Концентрация фермента и субстрата

РН

Умеренные изменения рН оказывают влияние на ионное состояние фермента и субстрата. Как показывают измерения ферментативной активности при различных рН, оптимум активности для разных ферментов находится в широких пределах рН.

Однако большая часть ферментов организма человека имеет оптимум рН, близкий к нейтральному, совпадающий с физиологическим значением рН.

Фермент	Оптимальное значение рН
Пепсин	1,5-2
Каталаза	6,8-7
Уреаза	6,8-7,2
Трипсин	6,5-7,5
Аргиназа	9,5-9,9

Зависимость активности от рН определяется следующими факторами.

1. денатурацией фермента при очень высоких или низких рН

2. изменением величины заряда молекул субстрата или фермента. Активность фермента может изменяться в результате изменений либо его структуры, либо заряда функциональных остатков, участвующих в катализе или связывании субстрата. Для примера рассмотрим взаимодействие «-» фермента (Е) с «+» субстратом (SH).

Е^- + SH⁺ Е-SH

При низких рН происходит протонирование Е^-

Е^- + H⁺ ЕH

При высоких рН – депротонирование субстрата

SH⁺ S + H⁺

Поскольку взаимодействовать друг с другом могут только Е^- и SH⁺, при крайних значениях рН эффективная концентрация Е^- и SH⁺ будет низкой, что приведет к снижению скорости реакции. И только в области, выделенной двойной штриховкой, в нужном ионном состоянии находятся одновременно и Е, и S, а максимальной концентрации они достигают в точке Х.

Скорость любой ферментативной реакции непосредственно зависит от концентрации 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.

Если упростить это уравнение

то в уравнениях для скоростей прямой и обратной реакций обязательным компонентом является концентрация фермента

Однако в уравнениях для константы равновесия концентрация фермента не имеет значения

Как видно, константа равновесия ферментативной реакции не зависит от концентрации фермента.

Дата добавления: 2014-01-06