Влияние различных факторов на активности ферментов.

Tемперат. С повышением t скорость всех ферментативных реакций увеличивается. Оптим  t для действия ферментов 40-50 0С. При более высоких t активность снижается, и многие ферменты разрушаются уже при t 70-80 °С. Это явление называется тепловой инактивацией и происходит из-за тепловой денатурации белков. При низких t активность ферментов также снижается, но они не разрушаются. Влияние рН. Различные ферменты отличаются друг от друга по оптимальным величинам рН. Для большинства гидролитических ферментов оптимум рН находится в интервале 3-6. Присутствие активаторов и ингибиторов. Активаторы- в-ва, повышающие каталитическую активность ферментов. Могут выступать ионы металлов (натрия, калия, магния, кальция, цинка, меди, марганца, железа) и другие вещества (ионы йода, брома, хлора, SH-группы). Ингибиторы-в-ва, подавляющие действие ферментов. Они могут быть общими и специфическими. Общие – это те, которые инактивируют действие всех ферментов. Напр, соли тяжелых металлов (свинца, серебра, ртути), трихлоруксусная к-та (ТХУ), танин. Специфические - действуют только на определенную группу ферментов. Для ферментов дыхания и брожения ингибиторами явл галогенсодержащие соединения (хлорацетфенол, йодацетамид и т.д.). Различают: 1)Конкурентное ингибирование(непрочное). 1)Если концентрация молекул ингибитора значительно больше концентрации субстрата, то контактная площадка фермента почти всегда занята ингибитором. В этом случае субстрату некуда разместиться, так как площадка очень мала, и ферментативная реакция не идет. 2)Если количество молекул субстрата и ингибитора оказывается соизмеримым, то субстрату иногда удается попасть на контактную площадку. В этом случае ферментативная реакция не прекращается, а только замедляется. Скорость ее будет зависеть от количества ингибитора. 2)Неконкурентное ингибирование(необратимое). Ряд ингибиторов, заняв контактную площадку, вступают в химическое взаимодействие с отдельными функциональными группами каталитически активного центра, прочно связываются с ферментом и блокируют его действие. Аллостерическая (структурно несвязанная) регуляция. Основан на изменении конформации (пространственной конфигурации) фермента, ведущей к изменению его активности. Аллостерический центр распознает и связывает эффекторы, тем самым, изменяя активность каталитического центра.

Концентрация субстрата и фермента. При низких концентрациях субстрата скорость реакции растет прямо пропорционально его концентрации, при высоких концентрациях  не зависит от нее. Максимальной скорости реакции можно достичь в случае насыщения активных центров фермента субстратом.

 

Ингибирование ферментов. Обратимое и необратимое ингибирование. Конкурентное и

Неконкурентное торможение.

Ингибитор – это вещество, вызывающее специфическое снижение активности фермента.

По прочности связывания ингибитора с ферментом ингибиторы делят на:

1)Необратимые ингибиторы прочно связаны и разрушают функциональные группы молекулы фермента, которые необходимы для проявления его каталитической активности. Хлорофос, зарин, зоман и др. фосфорорганические соединения связываются с активным центром холинэстеразы. В результате происходит фосфорилирование каталитических групп активного центра фермента. В следствии молекулы фермента, связанные с ингибитором, не могут связываться с субстратом и наступает тяжелое отравление.

2)Обратимые игнибиторы, напр, прозерин для холинэстеразы. Обратимое ингибирование зависит от концентрации субстрата и ингибитора и снимается избытком субстрата.

По механизму действия выделяют: 1) Конкурентное (изостерическое) ингибирование – это торможение ферментативной реакции, вызванное связыванием ингибитора с активным центром фермента. При этом ингибитор имеет сходство с субстратом. В процессе происходит конкуренция за активный центр: образуются фермент-субстратные и ингибитор-ферментные комплексы. Пр.: фермент холинэстераза катализирует превращение ацетилхолина в холин: (CH3)3-N-CH2-CH2-O-CO-CH3® (над стрелкой ХЭ, под – вода) CH3СOOH+(CH3)3-N-CH2-CH2-OH. Конкурентными ингибиторами явл прозерин, севин.

2) Неконкурентное ингибирование – торможение, связанное с влиянием ингибитора на каталитическое превращение, но не на связывание фермента с субстратом. В этом случае ингибитор может связываться и с активным центром (каталитический участок) и вне его. Присоединение ингибитора вне активного центра приводит к изменению конформации (третичной структуры) белка, вследствие чего изменяется конформация активного центра. К ним относят:- цианиды. Они связываются с атомом железа в цитохромоксидазе и в результате этого фермент теряет свою активность, а т.к. это фермент дыхательной цепи, то нарушается дыхание клеток и они гибнут.- ионы тяжёлых металлов и их органические соединения (Hg, Pb и др.). Соединяются с различными SH-группами. - ряд фармакологических средств, которые должны поражать ферменты злокачественных клеток. 3) Субстратное ингибирование(бесконкурентное) – торможение ферментативной реакции, вызванное избытком субстрата. Происходит в результате образования фермент-субстратного комплекса, неспособного подвергаться каталитическому превращению.