Основи на Biochemistry
Hered стандартни условия за проява на ензимна активност: температура 25 ° С, оптимално рН, и най-важното, пълно насищане на ензима субстрат. Скоростта на ензимната реакция, както е измерена в съответствие със следните условия, и са наречени V означават максималната скорост на ензима реакция. Тя се определя от ензим концентрация и разлагане постоянна скорост на ензима продукт: V = к + 2 \ Г] -
Скоростта на ензимната реакция, наблюдавана в отсъствие, о означават пълно насищане на ензима субстрат. Това е във всеки един момент, пропорционален на концентрацията на ензим-субстрат комплекс: V = к + 2 [ES
\. Тъй [? S] = = * к + 1 [5], К + 1lk-L = L / K "т. Е.
По този начин, се наблюдава степента на ензимна реакция зависи от концентрацията на ензим и субстрат и афинитет. Числено равно Km от концентрацията на субстрат (в мола на литър), в които V е 1 / 2К (фиг. 48). около 1 до 2 OFI ал ензимни и субстратна концентрация
субстратна концентрация [Sh покривни обикновено се изразява в микромола на литър.
Въпреки това, тъй като точното молекулно тегло и броя на повечето ензими катализатор (активни) центрове в молекулата са известни, се използва конвенционален метод за представяне на абсолютната количеството ензим. За единица lyu-
Фиг. 48. Зависимост на ензимната скорост на реакцията на концентрацията на субстрата при постоянна концентрация на ензим
При достигане на състояние насищане на ензимен субстрат на степента на ензимна реакция достига максимална стойност V и кривата се простира успоредно на абсциса оса
ензимът Бог (означен в Руски. и в него. Е, и в английски. FR. Ital. и App. U), като сумата, която при стандартните условия катализира превръщането на 1 микромол субстрат в 1 минута. Тази стойност (1 мкмола / мин) е единица ензимна активност. Този стандарт система означава количество на ензима е въведена през 1961 г. от Комисията по Ензимите на Международния съюз по биохимия и твърдо установени в ензимология. Тя се използва и днес. Както бе споменато по-горе, съгласно тази система, степента на ензимна реакция, изразена като броя на микромола субстратен превърнати до 1 минута.
През 1972 г. във връзка с прехода към нивото на експресия на биокаталитични трансформации в мола субстрат превръща в продължение на 1 S, беше предложено да се замени старите, неназовани единици на ензимна активност (F или U) влизат нов блок-катал (кът-символ), показателни за броя на ензим, способен на 1 за да се осигури превръщането на 1 мол на субстрата (при стандартни условия). Тъй като устройството на ензимната активност в една категория, съответстваща на скоростта на реакцията на 1 мол / и, малко реално (преобразуване са много по-ниска честота), каталитичната активност на новите системи единици изразена mikrokatalah (mkkat) nanokatalah (nkat) и pikokatalah (pkat) , които съответстват на реакции при скорост микромола нано мола и пикомола в секунда, съответно. Старият единица (Е или U) е равна на 16.67 nkat. През следващите няколко години предлагаме на прехода към изразяването на ензимната активност в катодната.
Ако е известно колко активни центрове в молекулата на ензима, нейната активност се характеризира с броя на субстратните молекули превърнати чрез единична активна център. Така молекулна активност каталаза е 5 Mill. Има предвид, че активността на неговия каталитичен център (в тяхната молекула каталаза 4) е само един Mill. 250,000. Н202 молекули.
Като протеини, ензими имат всичките им свойства. Въпреки това, биокатализатори имат редица специфични качества, също произтича от тяхната протеин природата. Тези качества отличават ензими от конвенционални катализатори. Те включват ензими thermolability, зависимостта на действията на стойността на рН, специфичност, и накрая, податливостта на влиянието на активатори и инхибитори.
