Скорость ферментативных реакций. Факторы, влияющие на скорость ферментативных реакций

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 03.04.2025

Скорость ферментативной реакции определяется количеством вещества, превращающимся в единицу времени, и зависит от температу­ры, рН среды, концентрации субстрата и фермента.

Скорость ферментативной реакции является мерой активности фермента. Активность фермента можно измерить только косвенно: по количеству превращаемого субстрата или получаемого продукта реакции в единицу времени.

Влияние температуры на активность ферментов

Зависимость каталитической активности от температуры (термолабильность) для большинства ферментов выражается типичной кривой, представленной на рис.16.

Скорость ферментативных реакций, как и любых других, при повышении температуры на каждые 10 °С увеличивается примерно в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа), но это правило справедливо лишь в облас­ти температур до 50-60°С. При температуре выше 50°С начинается де­натурация фермента, что означает уменьшение его количества и соот­ветственно снижается скорость реакции. При температурах 80-100°С почти все ферменты утрачивают свою активность (исключение состав­ляет только один фермент мышечной ткани - миокиназа, который вы­держивает нагревание до 100°С). Оптимальной для действия ферментов животного происхождения является температура 40-50°С, а для расти­тельного - 50-60°С. Однако есть ферменты с более высокими оптималь­ными температурами, например, у папаина (фермента растительного происхождения, ускоряющего гидролиз белка) он равен 80°С. В то же время у каталазы (фермента, ускоряющего распад перекиси водорода до воды и О₂ ) оптимальная температура действия находится между 0 и 10°С, а при более высоких температурах происходит инактивация фер­ментов. При температурах 0°С и ниже большинство ферментов не раз­рушается, но их активность стремится к нулю.

Свойство термолабильности ферментов имеет важное значение для понимания процессов жизнедеятельности. При снижении температуры некоторые животные впадают в состояние спячки или анабиоза. При этом скорость ферментативных процессов уменьшается, что снижа­ет расход накопленных организмом питательных веществ и замедляет обмен веществ. Искусственное охлаждение организма (гибернация) ис­пользуется в клинике для проведения хирургических операций.

Влияние рН на активность ферментов

Зависимость скорости ферментативной реакции от концентра­ции водородных ионов носит колоколообразный характер. Ка­ждый фермент имеет свой оптимум рН среды, при которой он макси­мально активен. Большинство ферментов имеет максимальную актив­ность при физиологическом значении рН среды 6,0-8,0, однако некото­рые ферменты хорошо работают или в кислой (пепсин), или в щелочной (аргиназа) среде. В табл. 8 приведены оптимумы рН ряда ферментов.

Влияние изменения рН среды на молекулу фермента состоит в изменении степени ионизации кислотных и основных групп активного центра фермента, что сказывается на третичной структуре белка и со­ответственно на формировании активированного фермент-субстратного комплекса. Кроме того, имеет значение состояние ионизации субстрата и кофермента.