1.3.5. Влияние температуры на ферментативные реакции.

Увеличение температуры приводит к увеличению скорости ферментативной реакции, как и любой химической реакции. Однако в первом случае это увеличение скорости наблюдается лишь с сравнительно узком интервале температур. Зависимость скорости ферментативной реакции графически выражается колоколообразной кривой с максимумом (Рис.1.19).

Основной причиной снижения V после Т_опт является тепловая денатурация. Из-за различия в молекулярном строении белков – ферментов, ТОПТ различно для разных ферментов. Кроме того температура влияет на скорость расщепления [ES], на константу k₊₂, на сродство фермента к субстрату К_М и т.д. далее. Вы из курса химии знаете, что для того чтобы молекулы вступили во взаимодействие они должны быть активированы. Путем повышения температуры увеличивают количество молекул, находящихся в активированном состоянии и повышает скорость реакции.В пределах температур, когда тепловая денатурация не играет существенной роли, зависимости V ферментативной реакции от температуры описывается уравнением (28) и графиком Аррениуса (Рис1.20):

К = e^{-Ea /RT} lnK=-E _a/RT (28).

Это уравнение используют для проведения энергии активации. Тангенс угла наклона равен –Е_A/R, если прямая имеет излом, то в процессе участвуют 2 фермента.

Для характеристики влияния температуры на скорость форм реакции пользуются коэффициент Вант – Гоффа Q₁₀, показывающий во сколько раз ускоряется данная реакция при повышении температуры на 10⁰С.

Если подставить в уравнение Аррениуса этот коэффициент получим уравнение или (29)

Это выражение дает возможность определить энергию активации путем определения Q10 для данной ферментативной реакции.

Для ферментативной реакции обычно коэффициент Вант-Гоффа =1-2 для химических реакций без фермента 2-3 (для физических процессов 1,1 – 1,3), для ферментативных около 1,7, для химических 2-4).

Из выше приведенного уравнения следует также, что энергия активации и логарифм температурного коэффициента связаны линейной зависимостью. Следовательно, реакции, имеющие более высокую энергию активации, будут иметь более выраженную температурную зависимость. Энергия активации большинства биологических процессов – того же порядка, что и для химических реакций. Группируется у трех величин 8, 12, 18 ккал/моль.

1.3.6. Влияние рН на ферментативные реакции.

Помимо температур на фермент очень сильно влияет рН. Если выразить графическое влияние рН на действие ферментов, то для 4-х разных ферментов мы получим зависимость отображенную на рис.1.21.

Изменение активности фермента от рН зависит от целого ряда факторов:

-т.к. фермент является белком и содержит различные ионизирующие группы, изменение рН среды изменяет состояние ионизации этих групп, как следствие заряд белковых молекул. Взаимодействие субстрата с ферментом зависит от распределения зарядов в молекуле последнего;

-если субстрат имеет заряды, то сродство его разных ионных форм к ферменту различаются;

-превращение комплекса фермент – субстрат и комплекса фермент – продукт может происходить лишь при каком – то определенном состоянии ионизации комплекса;

- в некоторых окислительно-восстановительных ферментативных реакциях водородные или гидроксильные ионы могут непосредственно участвовать в реакции;

- от рН также зависит скорость денатурации и инактивации фермента;

Т.о. кривая, характеризовавшая влияние рН на активность фермента является суммарной, отражающей весь сложный характер влияние рН целый ряд факторов.

Оптимум рН для действия фермента зависит также от концентрации тех или иных ионов в реакционной среде.