- •Основы кинетики ферментативных реакций
- •Температура
- •3. Концентрация фермента и субстрата
- •Ферменты, проявляющие свою активность в присутствиии металла
- •2. Неконкурентное ингибирование – ингибирование ферментативной реакции, при котором ингибитор взаимодействует с ферментом в участке, отличном от активного центра.
- •Изоферменты
3. Концентрация фермента и субстрата
Одним из наиболее существенных факторов, определяющих скорость ферментативной реакции, является концентрация субстрата (или субстратов) и продукта (продуктов).
При постоянной концентрации фермента скорость реакции постепенно увеличивается, достигая определенного максимума, когда дальнейшее увеличение количества субстрата практически не оказывает влияния на скорость ферментативной реакции.
В таких случаях принято считать, что субстрат находится в избытке, а фермент полностью насыщен, т.е. все молекулы фермента связаны с субстратом.
Ограничивающим скорость реакции фактором в последнем случае становится концентрация фермента.
Существующая линейная зависимость между этими величинами, когда скорость реакции прямо пропорциональна количеству присутствующего фермента, справедлива только в определенных условиях, например, в начальный период ферментативной реакции, т.к. в этот период не происходит обратной реакции, а концентрация продукта оказывается недостаточной для обратимости реакции.
Именно в этом случае начальная скорость реакции будет пропорциональна концентрации фермента.
Фермент при взаимодействии с субстратом образует фермент-субстратный комплекс, который подвергается распаду на продукт и свободный фермент.
E + S ES E + P
Если упростить это уравнение E + S E + P, то в уравнениях для скоростей прямой и обратной реакций обязательным компонентом является концентрация фермента
u1 = [Е] х [S] и u2 = [Е] х [Р]
Однако в уравнениях для константы равновесия концентрация фермента не имеет значения, т.к. константа равновесия ферментативной реакции не зависит от концентрации фермента.
Кр = [Е] х [Р] = [Р]
[Е] х [S] [S]
Скорость ферментативной реакции, как и активность фермента, в значительной степени определяется также присутствием в среде активаторов и ингибиторов: первые повышают скорость реакции, а вторые тормозят эту реакцию.
Активирующее влияние на скорость ферментативной реакции оказывают разнообразные вещества органической и неорганической природы.
Так, HCl активирует действие пепсина желудочного сока; желчные кислоты повышают активность панкреатической липазы; некоторые тканевые ферменты (оксидоредуктазы, аргиназа), растительная протеиназа и др. в значительной степени активируются соединениями, содержащими свободные SH-группы (глутатион, цистеин), а ряд ферментов – также витамином С.
Особенно часто активаторами выступают ионы двухвалентных и, реже, одновалентных металлов.
Получены доказательства, что около четверти всех известных ферментов для проявления полной каталитической активности нуждаются в присутствии металлов. Многие ферменты вообще не активны в отсутствие металлов.
Так, при удалении цинка угольная ангидраза (карбоангидраза), катализирующая биосинтез и распад Н2СО3, практически теряет свою ферментативную активность; более того, цинк при этом не может быть заменен никаким другим металлом.
Известны ферменты, действие которых активируется ионами нескольких металлов; в частности, енолаза активируется Mg2+, Mn2+, К+.