59. Кинетика ферментативных реакций. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Молекулярная активность (число оборотов) фермента. Факторы, влияющие на активность ферментов.

Практически все биохимические реакции являются ферментативными. Ферменты (биокатализаторы) – это вещества белковой природы, активированные катионами металлов. Известно около 2000 различных ферментов, ~150 из них выделены, причем некоторые используются в качестве лекарственных препаратов. Трипсин и химотрипсин – лечение бронхитов и пневмонии; пепсин – лечение гастрита; плазмин – лечение инфаркта; панкреатин – лечение поджелудочной железы. Ферменты отличаются от обычных катализаторов: а) более высокой каталитической активностью; б) высокой специфичностью, т.е. избирательностью действия.

Е – фермент, S – субстрат, ЕS – фермент-субстратный комплекс, Р – продукт. Характеристикой первой стадии ферментативной реакции является К_М – константа Михаэлиса. К_М является величиной, обратной константе равновесия.

К_М характеризует устойчивость фермент-субстратного комплекса (ES). Чем меньше К_М, тем устойчивее комплекс. Кинетическое уравнение: = k₂ [ES] (1) , где k₂ – константа скорости, называемая числом оборотов или молекулярной активностью фермента. k₂ равна числу молекул субстрата, претерпевающих превращения под воздействием одной молекулы фермента за 1 минуту при 25⁰С. 1·10⁴ < k₂ < 6·10⁶ мин‾¹

Существенным недостатком уравнения (1) является невозможность экспериментального определения [ES]. Выразив [ES] через другие величины, получаем кинетическое уравнение ферментативных реакций, называемое уравнением Михаэлиса-Ментен (1913 г.)

Произведение k₂E_общ является величиной постоянной, которую обозначают _max (максимальная скорость).

На активность ферментов оказывают влияние: а) температура, б) кислотность среды, в) наличие ингибиторов

Для большинства ферментов оптимальные значения рН совпадают с физиологическими значениями (7,3-7,4). Однако существуют ферменты, для нормального функционирования которых нужна сильнокислая (пепсин – 1,5-2,5) или достаточно щелочная среда (аргиназа – 9,5-9,9). Ингибиторы ферментов – это вещества, занимающие часть активных центров молекул фермента, в результате чего скорость ферментативной реакции уменьшается. В роли ингибиторов выступают катионы тяжелых металлов, органические кислоты и другие соединения.

60. Понятие о растворах. Классификация растворов. Роль растворов в жизнедеятельности организмов.

Растворы - это гомогенные, термодинамически устойчивые системы переменного состава, состоящие минимум из двух компонентов: растворителя и растворенного вещества. С точки зрения термодинамики все компоненты равноценны, однако растворителем принято считать компонент, агрегатное состояние которого совпадает с агрегатным состоянием раствора. Если нельзя определить растворитель по этому признаку, то им считается компонент с большей массой.

Растворы играют важнейшую роль в биосфере: 1) жизнь зародилась в мировом океане; современные животные и человек унаследовали от океанических предков неорганический состав крови, сходный с составом морской воды; 2) усвоение питательных веществ и лекарственных препаратов происходит в растворенном виде; 3) в растворах протекают биохимические реакции in vivo. Важнейшим биогенным растворителем является вода. Вода - самое распространенное на земле вещество. Общий объем воды в биосфере 1,5 × 10⁹км^3. В живых организмах - 2,3 × 10³км³. Считают, что большая часть воды имеет биогенное происхождение, т.е. проходит через метаболические превращения организмов. Суточное потребление воды ~ 2л. Содержание воды в организме: а)новорожденного 80%; б) мужчины 60%; в) женщины 55%. Содержание воды в органах и тканях человека: а) в печени 96%, б) в легких 86%, в) в крови и почках 83%, г) в тканях мозга и мышечной ткани 75%, д)в костях 22%. Вода in vivo делится на два бассейна: внеклеточная жидкость: а) интерстициальная жидкость(окружает клетки), б) внутрисосудистая (плазма крови), в) трансцеллюлярная жидкость (в полых формах ЖКТ). Внутриклеточная. Потеря 2/3 объема внеклеточной жидкости смертельно опасна. Избыток воды также опасен для здоровья: отеки, водянки, набухание клеток Вода, благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам, выполняет многочисленные функции в организме человека: а) ее высокая полярность (молекулы воды являются диполями) делает воду одним из лучших растворителей как для неорганических, так и для многих органических веществ; б) ее высокая теплоемкость обеспечивает температурный гомеостаз организма; в) ее большая теплота испарения защищает тело человека от перегрева; г)способность воды диссоциировать на ионы позволяет ей участвовать в кислотно-основном равновесии; д) вода является субстратом многих биохимических реакций (гидролиз, гидратация); е) вода влияет на активность ферментов, регулируя таким образом скорость биохимических реакций.