Активність ферментів

МЕХАНІЗМ ДІЇ ФЕРМЕНТІВ.

Вивчення механізму дії ферментів є однією з найбільш важливих і складних проблем ензимології.

Більшість дослідників вважають, що механізм дії ферментів у процесах каталізу тих чи інших реакцій пов’язаний з утворенням фермент – субстратних комплексів. За цих умов фермент змінює молекулу субстрату так, що енергія, яку необхідно прикласти для переведення в активний стан, значно зменшується.

При взаємодії ферменту з субстратом між ними можуть утворюватися різні типи зв’язків: іонний, водневі і гідрофобні.

Зв’язування ферменту з субстратом здійснюється в основному через активний центр. В ході ферментативної реакції фермент (Е) взаємодіє з субстратом (S) утворюючи ферментно - субстратний комплекс (ЕS) в складі якого і відбувається активація субстрату. Процес включає кілька стадій:

- взаємодія ферменту з субстратом

Е + S → Е S

- активація субстрату у складі фермент - субстратного комплексу, ця активація Е S→Е S٭ здійснюється 2 шляхами:

а) деформація зв’язків, в ході якої відбувається їх розтягування і зміна валентних кутів. Ці деформації зв’язків створюються в молекулах напруження, внаслідок чого роблять зв’язки дуже не міцними, що полегшує їх перетворення.

б) шляхом зміни в розподілі електронної густини, як в молекулі субстрату, так і в молекулі ферменту, що веде до зміни поляризації зв’язків і значної поляризації окремих з них. Ці два фактори відіграють вирішальну роль в процесі активації субстрату і зниження енергії активації.

- перетворення активованого субстрату на поверхні ферменту, внаслідок чого утворюється комплекс ферменту і продукти реакції:

Е S → Е Р

- відокремлення продукту реакції із поверхні ферменту:

Е Р → Е + Р

Е – фермент, Р – продукт реакції.

Необхідно відмітити, що найшвидше реакція відбувається на першому етапі. Низька енергія активації свідчить про те, що в первинному комплексі фермент і субстрат зв’язуються за рахунок слабких типів зв’язку. На другому етапі перетворення молекул субстрату відбувається з розривом і утворенням ковалентних зв’язків. На цьому етапі фермент змінює молекулу субстрату так, що міцність окремих хімічних зв’язків зменшується, в результаті чого знижується енергія активації і реакція відбувається з великою швидкістю. Основна роль в механізмі ферментативного каталізу належить фермент-субстратному комплексі.

Характерною особливістю дії ферментів є їх висока каталітична активність. Вона значно вища, ніж неорганічних каталізаторів.

Активність ферментів характеризується швидкістю хімічних реакцій, які вони каталізують і виражається в одиницях, які називаються каталами (скорочено кат.). Катал – це каталітична активність, яка здійснює хімічне перетворення 1 моль субстрату за 1 сек.

Дата добавления: 2014-01-07