3) Увеличение концентрации субстрата может повысить ионную силу реакционной среды и, как следствие, затормозить скорость ферментативной реакции.

Торможение продуктами реакции связано с тем, что они могут связываться с ферментом или с каким-либо другим компонентом системы таким образом, что скорость прямой реакции снижается.

Процесс ингибирования ферментов может быть обратимым и  ингибирование ферментативных реакций.  Конкурентное ингибирование возникает тогда, когда в среде одновременно присутствуют субстрат исходный по структуре с ним ингибитор (структурный аналог субстрата). В этом случае субстрат и ингибитор конкурируют за активный центр фермента. Тормозящее действие конкурентного ингибитора на фермент зависит от концентрации субстрата. Если в окружении фермента находится много молекул  субстрата  и  мало  молекул  ингибитора,  то  во  взаимодействие  с  активным центром фермента значительно чаще вступает субстрат. В этом случае ферментативная реакция не прекращается, а лишь замедляется. Если в инкубационной среде создать избыток субстрата, то конкурентное ингибирование прекращается.  В случае неконкурентного торможения (ингибирования) ингибитор не имеет структурного сходства с субстратом. Поэтому повышение концентрации субстрата не может привести к вытеснению ингибитора из комплекса фермент-ингибитор, как это происходит при конкурентном торможении.

Ответ к задаче №3

Конкурентный ингибитор, так как он связывается в активном центре фермента и его действие снижается при увеличении концентрации субстрата.

Задача № 4

О чем может свидетельствовать резкое повышение в крови активности аспартатаминотрансферазы (АСТ), если известно, что этот фермент локализован преимущественно в сердце?

Для ответа вспомните:

1. К какому классу относится АСТ?

2. Почему при патологии в крови повышается активность внутриклеточных ферментов?

Отв1)

Аспартатаминотрансфераза (АСТ) - фермент, содержащийся во всех клетках организма. Относится к классу трансаминаз. Активность АСТ преобладает в клетках сердца, скелетной мускулатуры, печени, почек. Повышение активности фермента в крови является одним из маркеров инфаркта миокарда, в некоторой степени определяющим прогноз течения заболевания, величину очага повреждения миокарда. При заболеваниях печени уровень АСТ имеет меньшее диагностическое значение, хотя при активных гепатитах и неопластических процессах может достигать значительных значений. Фермент также имеет диагностическое значение при патологии скелетной мускулатуры, заболеваниях поджелудочной железы.

Отв2)

Возрастание активности ферментов сыворотки крови при многих патологических процессах объясняется прежде всего двумя причинами: 1) выходом в кровяное русло ферментов из поврежденных участков органов или тканей на фоне продолжающегося их биосинтеза в поврежденных тканях; 2) одновременным повышением каталитическойактивности некоторых ферментов, переходящих в кровь. Возможно, что повышение активности ферментов при «поломке» механизмов внутриклеточной регуляции обмена веществ связано с прекращением действия соответствующих регуляторов и ингибиторов ферментов, изменением под влиянием различных факторов строения и структуры макромолекул ферментов.

Ответ к задаче №4

Инфаркт миокарда. АСТ является внутриклеточным ферментом и его активность в крови повышается при разрушении клеток.

Задача № 5

Оптимальными условиями действия амилазы – фермента, расщепляющего крахмал, являются рН=6,8; температура 37ºС.

1. Как изменится активность фермента при изменении условий реакции?

2. Укажите причину изменений.

а) рН инкубационной среды =5;

б) температура инкубации 70ºС;

в) при добавлении в инкубационную среду СuS0₄;

г) при увеличении концентрации крахмала в присутствии СuS0₄ в инкубационной среде.

Ответ к задаче №5

а) активность амилазы снизится, так как ацидоз вызовет изменение конформации фермента;

б) активность снизится, так как происходит тепловая денатурация фермента;

в) активность снизится, так как СuSО₄ является ингибитором фермента (Сu²⁺ является тяжелым металлом);

г)добавление крахмала в присутствии ингибитора не увеличит активность амилазы.

Отв1)

Активность фермента меняется при различных условиях реакции и зависит от температуры, рН среды, от концентраций субстратов и кофакторов. Учитывая это, при определении активности фермента на разных стадиях очистки необходимо строго соблюдать одни и те же условия. Желательно не ограничиваться определением активности по одному какому-либо методу. Количество субстрата, превращаемого в условиях теста по определению активности фермента, должно быть пропорционально количеству последнего и времени инкубирования. Если же нет такой пропорциональности, то активность рассчитывают по предварительно построенному калибровочному графику, отражающему зависимость скорости реакции от количества единиц фермента. Когда ход реакции не линеен во времени, следует определять начальную скорость реакции (по тангенсу угла наклона касательной к начальному отрезку кривой превращения). Для этого легче всего применять такие методы изменения активности, которые позволяют непрерывно следить за ходом превращения во времени: спектрофотометрические методы, потенциометрические, полярографические и т.п. Для измерения скорости ферментативной реакции необходимо выбрать буфер, который не тормозит исследуемую активность и обеспечивает поддержание рН раствора, близкой к оптимальной для данного фермента. Реакцию проводят при температуре, лежащей в большинстве случаев в пределах 25-40⁰С. При исследовании ферментов, требующих присутствия кофакторов (ионов металлов, коферментов и др.), концентрация которых может снижаться по мере очистки фермента, в реакционную смесь следует добавлять недостающие кофакторы, например соли металлов, АТФ, НАДФ и т.п. Также для определения активности ферментов вводят стабилизаторы в состав опытных смесей. Во многих случаях добавление желатина, альбумина и других добавок предотвращает денатурацию ферментного белка.

Задача № 6

Сравните специфичность действия двух групп пептидаз – пищеварительного тракта и свертывающей системы крови. В каком случае специфичность выше?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Что такое пептидазы, к какому классу они относятся?

2. Что такое специфичность фермента?

Ответ к задаче №6

Пептидазы свертывающей системы крови действуют лишь на 1-2 строго определенных белка. Пищеварительные пептидазы действуют на любые белки, содержащие определенные пептидные связи. Таким образом, специфичность пептидаз свертывающей системы крови выше.

Отв1)

ПЕПТИДАЗЫ, ферменты, катализирующие отщепление от белков и пептидов аминокислот. Участвуют в пищеварении у животных и человека. См. Аминопептидазы и Карбоксипептидазы. 

ПЕПТИДАЗЫ, ферменты, катализирующие отщепление от белков и пептидов аминокислот. Участвуют в пищеварении у животных и человека. См. Аминопептидазы и Карбоксипептидазы.