Особенности ферментативного катализа.

КАТАЛИЗ – ПРОЦЕСС УСКОРЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ КАТАЛИ-ЗАТОРОВ, КОТОРЫЕ УЧАСТВУЮТ В ДАННОМ ПРОЦЕССЕ, НО К КОНЦУ РЕАКЦИИ ОСТАЮТСЯ ХИМИЧЕСКИ НЕИЗМЕННЫМИ.

КАТАЛИЗАТОРАМИ МОГУТ БЫТЬ: НЕОРГАНИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ – ЭТО, КАК ПРАВИЛО, НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ОБЛАДАЮТ НИЗКОЙ СПЕЦИФИЧНОСТЬЮ, АКТИВНЫ:

1) ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ (100◦С И ВЫШЕ),

2) ОПТИМУМ PН ДЛЯ НИХ – СИЛЬНОКИСЛАЯ ИЛИ СИЛЬНОЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА;

3) ПРИ ДАВЛЕНИИ ВЫШЕ АТМОСФЕРНОГО;

4) УВЕЛИЧИВАЮТ СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ В 10²-10⁶ РАЗ.

ФЕРМЕНТЫ – ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА (БИОЛОГИЧЕСКИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ) – ЭТО ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ПОЛИМЕРЫ, КОТОРЫЕ:

- ОБЛАДАЮТ ВЫСОКОЙ СПЕЦИФИЧНОСТЬЮ

- ОПТИМУМ ТЕМПЕРАТУРЫ 35-45⁰ С (37⁰)

- АКТИВНЫ ПРИ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ДИАПАЗОНАХ PН СРЕДЫ

(ПЕПСИН – 1,5- 2,0; ТРИПСИН – 7,8 – 8,2)

- УВЕЛИЧИВАЮТ СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ В 10⁸ – 10¹¹ РАЗ.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ФЕРМЕНТАТИВНОГО КАТАЛИЗА.

МЕХАНИЗМ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ: ОДНА ИЗ НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫХ ПРОБЛЕМ ЭНЗИМОЛОГИИ, ИЗУЧЕНИЕМ КОТОРОЙ ЗАНИМАЛИСЬ МИХАЭЛИС И МЕНТОН.

РАЗЛИЧАЮТ НЕСКОЛЬКО СТАДИЙ КАТАЛИЗА:

I - ПРИСОЕДИНЕНИЕ S + E

II - ОБРАЗОВАНИЕ SE- КОМПЛЕКСА E + S ES P + E,

III - ОТРЫВ P И ОСВОБОЖДЕНИЕ E

ГДЕ Е – ФЕРМЕНТ, S – СУБСТРАТ, Р – ПРОДУКТ РЕАКЦИИ, ES – ФЕРМЕНТ-СУБСТРАТНЫЙ КОМПЛЕКС.

САМАЯ БЫСТРАЯ I СТАДИЯ;

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА ФЕРМЕНТА В 100-1000 РАЗ БОЛЬШЕ ЧЕМ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА S, ПОЭТОМУ МОЛЕКУЛА S ПРИ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ СВЯЗЫВАЕТСЯ НЕ СО ВСЕМ ФЕРМЕНТОМ, А ТОЛЬКО С ЕГО ОПРЕДЕЛЕННЫМ УЧАСТКОМ, КОТОРЫЙ НАЗЫВАЕТСЯ АКТИВНЫМ ЦЕНТРОМ (ИЛИ КАТАЛИТИЧЕСКИМ УЧАСТКОМ), АЦ – ЭТО УНИКАЛЬНАЯ КОМБИНАЦИЯ АК ОСТАТКОВ В МОЛЕКУЛЕ ФЕРМЕНТА, КОТОРАЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТ НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФЕРМЕНТА С МОЛЕКУЛОЙ СУБСТРАТА И ПРИНИМАЕТ НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ УЧАСТИЕ В АКТЕ КАТАЛИЗА. ИМЕННО АЦ ФЕРМЕНТА ОПРЕДЕЛЯЕТ ЕГО СПЕЦИФИЧНОСТЬ И КАТАЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ.

БИЛЕТ 7

6. СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ: ОБРАТИМОСТЬ И СПЕЦИФИЧНОСТЬ.

А) СПЕЦИФИЧНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТА – ЭТО СПОСОБНОСТЬ ФЕРМЕНТА КАТАЛИЗИРОВАТЬ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ.

АБСОЛЮТНАЯ – КОГДА ФЕРМЕНТ КАТАЛИЗИРУЕТ ТОЛЬКО ОДНУ РЕАКЦИЮ (Н-Р УРЕАЗА-РАСЩЕПЛЕНИЕ МОЧЕВИНЫ, УРИКАЗА – РАСЩЕПЛЕНИЕ МОЧЕВОЙ КИСЛОТЫ)

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ – КОГДА ФЕРМЕНТ КАТАЛИЗИРУЕТ НЕСКОЛЬКО РОДСТВЕННЫХ РЕАКЦИЙ (ДЕЙСТВУЕТ НА СЛОЖНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, ИМЕЮЩИЕ ХОТЯ БЫ ОДНУ СТРОГО ОПРЕДЕЛЕННУЮ ХИМИЧЕСКУЮ ГРУППУ: ЭСТЕРАЗЫ, ФОСФОТАЗЫ И Т.Д.)

Б) ОБРАТИМОСТЬ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТА, Т.Е. СПОСОБНОСТЬ ФЕРМЕНТА КАТАЛИЗИРОВАТЬ КАК ПРЯМУЮ, ТАК И ОБРАТНУЮ РЕАКЦИЮ (Т.Е. РЕАКЦИЮ СИНТЕЗА И РАСПАДА)

ЛДГ – ОБРАЗОВАНИЕ И ОКИСЛЕНИЕ МК.

