Активность ферментов

Ферменты обладают высокой активностью. Ничтожные количества фермента обеспечивают значительную скорость реакции и вызывают превращения больших количеств реагирующих веществ.

Белковая природа ферментов обуславливает их лабильность – потерю активности под влиянием некоторых факторов, важнейшими из которых являются температура и реакция среды. Максимальная активность достигается в области оптимальной для микроорганизма температуры, после сего начинается падение активности, связанное с денатурацией белковой части фермента. Почти все ферменты необратимо разрушаются при 80^оС. В условиях близких к 0^оС и ниже ферментативная активность замедляется и в большинстве случаев приостанавливается.

Большинство ферментов имеют максимальную активность в нейтральной среде, но для некоторых оптимум рН может находиться в кислой или щелочной области значений. Лучистая энергия разрушает ферменты. На активность ферментов влияет присутствие в среде различных химических соединений. Одни из них повышают активность ферментов (активаторы), другие – снижают (ингибиторы). Активаторами выступают витамины, двухвалентные катионы, ингибиторами – соли тяжелых металлов, антибиотики.

Ингибирование ферментов. Различают обратимое и необратимое ингибирование. При необратимом ингибировании фермент полностью или частично теряет активность в результате необратимого разрушения или модификации его функциональных групп.

Обратимое ингибирование может быть конкурентным и неконкурентным. При конкурентном ингибировании ингибитор по структуре молекулы напоминает субстрат и может взаимодействовать с активным центром фермента, т.е. конкурировать за него с субстратом.

В основе неконкурентного ингибирования лежит способность ингибитора взаимодействовать с какой-либо группой молекулы субстрата, существенно влияющей на его активность, но не входящей в активный центр.

Кинетика ферментативных реакций. Основным уравнением стационарной кинетики ферментативных реакций является уравнение Михаэлиса-Ментен:

v = (K₊₂ ∙ [E_о] ∙ [S] ) / (K_m + [S] ), (3.2)

где v – скорость реакции;

E_о –общая концентрация фермента в системе;

S - концентрация субстрата;

K_m = (K_-1 + K₊₂) / K₊₁, (3.3)

где K_m– константа Михаэлиса-Ментен;

K₊₁ и K_-1 –константы скоростей прямой реакции образования ферментно-субстрат-ного комплекса ЕS и обратной реакции его диссоциации;

K₊₂ – константа скорости образования конечного продукта.

Максимальная скорость реакции достигается при такой концентрации субстрата, когда весь фермент связан в ферментно-субстратный комплекс.