oqsil bo‘lmagan tarkibiy qismlarga muhtoj fermentlar ham bor. Kofaktorlar noorganik molekulalar (metall ionlari, temir-oltingugurt klasterlari va boshqalar) yoki organik birikmalar (masalan, flavin yoki gem) bo‘lishi mumkin. Ferment bilan mustahkam bog‘langan organik kofaktorlar prostetik guruhlar deb ham ataladi. Fermentdan ajralishi mumkin bo‘lgan organik kofaktorlar esa kofermentlar deb ataladi.

Katalitik faollik ko‘rsatishi uchun kofaktor zarur bo‘lgan, ammo unga bog‘lanmagan ferment apoferment deyiladi. Apoferment kofaktor bilan birgalikda holoferment deb ataladi. Kofaktorlarning aksariyati ferment bilan kovalent bo‘lmagan, lekin ancha mustahkam o‘zaro ta’sirlar orqali bog‘langan. Ferment bilan kovalent bog‘langan prostetik guruhlar ham bor. Masalan, piruvatdegidrogenazadagi tiaminpirofosfat.

Muhit sharoitlarining fermentlar faolligiga ta’siri

Fermentlarning faolligi hujayra yoki organizmdagi sharoitlarga — bosim, muhitning kislotaliligi, harorat, erigan tuzlar konsentratsiyasi (eritmaning ion kuchi) va boshqa omillarga bog‘liq.

Fermentlar faoliyatining boshqarilishi

Fermentlarning faolligi vaqt davomida o‘zgarmas bo‘lmaydi. Ular hujayraning holatiga, unga tashqaridan va ichkaridan ta’sir ko‘rsatuvchi omillarga sezgir javob beradi. Bunday sezgirlikning asosiy maqsadi — atrof-muhit o‘zgarishlariga javob qaytarish, hujayrani yangi sharoitlarga moslashtirish, gormonal va boshqa rag‘batlarga munosib javob berish hamda ayrim vaziyatlarda tirik qolish imkonini ta’minlash.

Ingibirlash

Ko‘plab fermentlarning ta’sirini muayyan kimyoviy reagentlar bilan susaytirish yoki ingibirlash mumkin. Ayrim dori vositalarining ta’sir mexanizmi aynan faoliyati buzilgan hujayralardagi muayyan fermentlarni ingibirlashdan iborat.

Ingibitorlar ikki asosiy turga bo‘linadi: qaytmas va qaytar. Qaytar ingibitorlar ferment bilan kuchsiz nokovalent bog‘lar orqali bog‘lanadi va muayyan sharoitda oson ajraladi. Qaytmas ingibitorlar esa ferment molekulasining funksional guruhini bog‘laydi yoki buzadi. Masalan, diizopropilftorofosfat (DFF, nerv-falajlovchi ta’sirga ega dastlabki zaharli moddalardan biri) nerv impulslarining uzatilishida muhim rol o‘ynaydigan atsetilxolinesteraza faol markazidagi serin qoldig‘ining OH guruhiga birikadi va ferment faoliyati to‘xtaydi. DFF peptidlar yoki murakkab efir bog‘lari gidrolizini katalizlaydigan fermentlarning butun bir sinfini ingibirlashi mumkin. Bu sinfga atsetilxolinesterazadan tashqari tripsin, ximotripsin, elastaza, fosfoglyukomutaza va kokonaza (ipak qurti lichinkasi pilla iplarini gidrolizlab, pilladan chiqish uchun ajratadigan ferment) kiradi. Bu fermentlarning barchasiga xos belgi — faol markazida serin qoldig‘i bo‘lishidir. Yana bir qaytmas ingibitor — yodoatsetamid esa boshqa bir qator fermentlarning faol markazidagi sistein qoldiqlarining SH guruhlari yoki gistidin qoldiqlarining imidazol guruhlari bilan ta’sirlashishi mumkin.

Qaytar ingibitorlar ta’sir tabiatiga ko‘ra raqobatli, raqobatsiz va unkompetitiv bo‘ladi. Raqobatli ingibitor substrat bilan faol markazga bog‘lanish uchun raqobatlashadi, biroq substratdan farqli ravishda fermentga bog‘langan bunday ingibitor fermentativ o‘zgarishga uchramaydi. Raqobatli ingibirlashning asosiy xususiyati shundaki, substrat konsentratsiyasini oshirish bilan uni zaiflashtirish yoki butunlay bartaraf qilish mumkin. Uch o‘lchamli tuzilishiga ko‘ra raqobatli ingibitorlar odatda shu ferment substratiga o‘xshaydi. Bu o‘xshashlik tufayli ular fermentni «aldab», unga bog‘lanadi. Klassik misol — suktsinatdegidrogenazaning malon kislotasi (⁻OOC—CH₂—COO⁻ anioni tomonidan ingibirlanishi. Bu anion suktsinatga (⁻OOC—CH₂—CH₂—COO⁻ o‘xshaydi: ikkisida ham bir-biriga yaqin joylashgan ikkita karboksil guruh mavjud. pH = 7,0 da ular ionlashgan (protonsizlangan) shaklga o‘tadi, ammo malonatda 3 ta uglerod atomi mavjud, 4 ta emas. Suktsinatdegidrogenaza malonatdan vodorodni ajrata olmaydi, biroq malonat fermentning faol markazini egallab, uning odatdagi substrat bilan ta’sirlashishiga to‘sqinlik qiladi. Malonat konsentratsiyasi o‘zgarmas bo‘lganda suktsinat konsentratsiyasini oshirish ferment ingibirlanishini kamaytiradi. Suktsinatdegidrogenazaning yana bir raqobatli ingibitori — oksaloatsetat (⁻OOC—CO—CH₂—COO⁻).

Raqobatsiz ingibirlanishda modda fermentning faol markaziga emas, butunlay boshqa joyiga bog‘lanadi. Bunda ferment molekulasining konformatsiyasi o‘zgarib, uning katalitik markazi qaytar tarzda faolsizlanadi. Raqobatsiz ingibitorlar erkin fermentga ham, ferment-substrat kompleksiga ham qaytar bog‘lanib, faol bo‘lmagan ferment-ingibitor va ferment-substrat-ingibitor komplekslarini hosil qiladi. Eng muhim raqobatsiz ingibitorlar tirik organizmlarda hosil bo‘ladigan oraliq metabolizm mahsulotlari bo‘lib, ular boshqaruvchi fermentlar yuzasidagi maxsus joylarga qaytar bog‘lana oladi. Masalan, L-treonindegidratazaning L-izoleysin bilan ingibirlanishi.

Xususan, Unkompetitiv ingibirlanishda ingibitor faqat ferment-substrat kompleksiga bog‘lanadi, erkin fermentga esa bog‘lanmaydi. Substrat ferment bilan bog‘langach, uning konformatsiyasini o‘zgartiradi va ingibitorning bog‘lanishini mumkin qiladi. O‘z navbatida, ingibitor ferment konformatsiyasini shunday o‘zgartiradiki, keyingi kataliz imkonsiz bo‘lib qoladi.

Metabolik yo‘l — ketma-ket fermentativ reaksiyalar zanjiridir. Ayrim hollarda metabolik yo‘lning yakuniy mahsuloti molekulalari o‘zlarini hosil qilgan ferment bilan bog‘lanib, aynan shu mahsulotning keyingi hosil bo‘lishiga to‘sqinlik qiladi. Demak, yakuniy mahsulot ham ferment ingibitori bo‘lishi mumkin. Bu holat unkompetitiv ingibirlanishning xususiy ko‘rinishidir. Odatda bunday hollarda metabolik yo‘lning birinchi reaksiyasi bloklanadi. Yakuniy mahsulot haddan tashqari ko‘payib ketsa, u birinchi fermentni ingibirlaydi; mahsulot miqdori yana kamayib ketsa, birinchi ferment qayta faollashadi (bunda metabolik yo‘l mahsulotlarining o‘zi substratlarga aylanadi). Shu tariqa yakuniy mahsulot bilan ingibirlanish manfiy teskari aloqa mexanizmini — gomeostazni (organizm ichki muhiti sharoitlarining nisbiy barqarorligini) saqlashning muhim usulini ta’minlaydi. Bunday boshqarilish teskari aloqa tamoyili bo‘yicha ingibirlanish yoki retroingibirlanish deb ataladi. Bunga klassik misol — bakteriyalarda treonindegidrataza ta’sirida L-treoninning L-izoleysinga aylanishini katalizlaydigan, 5 ta fermentativ reaksiyadan iborat tizim. Treonindegidrataza oxirgi reaksiya mahsuloti — izoleysin tomonidan ingibirlanadi. Izoleysin fermentning substrat markaziga emas, molekulaning boshqaruvchi markaz deb ataladigan boshqa maxsus qismiga bog‘lanadi. Bu ta’sirlashuvda mustahkam kovalent bog‘lar hosil bo‘lmaydi, shu sababli jarayon oson qaytariladi. Reaksiyalar zanjiridagi oraliq mahsulotlarning hech biri treonindegidratazani ingibirlamaydi; zanjirdagi boshqa fermentlarning hech biri ham izoleysin bilan ingibirlanmaydi. Shuning uchun izoleysinni treonindegidratazaning yuqori darajada o‘ziga xos ingibitori deyish mumkin.

Faollashtirish

Ko‘plab vaziyatlarda fermentlar ta’sirini kuchaytirish, ya’ni ularni faollashtirish zarur bo‘ladi. Aktivatorlar — organik va noorganik tabiatli turli moddalar bo‘lib, fermentativ reaksiyalar tezligini oshiradi.

Organik aktivatorlarga misollar: o‘t kislotalari (oshqozon osti bezi lipazasini faollashtiradi), enterokinaza (tripsinogenni faollashtiradi), glutation, sistein, C vitamini (oksidoreduktazalar faolligini oshiradi). Ayrim to‘qima fermentlari (oksidoreduktazalar, katepsinlar, arginaza, o‘simlik proteazalari va boshqalar) erkin SH guruhlari tutuvchi birikmalar (glutation, sistein) ta’sirida sezilarli faollashadi.

Noorganik aktivatorlarga misollar: HCl pepsinogenni faollashtiradi; metall ionlari (Na⁺, Cl⁻, K⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺) esa ko‘plab fermentlarni faollashtiradi, chunki ular:

ferment-substrat kompleksi hosil bo‘lishiga yordam beradi;
elektron donorlari va akseptorlari bo‘lib xizmat qiladi;
fermentlarning faol markazi shakllanishida qatnashadi (Zn²⁺ — karboangidraza, Fe²⁺ — sitoxromlar, katalaza va peroksidaza tarkibida);
allosterik boshqaruvchi vazifasini bajaradi ( yun. ἄλλος — «boshqa», στερεός — «soha»; boshqaruvchi fermentning maxsus boshqaruv markaziga ta’sir etadi. Bunda butun molekula konformatsiyasining o‘zgarishi substrat markazining substratga moyilligini o‘zgartiradi).

Ikki valentli va kamroq hollarda bir valentli metall ionlari ayniqsa ko‘p aktivator vazifasini bajaradi. Ma’lum fermentlarning taxminan to‘rtdan biri to‘liq katalitik faollik uchun metall ionlarini talab etishi isbotlangan. Metallsiz ko‘plab fermentlar nofaol bo‘lib qoladi. Masalan, H₂CO₃ning biosintezi va parchalanishini katalizlaydigan karbonat angidraza (karboangidraza) tarkibidan rux olib tashlansa, ferment faolligini deyarli yo‘qotadi; qolaversa, bu ruxni boshqa hech qanday metall bilan almashtirib bo‘lmaydi. Bir nechta metall ionlari ta’sirida faollashadigan fermentlar ham mavjud. Xususan, enolaza Mg²⁺, Mn²⁺, K⁺ ionlari bilan faollashadi. Ayrim hollarda metall ionlari (Co²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺) fermentlarning prostetik guruhlari vazifasini bajaradi, elektronlarning akseptori yoki donori bo‘ladi yoxud elektrofil yoki nukleofil sifatida qatnashib, reaktiv guruhlarni zarur yo‘nalishda ushlab turadi. Boshqa hollarda esa substratning faol markazga birikishi va ferment-substrat kompleksi hosil bo‘lishiga ko‘maklashadi. Masalan, Mg²⁺ ionlari manfiy zaryadlangan fosfat guruhi orqali organik moddalarning monofosfat efirlarini ularning gidrolizini katalizlaydigan fosfatazalar faol markaziga biriktiradi. Ba’zan metall substrat bilan birikib, ferment ta’sir qiladigan haqiqiy substratni hosil qiladi. Xususan, Mg²⁺ ionlari ATFning magniyli tuzi — haqiqiy substratni hosil qilgani uchun kreatinfosfokinazani faollashtiradi. Nihoyat, metallar (masalan, so‘lak amilazasi molekulasidagi Ca²⁺ ionlari) faol markazning hamda ferment molekulasining butun uch o‘lchamli tuzilishining shakllanishi va barqarorlashuvida bevosita ishtirok etishiga doir tajribaviy dalillar mavjud. Shuni ham qayd etish kerakki, metallar ko‘pincha allosterik modulyatorlar (effektorlar) rolini bajaradi. Allosterik markaz bilan ta’sirlashadigan effektor fermentning eng qulay fazoviy konfiguratsiyasi va faol ferment-substrat kompleksi hosil bo‘lishiga ko‘maklashadi.

Fiziologik konsentratsiyalarda anionlar odatda ta’sirsiz bo‘ladi yoki fermentlarga sust faollashtiruvchi ta’sir ko‘rsatadi. Bundan anionlar bilan faollashtiriladigan pepsin va ayrim oksidoreduktazalar, shuningdek, kraxmal gidrolizini katalizlaydigan va Cl ionlari ta’sirida faolligi oshadigan so‘lak amilazasi mustasno.⁻; shuningdek, galogen anionlari bilan faollashadigan adenilatsiklaza ham shular jumlasiga kiradi.

Kovalent modifikatsiya

Boshqaruvchi fermentlar sinfi vakillari orasida ferment molekulasining kovalent modifikatsiyasi orqali faol shakldan nofaol shaklga o‘tadiganlari mavjud. Masalan, bu sinfga mushak va jigardagi glikogenfosforilaza kiradi. U glikogendan glyukoza ajralishini katalizlaydi:

(Glikogen)_n + Fosfat → (Glikogen)_n-1 + Glyukoza-1-fosfat → Sut kislotasi (mushakda) yoki Glyukoza (jigarda)

Glikogenfosforilaza ikki shaklda mavjud: fosforilaza a (faol shakl) va fosforilaza b (nisbatan nofaol shakl). Fosforilaza a ikkita bir xil subbirlikdan tuzilgan dimerdir. Har bir subbirlikda gidroksil guruhi bo‘yicha fosforillangan bitta maxsus serin qoldig‘i mavjud. Bu fosfoserin qoldiqlari fermentning maksimal faolligi uchun zarur. Serinning mazkur fosfat guruhlarini fosforilaza fosfatazasi deb ataladigan ferment yordamida olib tashlash mumkin. Natijada fosforilaza b hosil bo‘lib, u glikogen parchalanishini ancha sust katalizlaydi. Shunday qilib, glikogenfosforilazaning faol shakli fosfat kislota qoldiqlari bilan ferment molekulasidagi ikkita maxsus serin qoldig‘i o‘rtasidagi ikkita kovalent bog‘ uzilishi natijasida nisbatan nofaol shaklga o‘tadi.

Fosforilaza b yana qayta faollashib, faol fosforilaza a shakliga aylanishi mumkin. Bu reaksiyada fosforilaza kinazasi ATFdan fosfat guruhlarini fermentning maxsus serin qoldiqlariga ko‘chirishni katalizlaydi. Faollashayotgan fermentning dastlabki shakli — fosforilaza b.

Shunday qilib, skelet mushaklari va jigarda glikogen parchalanishi fermentning faol va nofaol shakllari miqdoriy nisbatining o‘zgarishi orqali boshqariladi. Bir shakldan ikkinchisiga o‘tish fermentning to‘rtlamchi tuzilishi va katalitik markaziga ta’sir qiluvchi o‘zgarishlar bilan kechadi.

