Зависимость скорости ферментативных реакций от температуры, рН, концентраций фермента и субстрата. Единицы измерения активности и количества ферментов
Зависимость активности ферментов (скорости реакции) от температуры описывается колоколообразной кривой с максимумом скорости при значениях оптимальной температуры для данного фермента
При повышении температуры на каждые 10 °С скорость увеличивается примерно вдвое (правило Вант-Гоф-фа). Однако для ферментативных реакций это правило справедливо лишь в области низких температур — до 50-60 °С. При более высоких температурах ускоряется денатурация фермента, что означает уменьшение его количества; соответственно снижается и скорость реакции. При 80-90 °С большинство ферментов денатурируется практически мгновенно. Количественное определение ферментов рекомендуется проводить при 25 °С.
При понижении температуры активность ферментов понижается
Для каждого фермента существует определенный узкий интервал рН среды, который является оптимальным для проявления его высшей активности
Изменение рН приводит к изменению степени ионизации ионогенных групп в активном центре, а это влияет на сродство субстрата к активному центру и на каталитический механизм. Кроме того, изменение ионизации белка (не только в области активного центра) вызывает конформационные изменения молекулы фермента.существует некоторое оптимальное состояние ионизации фермента, обеспечивающее наилучшее соединение с субстратом и катализ реакции. Оптимум рН для большинства ферментов лежит в пределах от 6 до 8. Однако есть и исключения: например, пепсин наиболее активен при рН
При увеличении количества молекул фермента скорость реакции возрастает непрерывно и прямо пропорционально количеству фермента, т.к. большее количество молекул фермента производит большее число молекул продукта
2. Количественное определение ферментов проводят при оптимальном для данного фермента рН.
По мере увеличения времени инкубации скорость реакции снижается. Это может происходить вследствие уменьшения концентрации субстрата, увеличения скорости обратной реакции (в результате накопления продукта прямой реакции), ингибирования фермента продуктом реакции, денатурации фермента.
При увеличении количества субстрата начальная скорость возрастает. Когда фермент становится полностью насыщенным субстратом, т.е. происходит максимально возможное при данной концентрации фермента формирование фермент-субстратного комплекса, наблюдают наибольшую скорость образования продукта. Дальнейшее повышение концентрации субстрата не приводит к увеличению образования продукта, т.е. скорость реакции не возрастает.
Для определения количества фермента в практике пользуются условными величинами, характеризующими активность фермента: одна международная ед. активности (МЕ) соответствует такому количесву фермента,которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата за 1 мин при оптимальных условиях проведеия ферментативной реации. Оптимальные условия индивидуальны для каждого фермента и зависят от температы среды,pH раствора,при отсутсвии активаторов и ингибиторов.
В медицинской практике для оценки активности ферментов используют международные единицы активности .Для оценки количества молекул фермента среди других белков данной ткани определяют удельную активность фермента численно равную количеству единиц активности фермента в образце ткани, деленному на массу белка в ткани.
Количество молекул фермента:
