Концентрация фермента и субстрата

Одним из наиболее существенных факторов, определяющих скорость ферментативной реакции, является концентрация субстрата (или субстратов) и продукта (продуктов).

При постоянной концентрации фермента скорость реакции постепенно увеличивается, достигая определенного максимума, когда дальнейшее увеличение количества субстрата практически не оказывает влияния на скорость ферментативной реакции.

В таких случаях принято считать, что субстрат находится в избытке, а фермент полностью насыщен, т.е. все молекулы фермента связаны с субстратом.

Ограничивающим скорость реакции фактором в последнем случае становится концентрация фермента.

Существующая линейная зависимость между этими величинами, когда скорость реакции прямо пропорциональна количеству присутствующего фермента, справедлива только в определенных условиях, например, в начальный период ферментативной реакции, т.к. в этот период не происходит обратной реакции, а концентрация продукта оказывается недостаточной для обратимости реакции.

Именно в этом случае начальная скорость реакции будет пропорциональна концентрации фермента.

Фермент при взаимодействии с субстратом образует фермент-субстратный комплекс, который подвергается распаду на продукт и свободный фермент.

E + S ES E + P

Если упростить это уравнение E + S E + P, то в уравнениях для скоростей прямой и обратной реакций обязательным компонентом является концентрация фермента

u₁ = [Е] ^х [S] и u₂ = [Е] ^х [Р]

Однако в уравнениях для константы равновесия концентрация фермента не имеет значения, т.к. константа равновесия ферментативной реакции не зависит от концентрации фермента.

Кр = [Е] х [Р] = [Р]

[Е] х [S] [S]

Скорость ферментативной реакции, как и активность фермента, в значительной степени определяется также присутствием в среде активаторов и ингибиторов: первые повышают скорость реакции, а вторые тормозят эту реакцию.

Активирующее влияние на скорость ферментативной реакции оказывают разнообразные вещества органической и неорганической природы.

Так, HCl активирует действие пепсина желудочного сока; желчные кислоты повышают активность панкреатической липазы; некоторые тканевые ферменты (оксидоредуктазы, аргиназа), растительная протеиназа и др. в значительной степени активируются соединениями, содержащими свободные SH-группы (глутатион, цистеин), а ряд ферментов – также витамином С.

Особенно часто активаторами выступают ионы двухвалентных и, реже, одновалентных металлов.

Получены доказательства, что около четверти всех известных ферментов для проявления полной каталитической активности нуждаются в присутствии металлов. Многие ферменты вообще не активны в отсутствие металлов.

Так, при удалении цинка угольная ангидраза (карбоангидраза), катализирующая биосинтез и распад Н₂СО₃, практически теряет свою ферментативную активность; более того, цинк при этом не может быть заменен никаким другим металлом.

Известны ферменты, действие которых активируется ионами нескольких металлов; в частности, енолаза активируется Mg²⁺, Mn²⁺, К⁺.

Дата добавления: 2014-10-17