Ma’lum holatlarning aksariyatida fermentlar faolligi kovalent modifikatsiya orqali, yuqorida glikogenfosforilaza misolida tavsiflanganidek, maxsus serin qoldiqlarini fosforillash va defosforillash yo‘li bilan boshqariladi. Biroq fermentlarning boshqa kovalent modifikatsiya usullari ham mavjud: muayyan aminokislota qoldiqlarini metillash, ularga adenilat guruhlarini biriktirish va boshqa yo‘llar.

Ayrim murakkabroq boshqaruvchi fermentlar kovalent hamda nokovalent mexanizmlar bilan modulyatsiyalanadi. Bunday fermentlar metabolizmning eng muhim bosqichlaridagi reaksiyalarni katalizlaydi. Shu sababli ular fermentlarning allosterik va kovalent modifikatsiyasini amalga oshiruvchi ko‘plab boshqaruvchi metabolitlar bilan ta’sirlashadi. Yuqorida ko‘rib chiqilgan glikogenfosforilaza ham shunday fermentlardan biridir: kovalent modifikatsiyadan tashqari, u fosforilaza bning faollashtiruvchi modulyatori bo‘lgan adenilat bilan nokovalent (allosterik) ta’sirlasha oladi. Yana bir misol — E. coli bakteriyasining glutaminsintetazasi. U eng murakkab boshqaruvchi fermentlardan biri bo‘lib, ko‘plab allosterik regulyatorlar bilan ta’sirlashadi va qaytar kovalent modifikatsiya orqali ham boshqariladi.

Fermentlarning ko‘p shaklliligi

Fermentlarning ko‘p shakllarini ikki toifaga ajratish mumkin:

Izofermentlar.
Haqiqiy ko‘p shaklli fermentlar.

Izofermentlar — sintezi turli genlar bilan kodlanadigan, birlamchi tuzilishi va xossalari turlicha bo‘lsa-da, bir xil reaksiyani katalizlaydigan fermentlardir. Izofermentlar turlari:

Organlarga xos — jigar va mushaklardagi glikoliz fermentlari (geksokinazalar).
Hujayraviy — malatdegidrogenazaning sitoplazmatik va mitoxondrial shakllari (bu fermentlar turlicha, ammo bir xil reaksiyani katalizlaydi).
Gibrid — to‘rtlamchi tuzilishga ega fermentlar, alohida subbirliklarning nokovalent bog‘lanishi natijasida hosil bo‘ladi (laktatdegidrogenaza — 4 ta subbirlikdan iborat, ular 2 turga mansub).
Mutant — gendagi bitta mutatsiya natijasida hosil bo‘ladi.
Allofermentlar — bitta genning turli allellari bilan kodlanadi.

Haqiqiy ko‘p shaklli fermentlar — bir genning aynan bir alleli bilan kodlanadigan, birlamchi tuzilishi va xossalari bir xil bo‘lgan, ammo ribosomalarda sintezlangach modifikatsiyaga uchrab, bir xil reaksiyani katalizlashiga qaramay turli shakllarga aylanadigan fermentlardir.

Izofermentlar genetik darajada farqlanadi va birlamchi ketma-ketligi turlicha bo‘ladi; haqiqiy ko‘p shaklli fermentlar esa translyatsiyadan keyingi bosqichda farqlanadi.

Ayniqsa prionlar bilan bog‘liq holda shtammlar tushunchasidan ham foydalanish mumkin.