Thermolability ензими се дължи на факта, че температурата, от една страна, действа върху протеиновата част на ензима, което води до твърде високи стойности на протеин денатурация и намаляване на каталитична функция,
Фиг. 49. Ефект на температурата на фиг. 50. Ефект на рН на AK-
ензимна активност (ензим обяснение ефективност
От друга страна, тя влияе на скоростта на реакцията на образуване на ензим-субстрат комплекс, и всички последващи етапи на превръщане на субстрата, което води до повишаване на катализа.
Зависимостта на каталитичната активност на ензима се експресира от типичната температура крива (фиг. 49). Поради естеството на кривата показва, че до определена температура стойност (средно 50 ° С) се увеличава каталитичната активност, и на всеки 10 ° С за около 2 пъти повишена скорост на превръщане на субстрата. В същото време постепенно увеличаване на количеството на ензима инактивирана чрез денатуриране на протеин част от него. увеличава рязко и, въпреки че скоростта на реакции на превръщане на субстрата продължи да нараства, ензимната активност се изразява количество субстрат превръща попада при температура над 50 ° С, денатуриране ензимен протеин.
Подробни изследвания на растежа на ензимната активност с повишаване на температурата, проведени наскоро е показано по-комплексен характер на тази зависимост от по-горе, в много случаи не отговарят на правилото удвояване активност за всяка 10 ° С, главно поради постепенно нарастващи конформационни промени в молекулата ензим.
Температурата, при която каталитичната активност на ензима е максимална, се нарича температура оптимално.
оптимума на температурата за различни ензими варира. По принцип за животински ензими тя е между 40 и 50 ° С, и растително-между 50 и 60 ° С. Въпреки това, ензимите имат температура оптимално по-висока, например папаин (ензим от растителен произход, което ускорява хидролиза на протеина) оптимално е при 80 ° с в същото време, каталаза (ензим, който ускорява разлагането на Н202 и Н20 до 02) действие оптимална температура е между 0 и 10 ° с, докато при по-високи температури има енергично окисление и инактивиране на ензима.
стойността на рН зависимостта на активността на ензима е създаден преди повече от 50 години. има оптимална стойност на рН, при която проявява максимална активност за всеки ензим. Повечето ензими имат максимална активност при рН зона близо до неутралната точка. В силно киселинни или силно алкални условия работи добре само някои ензими (Таблица. 10).
Оптималните стойности на рН за някои ензими
Символи катализирана реакция
Липаза (от рицинови семена)
протеин хидролиза на хидролизата на мазнини "карбамид" протеин "аргинин
Преход към по-голяма или по-малка (в сравнение с оптималната) концентрация на водородни йони се придружава от повече или по-малко равномерно намаляване на ензимната активност. Фиг. 50 показва кривата експресиращи типичен зависимостта на каталитичното действие на ензима на рН.
Ефект на концентрацията на водородните йони на каталитичната активност на ензима е изложена в неговия активен център. В различни стойности на рН в реакционната среда активен център може да бъде по-слаба или по-силен йонизиран, повече или по-малко пресява нейните съседни фрагменти на полипептидната верига на протеиновата част на ензима, и така нататък. Н. В допълнение, рН засяга степента на субстрат йонизация, ензим-субстрат комплекс, и реакционни продукти има голямо влияние върху състоянието на ензима, определяне съотношението си на катионни и анионни центрове, което се отразява на третичната структура на молекулата на протеин. Последното обстоятелство е особено забележително, както е определено третична структура на ензимен протеин, необходим за образуването на ензим-субстрат комплекс.
Специфична характеристика, един от най-забележителните свойства на ензимите. Това свойство ги открити в миналия век, когато се наблюдава, че са много близки по структура на веществото конфигурационни изомери на (а- и Р-метилглюкозид) разцепва при връзката етер два напълно различни ензими:
По този начин, ензимите могат да се разграничат химични съединения се различават един от друг много малки конструктивни части, като например пространственото подреждане на метокси радикал и водороден атом в 1-т метилглюкозид въглероден атом молекула.