7.КИНЕТИКА ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ:

ТЕМПЕРАТУРА, PН, КОНЦЕНТРАЦИЯ Е И S, НАЛИЧИЕ АКТИВАТОРОВ И ИНГИБИТОРОВ.

1. ФЕРМЕНТЫ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫ

ПРИ T +80⁰ С ФЕРМЕНТЫ РАЗРУШАЮТСЯ

ПРИ T НИЖЕ 0⁰С- ТЕРЯЮТ АКТИВНОСТЬ, НО НЕ

РАЗРУШАЮТСЯ

ПРИ T 35-45⁰ С ПРОЯВЛЯЮТ MAX АКТИВНОСТЬ

(Т.Е. ЭТО T ОПТИМУМ ДЛЯ ФЕРМЕНТА)

T (⁰С)

10 20 30 40 50 60 70

2. АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА ЗАВИСИТ ОТ PH СРЕДЫ:

ОПТИМУМ РН ДЛЯ ПЕПСИНА 1.0-2,5 (А)

ДЛЯ АМИЛАЗЫ 6,8- 7,2 (Б)

А) Б)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 РН

3.КОНЦЕНТРАЦИЯ S И Е.

СКОРОСТЬ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА КОНЦЕНТРАЦИИ S И Е., ОДНАКО СЛИШКОМ ВЫСОКАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ S МОЖЕТ ИНГИБИРОВАТЬ СКОРОСТЬ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ.

КОНСТАНТА МИХАЭЛИСА (КМ) БЫЛА ВЫВЕДЕНА МИХАЭЛИСОМ И МЕНТЕНОМ В 1913ГОДУ.

КМ = КОНЦЕНТРАЦИИ S(ММОЛЬ), ПРИ КОТОРОЙ V ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ = ½ V MAX

ЗНАЯ КМ МОЖНО РАССЧИТАТЬ ОПТИМАЛЬНУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ S ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ДАННОЙ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ РЕАКЦИИ.

4. АКТИВАТОРЫ И ИНГИБИТОРЫ.

АКТИВАТОРЫ – ВЕЩЕСТВА, КОТОРЫЕ ПОВЫШАЮТ АКТИВНОСТЬ Е

НАПРИМЕР: ИОНЫ CL ДЛЯ L-АМИЛАЗЫ, ПЕПСИНА; ЖЕЛЧНЫЕ КИСЛОТЫ ДЛЯ ЛИПАЗЫ;

АКТИВНЫЙ ПЕПСИН ДЛЯ ПЕПСИНОГЕНА.

ИНГИБИТОРЫ – ВЕЩЕСТВА, КОТОРЫЕ СНИЖАЮТ АКТИВНОСТЬ Е.

ИНГИБИРОВАНИЕ М. Б. КОНКУРЕНТНЫМ И НЕКОНКУРЕНТНЫМ (ИЛИ РЕТРОГРАДНЫМ)

КОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ ВОЗМОЖНО, ЕСЛИ S И I ОДИНАКОВЫЕ ПО СТРОЕНИЮ, Т.Е. МЕЖДУ НИМИ ИДЕТ КОНКУРЕНЦИЯ ЗА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С АЦ ФЕРМЕНТА. ЕСЛИ БОЛЬШЕ S, ТО ОБРАЗУЕТСЯ SE- КОМПЛЕКС, А ЕСЛИ БОЛЬШЕ I,ТО IЕ-КОМПЛЕКС.

ИНГИБИТОРАМИ М.Б. ВЕЩЕСТВА, КОТОРЫЕ СВЯЗЫВАЮТ АЦ ФЕРМЕНТА: СОЛИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛОВ В MIN КОНЦЕНТРАЦИЯХ СВЯЗЫВАЮТ- SH ГРУППЫ ФЕРМЕНТА, А ЗНАЧИТ ТОРМОЗЯТ АКТИВНОСТЬ Е (МОНОЙОДУКСУСНАЯ КИСЛОТА), СИНИЛЬНАЯ КИСЛОТА И ЕЁ СОЛИ СВЯЗЫВАЮТ FE В ГЕМСОДЕРЖАЩИХ Е И ДР.

ИНГИБИТОРАМИ МОГУТ БЫТЬ АНТИФЕРМЕНТЫ: Н-Р АКТИВНОСТЬ ТРИПСИНА ТОРМОЗЯТ L1- АНТИТРИПСИН (ИЛИ АНТИПРОТЕАЗНЫЙ I);

АНТИФЕРМЕНТЫ СВЯЗЫВАЮТ Е ВРЕМЕННО, А ПРИ ОПРЕДЕЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ ЛЕГКО ОТДЕЛЯЮТСЯ ОТ Е, И АКТИВНОСТЬ ЕГО ВОССТАНАВЛИВАЕТСЯ.

РЕТРОГРАДНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ – ЭТО ИНГИБИРОВАНИЕ АКТИВНОСТИ Е ПРОДУКТОМ РЕАКЦИИ (Р), ТОЧНЕЕ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЕГО КОНЦЕНТРАЦИЕЙ, КОТОРЫЕ (Р) ЛИБО ИЗМЕНЯЮТ РН СРЕДЫ (КАК ДЛЯ ПЕПСИНА АК), ЛИБО САМИ ЯВЛЯЮТСЯ I ДЛЯ Е.

Дата добавления: 2015-08-17