Fermentlarning evolyutsiyasi

Har qanday oqsil kabi fermentlar ham vaqt o‘tishi bilan mutatsiyalar va ketma-ketliklarning farqlanishi orqali o‘zgaradi. Ularning metabolizmdagi markaziy rolini hisobga olsak, fermentlar evolyutsiyasi organizmlarning moslashuvida hal qiluvchi ahamiyatga ega. Asosiy savol — fermentlar o‘z faolligini bir vaqtning o‘zida o‘zgartira oladimi va bu qanday sodir bo‘ladi? Ko‘pgina yangi fermentativ faolliklar gen duplikatsiyasi va takrorlangan nusxalardagi mutatsiyalar natijasida paydo bo‘lgani keng tan olingan, biroq evolyutsiya duplikatsiyasiz ham kechishi mumkin. Faolligi o‘zgargan fermentga misol — metioninaminopeptidaza (MAP) va kreatinamidingidrolazaning (kreatinaza) umumiy ajdodi. Bu fermentlar yaqqol gomologik bo‘lsa-da, turli reaksiyalarni katalizlaydi: MAP yangi oqsillardan aminoterminal metioninni olib tashlaydi, kreatinaza esa kreatinni gidrolizlab, sarkozin va karbamid hosil qiladi. Bundan tashqari, MAP metall ionlariga bog‘liq, kreatinaza esa bog‘liq emas. Demak, evolyutsiya davomida bu xususiyat ham yo‘qolgan. Fermentlar orasida faollikning kichik o‘zgarishlari juda keng tarqalgan. Xususan, substratning bog‘lanish joyidagi ayrim aminokislotalar o‘zgarsa, substratga nisbatan o‘ziga xoslik oson va tez o‘zgarishi mumkin. Bu hodisa fermentlarning asosiy sinflarida, jumladan, kinazalarda ham uchraydi.

Hozirgi vaqtda fermentlarning sanoatda qo‘llanishi uchun ularning faolligi yoki o‘ziga xosligini o‘zgartirish maqsadida sun’iy (in vitro) evolyutsiya keng qo‘llanmoqda.

Amaliy foydalanish

Fermentlar iqtisodiyotning turli sohalarida — oziq-ovqat, qishloq xo‘jaligi, to‘qimachilik sanoatida, farmakologiya va tibbiyotda keng ishlatiladi. Dori vositalarining aksariyati organizmdagi fermentativ jarayonlarga ta’sir etib, muayyan reaksiyalarni boshlaydi yoki to‘xtatadi.

Tibbiy ahamiyati

Fermentlar bilan moddalar almashinuvining irsiy kasalliklari o‘rtasidagi bog‘liqlik birinchi marta A. Gerrod^[ingl.] tomonidan 1910-yillarda aniqlangan. Gerrod ferment nuqsonlariga bog‘liq kasalliklarni «metabolizmning tug‘ma xatolari» deb atagan.

Agar muayyan fermentni kodlaydigan genda mutatsiya yuz bersa, fermentning aminokislota ketma-ketligi o‘zgarishi mumkin. Mutatsiyalarning aksariyati uning katalitik faolligini pasaytiradi yoki butunlay yo‘qotadi. Agar organizm ikkita shunday mutant genni (har bir ota-onadan bittadan) olsa, mazkur ferment katalizlaydigan reaksiya to‘xtaydi. Masalan, albinizm to‘q pigment sintezining bir bosqichi uchun mas’ul tirozinaza fermentining ishlab chiqarilishi to‘xtashi bilan bog‘liq. Ushbu pigment melanin. Fenilketonuriya esa jigardagi fenilalanin-4-gidroksilaza fermenti faolligining pasayishi yoki yo‘qligi bilan bog‘liq.

Hozir ferment nuqsonlari bilan bog‘liq yuzlab irsiy kasalliklar ma’lum. Ularning ko‘pchiligini davolash va oldini olish usullari ishlab chiqilgan.

Fermentlar kasalliklarni tashxislashda ham qo‘llanadi: patologik holatlarda biologik suyuqliklardagi fermentlarning miqdori aniqlanadi.

Hujayra ichidagi va tashqarisidagi muhitlarda fermentlar konsentratsiyasi o‘rtasida katta farq mavjud. Shu sababli hujayralarning har qanday, hatto kichik shikastlanishi (ba’zan funksional buzilishlar) fermentlarning hujayradan tashqari bo‘shliqqa ajralishiga olib keladi va u yerdan ular qonga o‘tadi. Qon plazmasidagi hujayra ichi fermentlari darajasining oshishi shikastlovchi omilning tabiatiga, ta’sir davomiyligiga, hujayra biomembranalari va organlarning hujayra ichki tuzilmalari qanchalik shikastlanganiga bevosita bog‘liq.

