Специфичность действия ферментов

Специфичность действия ферментов – это способность катализировать одну или несколько близких реакций, преобразовывать одно вещество или один вид связей. Специфичность ферментов бывает нескольких видов: абсолютная, относительная (групповая), стереохимическая.

Ферменты отличаются от катализаторов небиологической природы высокой специфичностью, что обусловлено индивидуальными особенностями строения активных центров различных ферментов. Пространственная структура активного центра предопределяет не только комплементарность субстрату, но и природу последующих превращений субстрата в фермент- субстратном комплексе, приводящих к образованию соответствующего продукта. Будучи высокоспецифичной, ферментативная реакция протекает в 10⁵-10¹² раз быстрее, чем самопроизвольная (спонтанная) реакция.

СПЕЦИФИЧНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ АМИЛАЗЫ И САХАРАЗЫ

Для изучения специфичности этих ферментов используем амилазу слюны и сахаразу хлебопекарных дрожжей. Амилаза слюны (3.2.1.1) по механизму действия является a-амилазой. Катализирует гидролиз a-1,4-гликозидных связей в молекуле крахмала (и гликогена) без определенного порядка. Процесс гидролиза происходит как бы ступенчато и может быть выражен в виде схемы:

Крахмал ® Амилодекстрины ® Эритродекстрины ® Ахродекстрины ® Мальтодекстрины ® Мальтоза. Глубину гидролиза крахмала можно контролировать по цветной реакции с раствором йода (см. табл. 8).

Сахараза из дрожжей имеет более правильное рабочее название b-фруктофуранозидаза (3.2.1.26). Катализирует гидролиз b-гликозидных связей в молекулах как сахарозы, так и раффинозы, при этом сахароза расщепляется на глюкозу и фруктозу, которые обнаруживаются реакцией Троммера.

ХОД РАБОТЫ. Берут 6 пробирок и пробы для опыта готовят в соответствии с табл. 9.

Таблица 9

Схема изучения специфичности действия ферментов

Содержимое перемешивают и пробирки помещают в термостат при 37-38 °С на 20 мин. После инкубации с пробирками № 1, 2 и 3 , где в качестве субстрата был крахмал, проводят пробу с йодом, с другими (№ 4, 5, 6), где в качестве субстрата была сахароза проделывают реакцию Троммера.

Реакция Троммера. К содержимому пробирок добавляют 2 мл раствора с массовой долей гидроксида натрия 10 %, при встряхивании по каплям раствор с массовой долей сульфата меди 5 % до появления неисчезающей мути гидроксида меди (II). Содержимое пробирок нагревают на водяной бане до изменения цвета. Появление желтого окрашивания, переходящего в красное, указывает на наличие восстанавливающих сахаров (глюкозы и фруктозы), которые в щелочной среде восстанавливают гидроксид меди (ІІ) в оксид меди (І), сами при этом окисляются до альдоновых кислот.

Результаты опыта вносят в табл. 9 и делают вывод о специфичности амилазы слюны и сахаразы из дрожжей.

РЕАКТИВЫ. Вода дистиллированная; растворы с массовыми долями: крахмала 1 %, соляной (или серной) кислоты 10 %, сахарозы 1 %, гидроксида натрия 10 %, сульфата меди 5 %; водный раствор йода; слюна разбавленная 1:3; сахараза.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Характеристика специфичности действия фермента.

2. Чем обусловлена специфичность действия каждого фермента?

3. К какому классу и подклассу относятся ферменты α-амилаза и сахараза?

4. Как определить специфичность действия ферментов?

5. Какую реакцию катализирует амилаза слюны?

6. Какую реакцию катализирует сахараза и почему её называют β-фруктофуранозидазой?

7. Как можно обнаружить продукты гидролиза крахмала? Назовите продукты и их окраску с йодом.

8. Какой реакцией можно обнаружить продукты гидролиза сахарозы? В чем химизм этой реакции.