В. Укажите основную причину изменения активности фермента.

А. Аргиназа – это фермент орнитинового цикла, катализирующий реакцию распада аргинина на мочевину и орнитин. Это последняя реакция орнитинового цикла, которая идет только в печени.

Орнитиновый цикл (или цикл Кребса-Гензелейта) способствует превращению азота аминокислот в мочевину, которая экскретируется почками и это предотвращает накопление токсичного для организма аммиака. Мочевина - основной конечный продукт азотистого обмена, в составе которого выделяется до 90% всего выводимого азота. Экскреция мочевины в норме составляет – 25 г в сутки. При повышении количества потребляемых с пищей белков экскреция мочевины увеличивается. Мочевина синтезируется только в печени. Поражение печени и нарушение синтеза мочевины приводят к  повышению содержания в крови и тканях аммиака и аминокислот (в первую очередь глутамина и аланина)

Б. При отклонении pH среды и t от оптимальных значений активность аргиназы снижается. Оптимум рн для аргиназы 9,5 – 10,0 (Но рН-оптимум

аргиназы лежит в сильнощелочной зоне (около 10,0); такой среды нет в клетках печени, следовательно, in vivo аргиназа функционирует,  не в своей оптимальной зоне рН среды.)

Влияние изменений рН среды на молекулу фермента заключается в воздействии на состояние и степень

ионизации кислотных и основных групп (в частности, СООН-группы дикарбоновых аминокислот, SH-группы цистеина, имидазольного азота гистидина, NH2-группы лизина и др.). При резких сдвигах от оптимума рН среды ферменты могут подвергаться конформационным изменениям, приводящим к потере активности вследствие денатурации или изменения заряда молекулы фермента. При разных значениях рН среды активный центр

может находиться в частично ионизированной или неионизированной форме, что сказывается на третичной структуре белка и соответственно на формировании активного фермент-субстратного комплекса. Имеет значение, состояние ионизации субстратов и кофакторов.

Для большинства ферментов человека оптимальна температура 37-38 С. При увеличении температуры до 70 градусов произойдет денатурация: разрушение слабых связей, стабилизирующих третичную и вторичную структуры белка; разворачивание ППЦ, разрушение активного центра фермента, потеря активности.

В. При повышении t°C более 50^○ происходит разрыв слабых связей в молекуле фермента, изменяется конформация фермента, начинается его денатурация(денатурация белкоовой молекулы). Снижение pH до 5 вызывает изменение ионизации функциональных групп фермента и субстрата, изменяются их заряд и конформация.

Почти все ферменты термолабильны. Повышение температуры на 10° увеличивает скорость химических реакций в 2 раза, такое соотношение сохраняется до определенной температуры (37°—45°С), дальнейшее повышение будет вызывать торможение скорости реакции

Температура, при которой ферменты обладают максимальной активностью, называется температурным оптимумом. При снижении температуры ниже оптимальной или повышение температуры выше 45С у ферментов наблюдается инактивация. Раличают обратимую инактивацию, когда фермент способен восстановить свою активность, если он опять окажется в режиме оптимальной температуры. Это наблюдается при понижении температуры.

Влияние высокой температуры на активность фермента фермента и субстрата друг с другом, начинается быстрое снижение скорости ферментативной реакции, а затем наблюдается ее полное прекращение. Это объясняется прежде всего происходящей денатурацией ферментного белка, в результате которой нарушается пространственная структурная организация молекул фермента, вследствие чего разрушается структура активного центра фермента. Наиболее чувствительными к повышению температуры являются водородные связи и гидрофобные взаимодействия.

Влияние pH среды на ферментативную активность обусловлено в первую очередь ионизацией фермента. Изменение реакции среды вызывает изменение степени диссоциации и протонирования раз-

 

личных химических групп молекулы ферментного белка и, следовательно, ее суммарного заряда, что влечет за собой изменение конформации полипептидной цепи. Это сказывается на способности фермента присоединять субстрат. Особенно сильное влияние на этот процесс оказывает изменение заряда химических групп, расположенных в активном центре фермента.

37

В представленной ниже схеме ферментативной реакции римскими цифрами обозначены основные этапы катализа ( - изменение конформации):

I    II    III

E+S  ES  ES*  P+E