В фигуративен израз, често се използва в биохимичната литература, ензимен разтвор на субстрата, като ключ към ключалката. Като цяло добре познати Е. Фишер е формулирана в 1894 се основава на ред, че спецификата на стриктното спазване на ензим предварително определена геометрична структура на субстрата и активния център на ензима.
През 50-те години на нашия век се заменя със статично представяне на хипотезата за индуцирана Е. Koshland съгласно субстрат и ензим.
а-метилглюкозид (ензим хидролизира естерната връзка на малц)
метил Xn на Ю kozid (хидролиза на ензима семена естерна връзка
Същността на това се свежда до това, че пространствената съответствието на структурата на субстрата и активното място на ензима се създава в момента на тяхното взаимодействие една с друга, което може да се изрази с формулата "ръкавица страна". Където подложката има някои основата валентните връзки и по този начин се получава за по-нататъшна модификация катализатор и в молекулата на ензим, се появяват конформационни промени. Koshland хипотеза основава на предположението, че гъвкавостта на ензим активен център, и обясни задоволително intibirovanie активиране на ензимната активност и регулиране на тяхната активност, когато са изложени на различни фактори. По-специално, конформационни промени в ензима по време на промени в неговата активност в сравнение с D. Koshland вибрации уеб когато удари екстракция (субстрат), като по този начин се подчертава изключителната нестабилност на структурата на ензима по време на каталитичен случай.
В момента хипотеза Koshland постепенно заменени от topochemical спазването на хипотеза. Поддържане на разпоредбите на взаимодействие хипотеза индуцирано регулиране на субстрат и ензим, той определя внимание на факта, че специфичността на действие на ензимите се дължи предимно на разпознаване на частта от субстрат, който не се променя по време на катализа. Между тази част на точката на субстрат и ензим субстрат център, съществуват множество хидрофобни взаимодействия и водородни връзки.
Няма съмнение, че специфичността на ензимите се дължи предимно на съвпадението на пространствени конфигурации на субстрата на ензима и центъра на субстрата. Очевидно, само когато съвпадение е доста пълно, той може да образува ензим-субстрат комплекс и, следователно, за да започне процеса на ензимната катализа. Изясняване на третичната структура на някои протеини, ензими, напълно оправдано тази цел. По този начин, в молекулата на лизозим (ензим, който ускорява хидролиза на гликозидни връзки в полизахаридите бактериални клетъчна стена) вдлъбнатина (GAP) (вж. Фиг. 34) се открива за субстрат връзка. В тази вдлъбнатина плътно субстрата молекула дължина част на шест единици:
Остатък остатък N-ацетил-N-ацетил-glyukoymina muraminovoy киселина
Останалата част от молекулата на субстрат, състояща се от няколко стотин остатъци на амино захари или техни производни, остава свободен. Не само цялостната форма на процепа в молекулата на лизозим съответства на параметрите, включени в него на субстрата част, но също така и разположението на отделните аминокиселинни остатъци в субстрата на този ензим център точно съгласен с поставянето на някои атоми и атомни групи в молекулата на субстрат. Това се дължи на тези радикали и водородни свързващи групи са затворени между лизозим и образуване полизахарид време на ензим-субстрат комплекс (таблица. 11).
Multipoint взаимодействие фрагмент молекула на полизахарида на клетъчна стена от бактерии с лизозим
Писмо наименования polisaharndlyh единици Брой връзки и слабите взаимодействия асоциация енергетиката, кДж / мол
водород Ван дер Ваалс А. 07 януари 7,5-9,6
Едновременно с радикали каталитичен център (Asp и Glu остатъци, заемащи в полипептидната верига на лизозим 35-та и 52-та позиции, съответно) е разположен гликозидна връзка, разположена между пръстени D и Е на субстрата и катализатора определя акт:
Свързани статии