Ферменты являются биокатализаторами, т.е. веществами биологического происхождения, ускоряющими химические реакции Ферменты – глобулярные белки, синтезируемые живыми клетками. В каждой клетке имеются сотни ферментов. Они помогают осуществлять биохимические реакции, действуя как катализаторы. Без них реакции в клетке протекали бы слишком медленно и не могли бы поддерживать жизнь. Ферменты делятся на анаболические (реакции синтеза) и катаболические (реакции распада). Нередко в процессе превращения одного вещества в другое участвуют несколько ферментов; такая последовательность реакций называется метаболический путь.
Основные свойства ферментов:
— увеличивают скорость реакции;
— не расходуются в реакции;
— их присутствие не влияет на свойства продуктов реакции;
— активность ферментов зависит от pH, температуры, давления и концентрации;
— ферменты изменяют энергию активации, при которой может произойти реакция;
— ферменты не изменяют сколько-нибудь значительно температуру, при которой происходит реакция.
Каталитическое действие фермента, т. е. его активность, определяют в стандартных условиях по увеличению скорости каталитической реакции по сравнению с некаталитической. Обычно скорость реакции указывают как изменение концентрации субстрата или продукта за единицу времени (моль/(л·с). Так как каталитическая активность не зависит от объема раствора, в котором протекает реакция, активность фермента выражают в каталах; 1 кат — это количество фермента, которое превращает 1 моль субстрата за 1 с. Другой единицей активности является международная единица (E) — количество фермента, превращающего 1 мкмоль субстрата в 1 мин (1 E = 16,7 нкат).
Высокая специфичность фермента объясняется особой формой его молекулы, точно соответствующей молекуле субстрата (вещества, атакуемого ферментом). Эту гипотезу называют гипотезой «ключа и замка». В середине XX века исследования показали, что субстрат может вызывать изменения в структуре фермента; фермент изменяет свою форму, что даёт ему возможность наиболее эффективно выполнять свою функцию. Таким образом, понятие специфичности относится не только к типам каталитических реакций (реакционная специфичность), но и к природе соединений — субстратов (субстратная специфичность).
Многим ферментам для эффективной работы требуются небелковые компоненты, называемые кофакторами. Такими веществами могут быть неорганические ионы, заставляющие ферменты принять форму, способствующую ферментативной реакции, простетические группы (флавинадениндинуклеотид (ФАД), гем), занимающие такое положение, при котором они могут эффективно содействовать реакции, и коферменты (НАД, НАДФ, АТФ).