Зависимость скорости реакции от рН
На
графике эта зависимость имеет вид
колокола. На вершине кривой есть точка
оптимума рН, где фермент имеет наибольшую
активность. рН оказывает воздействие
на степень
ионизации кислотных и основных
групп. При различных значениях рН
активный центр может находиться в
частично ионизированной или неионизированной
форме, что оказывает влияние на третичную
структуру активного центра и на
формирование фермент-субстратного
комплекса.
Влияние рН.
Ферменты, как и все белки содержат много зараженных положительно и отрицательно групп (-NH2 ,-COOH), которые входят в состав аминокислот арг, лиз, асп, глу. Общий заряд зависит от соотношения между этими группами. Заряд белка-фермента изменяется в зависимости от концентрации в клетке ионов водорода, которые нейтрализуют (подавляют диссоциацию) карбоксильной группы:
и
образуют положительно заряженные
группы:
Таким образом увеличение положительного заряда или уменьшение отрицательного заряда на поверхности фермента обусловлено повышением концентрации ионов водорода.
Состояние белковой молекулы, при котором суммарный заряд белка равен 0, называется изоэлектрическим состоянием.
Значение рН, при котором заряд белковой молекулы равен 0, называется изоэлектрической точкой (ИЭТ).
Большинство ферментов отличаются наибольшей активностью и стабильностью в области изоэлектрической точки.
Резкие колебания рН способствуют денатурации белка, т.е. уменьшению ферментативной активности.
Значение рН, при котором фермент проявляет максимальную активность, называется оптимумом рН, который характерен для данного фермента, реагирующего с определенным субстратом.
Внутриклеточные ферменты обычно имеют оптимум рН соответствующий нейтральной среде (рН =7) близкой к нормальному значению рН для жидкостей организма. Есть ферменты оптимум рН которых находится в сильнокислой и сильнощелочной среде
Билет 13.
Виды регуляции активности ферментов:
Аллостерическая модификация.
Активация зимогенов.
Регуляция путем химической модификации.
Аллостерическая модификация.
Этот
вид активации характерен для ключевых
обменных процессов:
Ключевой фермент начинает (открывает) процесс.
Ферменты, от активности которых зависит скорость процесса, называются регуляторными или аллостерическими.
Особенности аллостерических ферментов.
Регуляторные ферменты – это олиго или мультиферменты.
Регуляторные ферменты имеют аллостерический центр или центры, которые формируются за счет 2 или нескольких протомеров.
Для регуляторных ферментов характерен сигмоидный характер зависимости скорости реакции от концентрации субстрата.
S-образная форма кривой объясняется по-видимому тем, что регуляторный фермент состоит не из одной полипептидной цепи, а из нескольких. Каждый протомер обладает свойством связывать субстрат (есть субстратные и каталитические центры на каждом протомере) с образованием F-S-комплекса. Активные центры конкурируют между собой за субстрат до тех пор пока не произойдет полного насыщения всех активных центров, после этого скорость реакции быстро достгает максимума.
I
.-
простой фермент
II – регуляторный фермент.
Вещества, связывающиеся с активны центром и изменяющие структуру белковой молекулы фермента, а следовательно и пространственную ориентацию функциональных групп аминокислот, составляющих субстратный и каталитический центры называют модификаторами.
Модификаторы бывают двух видов:
Положительные модификаторы (+) – после присоединения активность ферментов повышается.
Отрицательные модификаторы(-) после взаимодействия с ферментом снижают его активность.
Модификаторы обычно низкомолекулярные вещества. Это субстраты конечные продукты реакции.
Различают три вида регуляторных ферментов:
Гомотропные – для этого класса ферментов субстрат является положительным модулятором или регуляция по принципу прямой положительной связи.
Гетеротропные – активируются другими модификаторами, ингибируются конечным продуктом или регуляция по принципу обратной отрицательной связи.
Гомогетеротропные – для этих ферментов характерно смешанное регулирование и субстратом и другими соединениями.