2.Свойства ферментів.

Будучи білками, ферменти мають усіма їх властивостями. Разом про те биокатализаторы характеризуються поруч специфічних якостей, теж що випливають із їх білкової природи. Ці якості відрізняють ферменти від каталізаторів звичайного типу. Сюди відносяться термолабильность ферментів, залежність їхні діяння від значення рН середовища, специфічність і, нарешті, схильність впливу активаторів і інгібіторів.

Термолабильность ферментів пояснюється лише тим, що температура, з одного боку, впливає на білкову частина ферменту, наводячи при зависоких значеннях до денатурації білка та зниження каталітичної функції, з другого боку, впливає на швидкість реакції освіти фермент-субстратного комплексу, й попри всі наступні етапи перетворення субстрату, що веде посилення каталізу.

Залежність каталітичної активності ферменту від температури виражається типовою кривою. До деякого значення температури (загалом до 5О°С) каталитическая активність зростає, причому на кожні 10°С приблизно 2 разу підвищується швидкість перетворення субстрату. У той самий час поступово зростає кількість инактивированного ферменту з допомогою денатурації його білкової частини. При температурі вище 50° С денатурація ферментного білка різко посилюється і було швидкість реакцій перетворення субстрату продовжує зростати, активність ферменту, що виражається кількістю перетвореного субстрату, падає.

Детальні дослідження зростання активності ферментів на підвищення температури, проведені у останнім часом, показали складніший характер цієї залежності, ніж зазначено вище: у часто вона відповідає правилу подвоєння активності на кожні 10°С переважно через поступово наростаючих конформационных змін - у молекулі ферменту.

Температура, коли він каталитическая активність ферменту максимальна, називається його температурним оптимумом. Температурний оптимум щодо різноманітних ферментів є неоднаковим. Загалом для ферментів тваринного походження він між 40 і 50° С, а рослинного - між 50 і 60°С. Але є ферменти з вищим температурним оптимумом, наприклад, у папаина (фермент рослинного походження, що прискорює гідроліз білка) оптимум перебуває при 8О°С. У той самий час у каталази (фермент, що прискорює розпад Н2О2 до Н2О і О2) оптимальна температура дії перебуває між 0 і -10°С, а за більш високих температур відбувається енергійний окислювання ферменту та її інактивація.

Залежність активності ферменту від значення рН середовища було встановлено понад 50 років тому вони. До кожного ферменту існує оптимальне значення рН середовища, коли виявляє максимальну активність. Більшість ферментів має максимальну активність у зоні рН неподалік нейтральній точки. У різко кислої чи різко лужної середовищі добре працює лише деякі ферменти.

Перехід до більшої або меншої (проти оптимальної) концентрації водневих іонів супроводжується більш-менш рівномірним падінням активності ферменту.

Вплив концентрації водневих іонів на каталітичну активність ферментів полягає у вплив в активний центр. При різних значеннях рН в реакційної середовищі активний центр то, можливо слабше чи сильніше ионизирован, більшою або меншою екранований сусідніми з нею фрагментами полипептидной ланцюга білкової частини ферменту тощо. З іншого боку, рН середовища впливає ступінь іонізації субстрату, фермент-субстратного комплексу, й продуктів реакції, надає великий вплив на стан ферменту, визначаючи співвідношення у ньому катіонних і анионных центрів, що б'є по третинної структурі білкової молекули. Остання обставина заслуговує на увагу, оскільки певна третинна структура белка-фермента необхідна для освіти фермент-субстратного комплексу.

Специфичность - одне з видатних якостей ферментів. Его властивість їх було відкрито ще у столітті, коли було зроблено спостереження, що дуже близькі структурою речовини - просторові ізомери (?- і ?-метилглюкозиды) розщеплюються по ефірної зв'язку двома абсолютно різними ферментами.

Отже, ферменти можуть розрізняти хімічні сполуки, відмінні друг від друга дуже незначними деталями будівлі, такими, наприклад, як просторове розташування метоксильного радикала і атома водню при 1-му углеродном атомі молекули метилглюкозида.

По образним висловом, нерідко употребляемому в біохімічної літературі, фермент наближається до субстрату, як ключі до замку. Це знамените правило було сформульовано Еге. Фішером 1894 р. з те, що специфічність дії ферменту визначається суворим відповідністю геометричній структури субстрату і активної центру ферменту.

У 50-ті роки нашого століття це статична уявлення замінили гіпотезою Д. Кошланда про индуцированном відповідність субстрату і ферменту. Суть її полягає зводиться до того що, що просторове відповідність структури субстрату і активної центру ферменту створюється в останній момент їх взаємодії друг з одним, може бути выряжено формулою "рукавичка - рука". Причому у субстраті вже деформуються деякі валентные зв'язку й він, в такий спосіб, готується до подальшого каталитическому видозміні, а молекулі ферменту відбуваються конформаційні перебудови. Гіпотеза Кошланда, джерело якої в допущенні гнучкості активного центру ферменту, задовільно пояснювала активування і ингибирование дії ферментів і регуляцію їх активність за вплив різних чинників. Зокрема, конформаційні перебудови в фермент у процесі зміни його активності Кошланд порівнював з коливаннями павутиння, як у неї потрапила видобуток (субстрат), підкреслюючи цим крайню лабільність структури ферменту у процесі каталітичного акта.

Нині гіпотеза Кошланда поступово витісняється гіпотезою топохимического відповідності. Зберігаючи основні тези гіпотези взаимоиндуцированной настройки субстрату і ферменту, вона фіксує на тому, що специфічність дії ферментів пояснюється першу чергу впізнаванням тієї частини субстрату, яка змінюється при каталіз. Між цією частиною субстрату і субстратным центром ферменту виникають численні точкові гидрофобные взаємодії і водневі зв'язку.