Термолабильность
Термолабильность – это неустойчивость ферментов к действию высоких температур. Это свойство объясняется денатурацией фермента при температурах выше 50оС. При денатурации разрушаются все структуры (кроме первичной) белковой части фермента, полипептидная цепь разворачивается и, следовательно, изменяется пространственная структура фермента и он не может контактировать с субстратом и проявлять свою специфичность.
Зависимость активности фермента от температуры дана на рис. 17.
Рис.17. Зависимость активности фермента от температуры
Линейное увеличение скорости ферментативной реакции от температуры наблюдается в области 5-25 о С. При дальнейшем повышении температуры скорость увеличивается до определенного максимального значения, а затем происходит ее снижение вследствие тепловой денатурации фермента. Для большинства ферментов температурный оптимум лежит в области 37-40 о С.
4.3.3. Зависимость активности фермента от рН
Ферменты проявляют наибольшую активность при разном рН среды, например пепсин – при рН 1,5, липаза – при рН 8 и т.д. (рис. 18).
Рис. 18. Зависимость активности ферментов от рН
рН, при котором наблюдается максимальная активность фермента, называется рН-оптимумом. Он зависит от степени ионизации функциональных полярных групп активного центра фермента. При отклонении рН от оптимального значения активность фермента снижается. Это снижение объясняется подавлением ионизации групп активного центра фермента и в результате изменением его пространственной структуры.
4.3.4. Активирование и ингибирование ферментов
Многие ферменты, например, пищеварительные, ферменты свертывания крови и др. находятся в тканях в неактивной форме – проферментов. У проферментов при их синтезе активный центр закрыт небольшим пептидом. Переход неактивной формы в активную осуществляется при помощи активаторов, которые и отщепляют этот пептид. Активаторами могут быть: ионы металлов: натрия,магния, калия, кальция, цинка и др., а также разные химические соединения: белки; желчные кислоты, другие ферменты и пр.
Ингибиторы – химические соединения, подавляющие активность ферментов, блокируя их активный центр. К ингибиторам относятся: тяжелые металлы: железо, ртуть, кадмий и др.; соли синильной кислоты – цианиды, и др.
Механизм действия ингибиторов объясняется взаимодействием ингибитора с активным центром фермента, что не дает ферменту соединиться с субстратом и катализировать реакцию.
4. 4. Кинетика ферментативной реакции
4.4.1. Активность ферментов
Активность фермента – количество фермента, катализирующее превращение 1 моля субстрата за 1 сек. За единицу активности фермента принимают
1 Катал:
1 катал = 1 моль/сек
Активность часто выражают в условных единицах: для амилазы, разрушающей крахмал – в молях глюкозы /сек; для пепсина, разрушающего белок – в молях аминокислоты тирозина/сек (тирозиновые единицы – ТЕ) и т.д.
Удельная активность фермента – это число единиц ферментативной активности на 1 мг белка.
Активность фермента определяют при температуре 37 о С, оптимуме рН и концентрации субстрата, превышающей концентрацию насыщения (см.п.4.4.2).