Властивості ферментів

Біологічні каталізатори мають властивості:

1. Всі ферменти представляють собою глобулярні білки(єдиним виключенням з цього положення є виявлення у молекули пре-рРНК ферментативної активності, що отримала назву рибозима, яка каталізує самосплайсінг);

2. Збільшують швидкість реакції, але самі в ній не витрачаються (зараз доведено, що деякі ферменти в кінці хімічної реакції піддаються модифікації і навіть розпаду, а не вивільняються у незмінному вигляді, як постулював Міхаеліс); звільнюючись, ферменти можуть знову реагувати з новими молекулами субстрату;

3. Їх присутність не впливає ні на природу, ні на властивості кінцевого продукту реакції;

4. Дуже мала кількість ферменту викликає перетворення великої кількості субстрату. Наприклад, одна молекула ферменту реніну, що міститься в слизовій оболонці шлунку теляти, створожує близько 10⁶ молекул казеїногену молока за 10 хвилин при 37⁰С;

5. Активність ферментів. Швидкість ферментативної реакції визначається кількістю речовин, які прореагували за одиницю часу при заданих умовах. Активність ферменту може бути виражена в різних одиницях. Часто активність визначають за кількістю субстрату, який прореагував за одиницю часу, або за кількістю продуктів, що утворились за цей час. Частіше активність ферментів виражають в каталах.

Катал - це одиниця ферментативної активності, що відповідає кількості каталізатора, здатного перетворити 1 моль субстрату у продукт за 1 с. Оскільки одиниця ферментативної активності в 1 катал (1 кат), що відповідає швидкості реакції 1 моль/с, малоймовірна(перетворення йдуть з набагато меншою швидкістю), каталітичну активність виражають в мікрокаталах (мккат), нанокаталах (нкат) та пікокаталах (пкат).

Так, якщо активність ферменту становить 2 мккат, це значить, що у пробі міститься така кількість ферменту, яка може здійснити перетворення 2 мкмоль субстрату за 1 с.

Міжнародна одиниця активності (МО) – кількість ферменту, що каталізує перетворення 1 мкмоль субстрату за 1 хв.

Міжнародна одиниця активності і катал пов’язані між собою рівнянням:

1 кат = 6 ^. 10⁷ МО; 1 МО = 16,67 нкат

Число одиниць ферменту, яка припадає на 1 мг білка ферментного препарату, називається питомою активністю.

Молекулярна активність ферменту - це кількість молекул субстрату, яка перетворюється за 1 хв однією молекулою ферменту.

Активність у каталах використовують для порівняння активності різних препаратів одного й того ж ферменту, а для порівняння активності різних ферментів використовують молекулярну активність.

Якщо у препараті ферменту визначено вміст білка, то розраховують питому активність ферментного препарату, яка виражається числом одиниць активності (кат або МО) на 1 мг білка.

В харчовій промисловості використовують свої одиниці активності, активність називають здатністю: амілолітична здатність (така кількість ферменту, яка каталізує розщеплення 1 г розчинного крохмалю до декстринів, які не забарвлюються йодом за 1 год при 30⁰С), протеолітична активність (кількість ферменту, необхідна для утворення 1 мг амінного азоту з білка за 1 годину) тощо.

6. Специфічність. Ця властивість різко відрізняє їх від неорганічних каталізаторів. Так, платина та паладій можуть каталізувати відновлення десятків тисяч сполук. Ферменти ж мають дуже високу специфічність. В залежності від механізму дії розрізняють ферменти з абсолютною, груповою та стереохімічною специфічністю.

Абсолютна - характерна для ферментів, які каталізують лише одну реакцію і діють на один точно визначений субстрат. Наприклад, уреаза діє лише на сечовину і не діє на похідні сечовини, напр. метилсечовину; аргіназа, розщепляє аргінін.

Абсолютно групова специфічність– здатність ферментів діяти на певний тип хімічного звязку, утворений певними радікалами (атомними групами). Так, пепсин гідролітично розщеплює пептидний звязок, утворений аміногрупами тирозину та фенілаланіну; карбоксипептидаза відщеплює в пептидах з С-кінця майже всі амінокислоти; мальтаза гідролізує всі субстрати, до складу яких входить a–глікозидний звязок.

Відносно групова специфічність (специфічність за типом звязку) – здатність ферменту діяти на певний тип хімічного звязку, утворений радікалами будь-якої хімічної будови. До таких ферментів належать ліпази та естерази, що розщеплюють не тільки різні триацилгліцериди, а й ді- та моноацилгліцериди та інші складні ефіри.

Оптична або стереохімічна специфічність – здатність ферменту діяти лише на одину стереоізомерну форму субстрату. Так, b-Д-глюкозооксидаза, діє лише на b-Д-глюкозу; L-оксидаза перетворює тільки L-амінокислоти.

7. Лабільність дії ферментів - залежність активності ферментів від температури, рН, концентрації субстрату і ферменту, вологості, окисно-відновного потенціалу, наявності активаторів та інгібіторів.

Вплив температури.

Швидкість ферментативної реакції підвищується в два рази при підвищенні температури на кожні 10⁰С в межах 0 – 40 ⁰С. З підвищенням температури рух молекул прискорюється, і у молекул реагуючих речовин виявляється більше шансів зіштовхнутись один з одним. Збільшується, відповідно, і імовірність того, що реакція між ними відбудеться. Температура, що забезпечує найбільшу активність, називається оптимальною. За межами цього рівня швидкість ферментативної реакції знижується внаслідок руйнації вторинної та третинної структур ферменту, тобто внаслідок денатурації. При 80⁰С майже всі ферменти втрачають свою активність (виключенням є фермент м’язової тканини - міокіназа, яка витримує нагрівання до 100⁰С).

Коли температура наближається до точки замерзання, ферменти інактивуються, але денатурація при цьому не відбувається. З підвищенням температури, їх каталітична активність знову відновлюється.

Оптимальною температурою для ферментів тваринного походження є 37 - 50⁰С, рослинного - 40 - 60⁰С.

Поиск по сайту: