КР Ферменты. Перечислите факторы, влияющие на активность ферментов. Влияние температуры на активность ферментов
 Скачать 22.86 Kb.
|
Ферментативная активность зависит в основном от следующих факторов: концентрация фермента и субстрата, температура, pH, присутствие ингибиторов. Влияние температуры Температура, при которой наблюдается максимальная активность ферментов, называется оптимальной. Для большинства ферментов оптимальной температурой является температура от +35С — +45С. Если фермент поместить в условия, ниже оптимальной температуры, будет происходить снижение его активности, такое состояние называется обратимой инактивацией фермента, т.к. если вновь поднять температуру до оптимальной, активность фермента возобновится. Если поместить фермент в условия, где температура будет выше оптимальной, то также будет прроисходить снижение его активности, но в данном случае необратимая инактивация, т.к. если понизить температуру до оптимальной, активность фермента не возобновится. Это объясняется тем, что высокая температура вызывает денатурацию молекулы фермента. Влияние рН среды рН среды влияет на заряд молекулы фермента, а значит на работу АЦ. Оптимальная рН для каждого фермента своя, но для большинства ферментов от 4 до 7. Например, для альфа-амилазы слюны опт. рН равна 6,8. Имеются исключения, например, для пепсина опт. рН равна 1,5-2,0; для трипсина и химотрипсина опт. рН равна 8-9. Влияние концентрации фермента и субстрата Чем больше фермента, тем скорость реакции выше. То же самое можно сказать о влиянии концентрации субстрата. Но теоретически для каждого фермента имеется насыщающая концентрация субстрата, при которой все АЦ фермента будут заняты субстратом и реакция будет на определенном уровне (максимальном), сколько бы субстрата мы не добавляли. Влияние веществ-регуляторов Регуляторы можно разделить на активаторы и ингибиторы. Как те, так и другие делятся на специфические и неспецифические. К специфическим активаторам относятся соли желчных кислот (для липазы поджелудочной железы); соляная кислота (для пепсина); ионы хлора (для альфа-амилазы). К неспецифическим активаторам относятся ионы магния, которые активируют фосфатазы и киназы. К специфическим ингибиторам относятся концевые пептиды в проферментах. Проферменты – это неактивные формы ферментов, которые активируются в результате отщепления концевых пептидов под действием активаторов. Для каждого профермента свой концевой пептид. Например, трипсин вырабатывается в неактивном виде — в виде трипсиногена. В нем АЦ закрыт концевым гексапептидом, выполняющим роль специфического ингибитора для трипсина. При активации происходит отщепление этого гексапептида и АЦ трипсина становится открытым, фермент активен. К неспецифическим ингибиторам относятся соли тяжелых металлов, например, сульфат меди. Они вызывают денатурацию ферментов. Конкурентное ингибирование – это явление, когда наблюдается структурное сходство между субстратом и ингибитором, они конкурируют за связь с АЦ фермента. Если ингибитора больше, чем субстрата, то образуется комплексфермент-ингибитор. Если добавить субстрат, то он вытеснит ингибитор. Например, для сукцинатдегидрогеназы сукцинат – это субстрат, а малонат или оксалоацетат – конкурентные ингибиторы. К этому типу ингибирования относится также ингибирование продуктами реакции. Часто продукты реакции похожи на субстраты. Например, для глюкозо-6-фосфатазы субстратом является глюкозо-6-фосфат, а продуктом глюкоза. Неконкурентное ингибирование – это явление, когда между субстратом и ингибитором нет структурного сходства. Субстрат и ингибитор могут одновременно связаться с ферментом. При этом образуется комплекс фермент-субстрат-ингибитор. Ингибитор связывается с каталитическим участком АЦ и блокирует его. Например, для фермента цитохромоксидазы субстратом является кислород, а ингибиторами соли синильной кислоты. Аллостерическая регуляция активности ферментов У некоторых ферментов, имеющих четвертичную структуру, кроме АЦ имеется аллостерический центр. Если с ним связывается аллостерический активатор, то активность фермента увеличивается. Если с аллостерическим центром связывается аллостерический ингибитор, активность фермента снижается. Например, гуанилатциклаза и аденилатциклаза являются ферментами с аллостерическим типом регуляции.
Различают субстратную специфичность и специфичность действия. Субстратная специфичность бывает абсолютной, относительной и стереохимической. Абсолютная специфичность – когда фермент действует только на один субстрат, например, сахараза действует только на сахарозу, аргиназа только на аргинин и т.п. Относительная специфичность, когда фермент действует на группу субстратов, у которых одинаковый тип связи, например, альфа-амилаза действует на крахмал и гликоген, у которых гликозидный тип связи; пепсин, трипсин и химотрипсин действуют на многие белки, у которых пептидный тип связи. Стереохимическая специфичность – это способность фермента действовать только на один из возможных стереоизомеров субстрата, например, фумаратгидротаза действует на фумарат, и не действует на ее цис-изомер малеиновую кислоту. Субстратная специфичность обусловлена субстратными участками в АЦ, а в двухкомпонентных ферментах апоферментом. Специфичность действия – это способность фермента ускорять только определенную реакцию. Ферменты могут действовать на один и тот же субстрат, но каждый ускоряет только одну определенную реакцию с ним. Это можно проследить на примере мультиферментного комплекса, например, пируватдегидрогеназного. В этот комплекс входят ферменты, которые действуют на ПВК. Основными являются три фермента – 1) пируватдегидрогеназа (ускоряет дегидрирование ПВК, или ее окисление); 2) пируватдекарбоксилаза (ускоряет декарбоксилирование ПВК); 3) ацетилтрансфераза (присоединяет КоА). Реакция называется окислительным декарбоксилированием ПВК. Продуктом этой реакции является активная уксусная кислота (АУК) – суммарную реакцию знать см. учебник по алфавитному каталогу на «Декарбоксилирование пирувата, окислительное». Специфичность действия ферментов обуславливает каталитический участок АЦ, или кофермент в двухкомпонентных ферментах.
Активация ферментов путем частичного протеолиза. Некоторые ферменты синтезируются первоначально в неактивной форме и лишь после секреции из клетки переходят в активную форму. Неактивный предшественник называется проферментом. Активация профермента включает гидролитическое расщепле- ние молекулы с одновременным изменением конформации. Например, трип- синоген синтезируется в поджелудочной железе, а затем в кишечнике превра- щается в трипсин путем удаления гексапептида с N-конца. Реакцию катализи- рует энтеропептидаза — фермент, синтезируемый клетками кишечника: энтеропептидаза трипсиноген → трипсин + Вал-(Асп)4 –Лиз. Изменение первичной структуры фермента «запускает» новые взаимодей- ствия R-групп по всей молекуле, приводя к новой конформации, в которой R-группы активного центра занимают оптимальное положение для катализа. Ферментативная активность изменяется под воздействием рH среды. |