Факторы, определяющие активность ферментов

Концентрация субстрата и фермента имеют непосредственное отношение к скорости реакции. Концентрация субстрата имеет до определенного предела прямую зависимость: чем выше концентрация, тем больше продукта реакции. Содержание фермента имеет также прямую зависимость: чем выше концентрация, тем больше продукта. Такая прямая зависимость отмечается до полунасыщения субстрата и фермента.

Активирование и ингибирование ферментов

Активность фермента зависит от присутствия активаторов, в качестве которых могут выступать различные соединения, например, HCl – для пепсина; желчные кислоты – для панкреатической липазы; глутатион, цистеин, витамин С – для тканевых ферментов и папаина (растительный фермент); ионы металлов – для многих ферментов (табл.4.2.).

Обычно трудно провести грань между металлоферментами и ферментами, активируемыми ионами металлов (последние легко диссоциируют). Некоторые ферменты вообще неактивны в отсутствии металлов.

Например, при удалении ионов цинка угольная ангидраза практически лишена ферментативной активности, при этом Zn²⁺ не может быть заменен ионом другого металла. В ряде случаев ионы металлов выполняют роль простетических групп ферментов.

В других случаях они способствуют присоединению субстрата к активному центру и образованию фермент-субстратного комплекса.

Ингибиторы – полностью или частично подавляют активность ферментов. К таким факторам относятся, прежде всего агенты, вызывающие денатурацию белка: нагревание, кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов.

Таблица 4.2.

Участие ионов металлов в активировании ферментов.

Название фермента	Металл	Название фермента	Металл
Алкогольдегидрогеназа Карбоангидраза Карбоксипептидаза Фосфогидролазы Фосфотрансферазы Цитохромы Пероксидаза Каталаза Ферредоксин-НАДФ-оксидоредук- таза	Zn2+ Mg2+ Fe2+, Fe3+	Аргиназа Фосфотрансферазы Тирозиназа Цитохромоксидаза Фосфопируваткиназа АТФазы Ксантиноксидаза Нитрогеназа Нитратредуктаза	Mn2+ Cu2+ K+, Mg2+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Mo2+

Специфические ингибиторы – подавляют активность какого-либо одного фермента или группы ферментов. Изучение действия этих ингибиторов имеет важное значение, они могут дать ценную информацию о природе активного центра фермента, о механизме образования фермент-субстратного комплекса.

Известны вещества, специфически связывающие ту или иную группу в молекуле фермента, выключая ее из химической реакции. Например, JCH₂ - COOH (йодацетат), его амид и ряд других

соединений легко входят в связь с SH-группами ферментов. Ряд ферментов блокируется фосфорорганическими соединениями.

Ингибиторы позволяют определить функции множественных форм ферментов (изоэнзимов). На ингибировании ферментов основан механизм действия многих токсинов и ядов на организм.

Например, при отравлениях синильной кислотой смерть наступает как результат торможения дыхательных ферментов. Влияние инсектицидов – результат блокирования фермента холинэстеразы. Нервно-паралитические яды (зоман, зарин, V_x) тоже блокируют ферменты.