Тема 1.6. Ферменты. Кинетика ферментативных реакций

Цель занятия.Изучить зависимость скорости ферментативных реакций от химической природы реагирующих веществ (субстратов и ферментов) и от условий их взаимодействия: концентрации компонентов, рН среды, температуры, состава среды, наличия кофакторов и т.д. Изучить кинетические зависимости на примере α-амилазы слюны.

Исходный уровень. Химические реакции нулевого, первого и второго порядков (курс общей химии).

Повторить. Физико-химические свойства белков и ферментов.

Содержание теоретического материала. 1. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента и субстрата (график). Определение V_мах и К_м. Уметь оценить значение V_мах и К_м по результатам зависимости V от [S]. 2. Причины изменения скорости ферментативной реакции при изменении температуры. 3. Влияние изменения рН на активность фермента: на степень ионизации функциональных групп фермента и субстрата.

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Повышение температуры приводит к разрыву слабых связей, изменению нативной конформации фермента, а, следовательно и активного центра.

2) Изменение рН среды влияет на степень ионизации функциональных групп фермента и субстрата. В результате изменяется структура фермента и его активного центра, при этом утрачивается комплементарность активного центра и субстрата.

3) Максимальная скорость ферментативной реакции (V_мах) наблюдается в момент полного насыщения фермента субстратом.

4) Константа Михаэлиса численно равна концентрации субстрата, при которой скорость ферментативной реакции равна половине максимальной.

Вопросы и упражнения для самоподготовки и контроля усвоения темы

1. Что изучает кинетика ферментативных реакций?

2. Перечислить факторы, влияющие на скорость ферментативных реакций (8).

3. Как меняется скорость ферментативной реакции при изменении концентрации фермента? При изменении продуктов реакции?

4. Как меняется скорость ферментативной реакции при изменении концентрации субстрата? Зависимость изобразить графически.

5. Что такое Константа Михаэлиса? Что она выражает?

6. Изменение скорости ферментативной реакции от температуры (изобразить графически). Объяснить причину наблюдаемых изменений. Каков температурный оптимум для ферментов млекопитающих? Какое свойство ферментов называют термолабильностью?

7. Изобразить графически зависимость ферментативной активности от рН среды. Чем обусловлено влияние рН среды на скорость ферментативной реакции?

8. Указать оптимальное значение рН для ферментов: пепсина, трипсина, амилазы слюны.

9. Активность фермента изменяется при повышении температуры и изменении рН т.к.:

1. Изменяется конформация фермента. А. Только при повышении t^о.

2. Утрачивается комплементарность. Б. Только при изменении рН.

активного центра и субстрата. В. При изменении обоих условий.

3. Гидролиз пептидных связей. Г. Не происходит при изменении

4. Изменяется ионизация функциональных ни одного из условий.

групп субстрата.

5. Изменение ионизации функциональных

групп фермента.

10. С каким из видов изоферментов ЛДГ-1 или ЛДГ-5 будет преимущественно связываться пируват, если: 1) К_м для ЛДГ –1 =10^-2 М. 2) К_м для ЛДГ –5 =10^-5М.

11. Изменение рН среды может привести:

А) К изменению ионизации функциональных групп фермента;

Б) К изменению ионизации функциональных групп субстрата;

В) К изменению конформации фермента;

Г) К разрыву дисульфидных связей;

10. Изучите лабораторную работу «Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры и рН среды».

Литература для самоподготовки.  Лекционный материал; (1) - С. 80-86; (2) - С. 134-142; (3) - С. 41-43; (4) - 1т. С. 81-88.