44 Особенности кинетики ферментативных реакций. Понятие об активности ферментов. Единицы измерения активности и количества ферментов.
Фермент– это специфические органические катализаторы, синтезируемые живыми клетками. Как правило все ферменты представляют собой белки с различными молекулярными массами: от 9 кДа до 1000 кДа. Каждый фермент катализирует определённую химическую реакцию. Субст- это вещества, с которыми происходит химическое превращение под действием ферментов. Субстратами ферментов могут быть как природные, так и химически синтезированные вещества.
Типы enz: 1. с 1 активным центром (связывает S, расщепляет связи + связан с активацией и
ингнбированием). 2. кроме активного каталитического центра имеется аллостерический центр.
По взаимодействию с кофакторами: 1. ковалентная связь с кофактором - простетическая группа 2. нековалентное связывание - отделяется при гидролизе.
Характеристики: 1. ускоряют протекание реакций 2. являются специфичными (мало-, относительно, абсолютно) 3. регулируемые
При присоединении субстрата к ферменту, его связи переходят в напряжённое состояние, что снижает энергию активации.
Факторы влияющие на активность:
1. t - идет как ферментативный процесс, так и денатурация белка. Q10 - 2
2.
кислотность среды. Амилаза
слюны - рН =7-7.5 , пепсин желудка ~2
3. концентрация S
На начальном участке графика [S] низкая→ реакция первого порядка.
На втором - переходная стадия → переходный порядок реакции. На третьем участке (плато) → перенасыщение S→0 порядок реакции.
Кат. акт ферм — это способность фермента превращать большое количество молекул субстрата, в то время как сам он к концу реакции остается неизменным. Ферменты различаются по своей каталитической способности. Например, 1 моль трипсина осуществляет 102 циклов в секунду, глюкозоксидаза - 17x103 циклов в секунду и т.д. Это называется “числом оборотов фермента”. Число оборотов варьирует от 1 до 106 в зависимости от природы фермента. Каталитическую активность ферментов выражают в единицах активности. Международная ед акт (E) — это количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоля субстрата в 1 минуту в оптимальных условиях.
Ед акт в системе СИ (катал) — соответствует количеству фермента, которое катализирует превращение 1 моля субстрата в 1 секунду. Соотношение между единицами активности: 1 E = 16,67 нанокатал; В медицине активность ферментов выражают чаще всего в единицах активности на 1 л биологической жидкости.
Удельная активность фермента — это активность, выраженная в единицах активности на 1 мг (или 1 г) белка или 1 мг (1 г) препарата фермента. Используется в биохимической практике.
45/ Основные положения теории ферментативной кинетики и общей теории механизма действия ферментов.
Предварительные эксперименты по изучению кинетики ферментативных реакций показали, что скорость реакции E + S ---> E + P, вопреки теоретическим ожиданиям, не зависит от концентрации фермента и субстрата так, как в случае обычной реакции второго порядка. Самая ранняя попытка математически описать ферментативные реакции была предпринята Дюкло в 1898 г. Браун (1902) и независимо от него Анри (1903) впервые выдвинули гипотезу об образовании в ходе реакции фермент-субстратного комплекса. Это предположение основывалось на трех экспериментальных фактах:
1. папаин образовывал нерастворимое соединение с фибрином
2. субстрат инвертазы - сахароза могла защищать фермент от тепловой денатурации
3. было показано, что ферменты являются стереохимически специфическими катализаторами
Х-КА ДЕЙСТВИЯ ФЕРМ:
1. специфичность действия-способность ускорять протекание 1 или нескольких реакций (амилазная реакция расщепляет крахмал до глюкозы)
а. абсолютная- определенный субстрат;
б. относительная- ферменты, которые катализируют ращепление определенного типа связи. (пепсин)
2. ускорение протекания ферментативн. Реакций- каталитичность. Ферменты действуют в мыгких условиях (норм давление, pH, температура): гидролиз крахмала
Амилаза = 37 градусов, pH7, скорость выше, чем при неорган.катализе.
2. регулируемость – есть факторы под воздействием которых скорость может увеличится или уменшаться
В 1913
году Михаэлис и Ментен опубликовали
свою теорию общего механизма ферментативных
реакций. Их уравнение стало фундаментальным
принципом всех кинетических исследований
ферментов вот уже почти целый век.
т.е. фермент Е вступает во взаимодействие с субстратом S с образованием промежуточного комплекса ES, который далее распадается на свободный фермент и продукт реакции Р. Математическая обработка на основе закона действующих масс дала возможность вывести уравнение, названное в честь авторов уравнением Михаэлиса–Ментен, выражающее количественное соотношение между концентрацией субстрата и скоростью ферментативной реакции:
где v – наблюдаемая скорость реакции при данной концентрации субстрата [S]; KS– константа диссоциации фермент-субстратного комплекса, моль/л; Vmax– максимальная скорость реакции при полном насыщении фермента субстратом.
Основной механизм действия ферментов-они снижают Е активации за счет образования фермент-субстрат копмлекса.
Катализ приводит к ускорению достижения равновесия за счет снижения энергии активации (Еа), часто ступенчато.
|
Три стадии процесса: 1) E + S ----- ES (K = k1/k-1) (БЫСТРАЯ) 2) ES ----- EP (k2)(медленная) 3) EP ---- E + P Таким образом, в момент равновесия скорости образования и исчезновения энзимсубстратного комплекса (ES) равны: E + S ---- ES ----- EP --- E + P |
