17. Ферментативный катализ. Особенности каталитической активности ферментов. Уравнение Михаэлиса - Ментен и его анализ.

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ (биокатализ), ускорение биохимической реакций при участии белковых макромолекул, называемых ферментами (энзимами).

Ферменты - обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах.

Каталитической активностью обладает активный центр.(Простые ферменты (белковая молекула) и сложные ферменты (кофермент)).

«Активный центр» — уникальная комбинация остатков аминокислот в молекуле фермента, обеспечивающая непосредственное взаимодействие с молекулой субстрата и прямое участие в акте катализа

Важнейшие особенности ферментативного катализа - эффективность, специфичность и чувствительность к регуляторным воздействиям. Ферменты увеличивают скорость химического превращения субстрата по сравнению с неферментативной реакцией в 109-1012 раз.

Ферментативные реакции чувствительны к внешним условиям, в частности к ионной силе раствора и рН среды, а также температуре.

Применение этого метода к простейшей схеме катализа даетуравнениеМихаэлиса-Ментен:

где w_max=k₂^.[E]₀- максимальная скорость реакции (при бесконечно большой концентрации субстрата),

- константа Михаэлиса. Эта константа равна концентрации субстрата, при которой скорость реакции равна половине максимальной скорости. Типичные значенияK_M- от 10^-6до 10^-1моль/л. Константу скоростиk₂иногда называютчислом оборотовфермента. Она может изменяться в пределах от 10 до 10⁸мин^-1

Во многих случаях скорость реакции резко изменяется в присутствии специальных веществ - катализаторов. Катализаторы участвуют в реакции, но в результате ее не расходуются. Катализаторы биологических процессов, протекающих в живых организмах, представляют собой белковые молекулы, которые называютферментами, или энзимами.

18. Роль воды и растворов в жизнедеятельности. Физико-химические свойства воды, обусловливающие ее уникальную роль как единственного биорастворителя. Автопротолиз воды. Константа автопротолиза воды.

Важнейшие биологические жидкости организмачеловека – растворы белков, солей, углеводов и липидов в воде.

Вода хорошо растворяет ионы и многие полярные соединения. Диэлектрическая проницаемость воды обуславливает это свойство (ε= 78,5). Притяжение между ионами уменьшается примерно в 80 раз при растворении в воде.

Автопротолиз – обратимый процесс образования равного числа катионов и анионов из незаряженных молекул жидкого индивидуального вещества за счет передачи протона от одной молекулы к другой.

К_Н2О -константа автопротолиза воды

К_Н2О = (Н₃О⁺)(ОН^-) Константа автопротолиза воды зависит от температуры. Экспериментально установлено, что при 25°С константа автопротолиза воды = 10^–14 моль²/л².

19.Зависимость растворимости веществ в воде от соотношения гидрофильных и гидрофобных свойств; влияние внешних условий, на растворимость. Термодинамика растворения. Понятие об идеальном растворе.

При растворении дифильных веществ происходитизменение структуры воды как результат взаимодействия с гидрофобными группами сводится к минимуму. Гидрофобные группы, ассоциируясь, выталкивают молекулы воды из области своего расположения.

Термодинамика процесса растворения ΔG= (ΔH–TΔS) < 0.ΔH– энтальпийный фактор,TΔS– энтропийный фактор. При растворении жидких и твёрдых веществ энтропия системы обычно возрастает (ΔS>0), т.к. растворяемые вещества из более упорядоченного переходят в менее упорядоченное. Вклад энтропийного фактора, особенно заметен при повышенных Т, т.к. произведениеTΔS– велико, в результате возрастает убыльΔG. При растворении газовΔS<0, т.к. вещество из менее упорядоченного переходит в более упорядоченное, а снижениеTспособствует растворению газов.

Идеальный раствор– раствор, образование которого не сопровождается химическим взаимодействием, изменением объёма и тепловым эффектом.