Влияние концентрации фермента на скорость ферментативной реакции

Концентрация фермента оказывает существенное влияние на скорость ферментативной реакции. При насыщающей концентрации субстрата, обеспечивающей V_mov, начальная скорость ферментативной реакции будет, в первую очередь, зависеть от концентрации фермента. Эта зависимость прямопропорциональная, что свидетельствует о том, что начальная ско­рость является мерой количества фермента. Графи­чески это представлено на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Влияние концентрации фермента [Е] на ско­рость ферментативной реакции (V₀)

В)Влияние температуры на активность ферментов. Общий вид кривой, ха­рактеризующей влияние температуры на активность фермента, можно представить в виде графика (см. рис. 8.6).

Оптимальная температура, при ко­торой наблюдается максимальная ак­тивность, для большинства ферментов находится в пределах 37—50°С, но не­которые ферменты имеют температур­ный оптимум за пределами этой зоны.

Влияние температуры на актив­ность фермента, которое может быть легко изучено экспериментально, имеет очень сложный характер, так как обусловлено целым рядом факторов, а именно: — влиянием температуры на скорость расщепления комплекса ES на свобод-

ный фермент и продукт реакции, т. е. на константу скорости реакции к₊₂;

_— влиянием температуры на сродство фермента к субстрату,

—влиянием на теплоту ионизации, а, следовательно, на процессы иони­-
зации всех компонентов реакции: самого фермента, субстрата, про­
межуточных и конечных продуктов реакции;

—влиянием на образование таких соединений, как «фермент—актива­
тор» или «фермент—ингибитор»;

—влиянием на процесс денатурации ферментного белка.

Термостабильность фермента складывается как бы из двух критери­ев: величины температуры и времени ее воздействия на фермент. Кроме того, на термостабильность различных ферментов могут оказывать вли­яние и такие факторы, как рН среды, ее солевой состав, защитное дей­ствие субстрата.

Влияние рН на активность ферментов. Для каждого фермента харак­терна определенная узкая область значений рН, при которой он прояв­ляет максимальную активность (см. рис. 8.7).

рН влияет на состояние ионизации активного центра фер­мента, ход представленных кривых будет зависеть и от других факторов. В частности, изменение рН среды изменяет состояние ионизации суб­страта (если это заряженное вещество), комплексов ES и ЕР, в некото­рых, например, окислительно-восстановительных реакциях, ионы Н⁺ сами могут принимать участие в реакции; помимо этого, скорость дена­турации ферментативного белка зависит от рН.

При экспериментальном изучении активности фермента от рН сле­дует помнить, что рН-оптимум зависит от состава среды (от природы ис­пользуемого буфера); оптимумы рН прямой и обратной реакции могут быть совершенно различными; при действии одного и того же фермента на различные субстраты рН-оптимумы также могут быть различными. Кроме понятия оптимума рН, очень важным является понятие рН-стабильности. Это тот диапазон рН, при котором фермент или фермента­тивный препарат сохраняет свою активность в течение определенного периода времени. рН-Стабильность также зависит от ряда факторов, сре­ди которых, кроме уже названных, форма ферментного препарата, сте­пень его очистки и др.

где k — константа скорости реакции; Т — абсолютная температура, °К; Е — энергия актива­ции; R — универсальная газовая постоянная.