Кинетика ферментативных реакций
- Влияние количества субстрата на скорость химической реакции.
Вначале при увеличении концентрации субстрата скорость реакции быстро возрастает, далее прирост скорости замедляется, а затем прекращается (кривая Михаэлиса).
Km - характеризует сродство фермента к субстрату. Чем Km меньше, тем выше сродство фермента к субстрату (на примере глюкокиназы и гексокиназы).
- Влияние количества фермента на скорость химической реакции.
Зависимость прямо пропорциональная, то есть чем больше фермента в клетке, тем больше скорость ферментативной реакции.
- Влияние температуры на скорость химической реакции.
При увеличении температуры до 40ºС скорость ферментативной реакции возрастает (на каждые 10ºС, в 1,5-2 раза). При дальнейшем повышении температуры скорость реакции резко падает, вследствие тепловой денатурации ферментов.
- Влияние pH среды на скорость химической реакции.
Каждый фермент проявляет максимальную активность при оптимальном для него значении pH среды. Оптимум pH для большинства ферментов лежит в нейтральной среде (исключения: для пепсина оптимум pH - 1,5-2, для щелочной фосфатазы - 9-10).
Активирование ферментов может протекать различными путями, например, активность аллостерических ферментов повышается в присутствии положительного модификатора; проферменты активируются путем гидролиза (пепсиноген ® пепсин); некоторые ферменты активируются по принципу ковалентной модификации (фосфорилирование/дефосфорилирование).
Ингибирование ферментов бывает:
1) необратимое – при связывании с ингибитором активность фермента не восстанавливается (например, действие диизопропилфторфосфата на ацетилхолинэстеразу).
2) обратимое – после отделения ингибитора от фермента его активность восстанавливается.
Конкурентное ингибирование – разновидность обратимого. Конкурентный ингибитор похож по структуре на субстрат и способен связываться с активным центром фермента. Степень ингибирования зависит от соотношения концентраций субстрата и ингибитора. При повышении концентрации субстрата можно снять ингибирование. Примеры конкурентных ингибиторов: малонат Na для сукцинатдегидрогеназы; трасилол для трипсина; прозерин для ацетилхолинэстеразы.
Ингибирование по типу обратной связи: продукты реакции ингибируют аллостерический фермент, который находится в начале биохимического процесса, например, холестерин ингибирует ГМГ-редуктазу.
Специфичность действия ферментов определяется уникальным набором радикалов в активном центре и их расположением. Высокоспецифичные ферменты катализируют превращение только одного субстрата, например, аргиназа действует только на аргинин. Более широкий вид специфичности, когда фермент может действовать на несколько различных веществ, например, монооксигеназа в присутствии цитохрома Р450 окисляет множество различных гидрофобных веществ, ксенобиотиков.
Ферменты классифицируют по типу химической реакции на 6 классов.
I – оксидоредуктазы – катализируют окислительно-восстановительные реакции.
II – трансферазы – обеспечивают перенос групп атомов.
III – гидролазы – расщепляют внутримолекулярные связи с участием воды.
IV – лиазы – катализируют разрыв С-О; С-С; С-N и др. связей без участия воды.
V – изомеразы – катализируют реакции изомеризации, например превращение альдозы в кетозу.
VI – лигазы (синтетазы) – катализируют реакции синтеза молекул с участием АТФ.
Номенклатура ферментов – название ферментов.
Рабочее наименование фермента составляется из названия субстрата + тип реакции + окончание «аза», например, лактатдегидрогеназа.
Систематическое название фермента складывается из названия субстратов + тип реакций + окончание «аза», например, L-лактат:НАД-оксидоредуктаза = ЛДГ5.
Методы определения активности ферментов:
Активность фермента определяется в стандартных (оптимальных) условиях по:
- убыли концентрации исходных субстратов или
- приросту продуктов реакции.
Единицы активности ферментов:
1Е = 1 мкмоль/мин, то есть это такое количество фермента, которое превращает 1 мкмоль субстрата за 1 минуту при оптимальных условиях.
1 катал = 1 моль/сек.
Удельная активность фермента = мкмоль/(мин ´ мг белка).
Дата добавления: 2015-02-25; просмотров: 946;