Sanoatda qo‘llanilishi

Yo‘nalish	Ishlatiladigan fermentlar	Qo‘llanilishi
Biologik yoqilg‘i sanoati	Sellulazalar	Sellulozani sellulozali etanol olish uchun bijg‘itish mumkin bo‘lgan shakarlarga parchalash.
Biologik yoqilg‘i sanoati	Ligninazalar	Biologik yoqilg‘i ishlab chiqarish uchun biomassaga dastlabki ishlov berish.
Biologik yuvish vositalari	Proteazalar, amilazalar, lipazalar	Kiyim-kechak va idishlardan oqsil, kraxmal, yog‘ hamda moy dog‘larini ketkazish.
Biologik yuvish vositalari	Mannanzalar	Guar yelimi qoldirgan oziq-ovqat dog‘larini ketkazish.
Pivo ishlab chiqarish sanoati	Amilaza, glyukanazalar, proteazalar	Solod tarkibidagi polisaxaridlar va oqsillarni parchalash.
	Beta-glyukanazalar	Suslo va pivoning filtrlash xususiyatlarini yaxshilash.
	Amiloglyukozidaza va pullulanazalar	Kam kaloriyali pivo ishlab chiqarish va bijg‘ish qobiliyatini boshqarish.
	Atsetolaktatdekarboksilaza (ALDC)	Bijg‘ish samaradorligini diatsetil miqdorini kamaytirish orqali oshirish.
Oshpazlikda qo‘llanilishi	Papain	Ovqat tayyorlash uchun go‘shtni yumshatish.
Sut sanoati	Rennin	Gidroliz orqali pishloq ishlab chiqarishda oqsilni parchalash.
Sut sanoati	Lipazalar	Kamamber va Rokfor kabi ko‘k mog‘orli pishloqlarni ishlab chiqarish.
Oziq-ovqat sanoati	Amilazalar	Shakarni kraxmaldan ishlab chiqarish. Bunga misol — makkajo‘xori siropi tayyorlash; bunda sirop tarkibida ko‘p miqdorda fruktoza bo‘ladi.
	Proteazalar	Pechenye tayyorlash uchun undagi oqsil miqdorini kamaytirish.
	Tripsin	Allergiya chaqirish ehtimoli kam bo‘lgan bolalar ovqatini ishlab chiqarish.
	Sellulazalar, pektinazalar	Meva sharbatlarini tiniqlashtirish.
Molekulyar biologiya	Nukleazalar, DNK-ligaza va polimerazalar	Rekombinant DNK olishda restriktazalar va PZRdan foydalanish.
Qog‘oz sanoati	Ksilanazalar, gemitsellulazalar va ligninperoksidazalar	Jarayon: ligninni aynan kraft qog‘ozidan olib tashlash.
Shaxsiy gigiyena	Proteazalar	Infeksiyalarning oldini olish uchun kontakt linzalardan oqsillarni olib tashlash.

Adabiyotlar

Tarxanov I. R.,. Fermentlar, fiziologiyada // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha jild). — Sankt-Peterburg., 1890—1907.
Enzimlar, fiziologiyada // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha jild). — Sankt-Peterburg., 1890—1907.
Enzimlar, o‘simliklarda // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha jild). — Sankt-Peterburg., 1890—1907.
Enzimlar // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha jild). — Sankt-Peterburg., 1890—1907.
Leninger A. Biokimyo asoslari: 3 jildda. 1-jild. — Moskva: Mir, 1985. — 367 bet.
Volkenshteyn M. V., Dogonadze R. R., Madumarov A. K., Urushadze Z. D., Xarkats Yu. I. Fermentativ kataliz nazariyasi haqida. — Molekulyar biologiya, 6-jild, 3-son, 1972, 431—439-betlar.
Dikson M. Fermentlar / M. Dikson, E. Uebb. — 3 jildda. — Ingliz tilidan tarjima. — 1–2-jildlar. — Moskva: Mir, 1982. — 808 bet.
Koshland D. The Enzymes, V. I, Ch. 7. New York, Acad. Press, 1959.
Urushadze Z. About a Real Conceptual Framework for Enzyme Catalysis. — Bull. Georg. Natl. Acad. Sci., Vol. 173, No 2, 2006, 421—424.
Volf M., Ransberger K. Fermentlar bilan davolash — Moskva: Mir, 1976.