Структура і механізм дії ферментів.

Молекулярні процеси, які відбуваються під час біокаталізу, досить детально вивчені і поділяються на три стадії:

1 стадія. Субстрат зближується з активним центром ферменту і орієнтується по відношенню до каталітичної групи. Відбувається зв’язування субстрату в активному центрі. Орієнтуюча група субстрату і зв’язуюча ділянка активного центру мають просторову і хімічну відповідність.

2 стадія. Один з перших дослідників білків Е.Фішер вважав, що фермент «жорстко» відповідає за формулою субстрату, як замок борідці ключа. Але ця модель не пояснює механізму активації субстрату. Сучасна модель відповідності ферменту і субстрату пояснює її так: фермент звязаний з субстратом, деформується і пристосовується до нього, як рукавичка до руки. Виникає індукована відповідність між ферментом і субстратом. Напруження передається від ферменту до субстрату і комплекс переходить в активний стан. Енергія активації субстрату в цьому комплексі значно менша, ніж у відсутності каталізатора.

3 стадія. Відбуваються хімічні взаємодії між активованим субстратом і функціональними групами активного центру. Виділяється два види взаємодії: кислотно-основні і ковалентні. Кислотно-основні взаємодії здійснюють ферменти, в активних центрах яких містяться радикали амінокислот, що можуть виступати акцепторами або донорами протонів.

6. Крохмаль. Склад молекули. Поширення в природі та застосування.

Крохмаль представляє собою суміш двох гомополісахаридів: лінійного – амілози та розгалуженого – амілопектину. Вміст амілози 10 – 30 %, амілопектину 70 – 90 %. Полісахариди крохмалю збудовані із залишків a-D-глюкози, що поєднані в амілозі і в лінійних ланцюгах амілопектину a-1, 4-зв’язками, а в точках розгалуження амілопектину міжланцюговими a-1, 6-зв’язками. При додаванні йоду амілоза забарвлюється в синій колір, амілопектин – в червоно-фіолетовий. Молекулярна маса крохмалю 10⁵ – 10⁷ Да. Амілоза розчиняється у гарячій воді, амілопектин у воді утворює клейстер. Склад молекули крохмалю виражається формулою (C₆H₁₀O₅) _n. Це природний полімер, що синтезується в рослинах з глюкози:

n C₆H₁₂O₆ → (C₆H₁₀O₅) _n + n H₂O.

Полімерні ланцюги крохмалю неоднорідні. Серед них є лінійні та розгалужені, довгі та короткі. Число ланок у полімері коливається від кількох сотень до п’яти тисяч і більше. Крохмаль поширений у природі. Для різних рослин він запасний поживний матеріал і міститься в них у вигляді крохмальних зерен. Масова частка його у бульбах картоплі становить приблизно 20 %, у зернах пшениці – близько 70 %, рису – близько 80 %. Крохмаль – білий порошок, що не розчиняється в холодній воді. У гарячій воді він набрякає, утворюючи клейстер. Характерною реакцією на крохмаль є утворення синього забарвлення при взаємодії з розчином йоду. Найважливіша хімічна властивість крохмалю – його гідроліз. Кінцевим продуктом гідролізу є глюкоза:

(C₆H₁₀O₅) _n + n H₂O → n C₆H₁₂O₆.

Проміжні продукти гідролізу крохмалю – суміш декстринів і глюкози (патоку) використовують у кондитерській промисловості для виготовлення цукерок, додають у тісто для випікання пряників. Крохмаль є сировиною для виробництва етилового спирту. У текстильній промисловості крохмаль використовують для проклеювання тканин, у паперовій – для склеювання паперу і картону, у медицині – для виготовлення присипок, паст, капсул для лікарських препаратів. Резервний гомополісахарид рослин. Види крохмалю: картопляний, кукурудзяний, амілопектиновий кукурудзяний, пшеничний, рисовий, гороховий, тапіоковий, модифікований і ін.