АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

КИНЕТИКА ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ

При оптимальных условиях активность фермента зависит от:

• количества субстрата (S);

• количества продукта (Р);

• количества фермента (Е);

• концентрации кофактора;

• присутствия активаторов или ингибиторов.

Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата. Константа Михаэлиса

Скорость ферментативной реакции может быть измерена по убыли субстрата S или по увеличению количества образованного продукта Р за единицу времени. При постоянной концентрации фермента скорость ферментативной реакции во многом определяется количеством субстрата. По мере увеличения концентрации субстрата нарастает скорость образования продукта, которая постепенно достигает максимальной величины (V_max), при которой весь фермент насыщен субстратом и, следовательно, находится в виде фермент-субстратного комплекса (ES). Дальнейшее повышение концентрации субстрата не приводит к увеличению образования продукта, поэтому скорость реакции не возрастает. График зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата имеет вид гиперболы (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата

При увеличении концентрации субстрата скорость ферментативной реакции возрастает до тех пор, пока не достигнет максимального значения (V). Это соответствует концентрации субстрата, при которой все молекулы фермента находятся в комплексе ES, ES* или ЕР. Концентрация субстрата, при которой скорость реакции составляет половину максимальной, численно равна К_m (константе Михаэлиса-Ментен)

Когда половина молекул фермента находится в комплексе с молекулами субстрата, скорость реакции равна ¹/₂ V_max. Концентрация субстрата, при которой скорость реакции составляет половину максимальной (V_max), называется константой Михаэлиса-Ментен (К_m). Величина К_m характеризует сродство фермента к субстрату:

чем ниже значение К_m фермента, тем выше его сродство к субстрату, и наоборот.

Единицы измерения активности фермента

Оценить активность фермента можно по убыли (расходованию) субстрата или появлению (образованию) продукта при определенных значениях рН, температуры и концентрации субстрата, приближающейся к насыщающей.

Обычно за единицу активности фермента принимают такое количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата (1 мкмоль = 10^-6 моль) за 1 мин в оптимальных условиях проведения данной ферментативной реакции.

Активность фермента = мкмоль (S или Р)/мин.

Удельной активностью фермента называют число единиц ферментативной активности в расчете на 1 мг белка (фермента). Удельная активность является количественной характеристикой чистоты ферментного препарата. В процессе очистки фермента удельная активность увеличивается, становится максимальной и постоянной для очень хорошо очищенного (гомогенного) фермента.

Удельная активность фермента = мкмоль (S или Р)/(мин«мг).

Влияние температуры на скорость ферментативной реакции

Ферментативные реакции, подобно другим химическим реакциям, ускоряются при повышении температуры, и их кинетика согласуется с правилом Вант-Гоффа. Для биологических катализаторов, которые являются белками, этот закон действует только в строго определенном температурном интервале. Температурный оптимум для большинства ферментов человека составляет 37-38°С. При увеличении температуры выше 40°С происходит денатурация фермента, сопровождающаяся изменением конформации белка (рис. 2.9).

Снижение температуры замедляет броуновское движение молекул, взаимодействие фермента с субстратом, а значит, и образование продукта реакции идет с низкой скоростью. При 0°С ферменты сохраняют слабую активность, но в процессе замораживания клеток биохимические реакции приостанавливаются. После оттаивания, если соблюдаются определенные условия, ферментативные процессы могут возобновиться.

Рис. 2.9. Кривая зависимости скорости ферментативной реакции (V) от температуры (t)

При температуре выше оптимальной (1_опт) происходит разрыв слабых водородных связей, стабилизирующих вторичную и третичную структуры фермента, наступает частичная или полная денатурация и, следовательно, изменяется конформация фермента и его активного центра; нарушается комплементарность активного центра и субстрата; снижается скорость ферментативной реакции

Влияние pH на активность ферментов

Ионы водорода (Н⁺) оказывают влияние на ферментативную активность различными путями. Они изменяют степень ионизации субстрата, продукта и самого фермента. Особое значение имеет ионизация функциональных групп активного центра фермента и фермент-субстратного комплекса, определяющих скорость реакции.

При оптимальном для каждого фермента значении рН конформация активного центра фермента комплементарна субстрату. При изменении рН относительно оптимальных значений изменяется конформация фермента, активного центра, нарушается комплементарность и снижается скорость реакции.

Зависимость ферментативной активности от рН среды имеет вид колоколообразной кривой

(рис. 2.10).

Кислая и щелочная фосфатаза катализируют реакции дефосфорилирования фосфопротеинов или других органических молекул.

Эти ферменты участвуют в процессе ремоделирования костной ткани.

Рис. 2.10. Кривые зависимости активности кислой (1) и щелочной (2) фосфатаз от pH

Отклонение рН среды от оптимального вызывает изменение: ионизации функциональных групп фермента, а иногда и субстрата; заряда фермента и его конформации; конформации активного центра фермента; сродства фермента к субстрату; скорости ферментативной реакции

Дата добавления: 2015-12-15 | Просмотры: 929 | Нарушение авторских прав