Ферментийн урвалын кинетик. Ферментийн урвалын хурд нь субстратын концентраци, фермент, температураас хамаарах байдал.Ферментийн ферментийн урвалын дараалал ямар байна вэ?

Ферментийн урвалын хурд нь дэд бүлгийн концентрацаас хамаарна.

давхарга Энэ хамаарал нь нарийн төвөгтэй бөгөөд зарим ферментийн хувьд параболик муруйгаар тодорхойлогддог (Зураг 29).

Зураг 29 – Ферментийн урвалын хурдны хамаарал

субстратын концентраци дээр

Параболик хамаарлын шинж чанарыг фермент нь субстраттай харилцан үйлчлэхэд фермент-субстратын цогцолбор үүсдэгтэй холбон тайлбарладаг. Эхэндээ, субстратын концентраци нэмэгдэхийн хэрээр урвалын хольц дахь фермент-субстратын цогцолборын концентраци нэмэгдэж, энэ нь урвалын хурдыг зэрэгцээ нэмэгдүүлэх замаар илэрдэг. Субстратын тодорхой концентраци (ханасан) үед урвалын хольц дахь ферментийн молекулуудын бүх идэвхтэй төвүүдийн нэг төрлийн "ханалт" үүсдэг. Ханах концентраци дахь ферментийн урвалын хурд хамгийн их болно. Урвалын хольц дахь субстратын агууламж нэмэгдэх тусам энэ нь өөрчлөгдөхгүй.

Ферментийн урвалын хурд нь субстратын концентрацаас хамаарах графикаас хоёр чухал үзүүлэлтийг тооцоолсон болно.

1. Хамгийн их урвалын хурд (Вхамгийн их). Энэ нь субстратын ханасан концентраци дахь урвалын хурдаар тодорхойлогддог. Хамгийн их хурдны утга нь ферментийн катализаторын хүчийг илэрхийлдэг. Илүү том ферментүүд В max нь илүү хүчтэй катализатор юм. Тэд нэгж хугацаанд илүү олон тооны субстратын молекулуудын хувиргалтыг хурдасгадаг. Хамгийн их хурдыг ферментийн эргэлтийн тоогоор илэрхийлнэ. Эргэлтийн тоог ферментийн нэгж хугацаанд (s -1) хувиргасан субстратын молекулуудын тоогоор тооцоолно. Ихэнх ферментүүдийн хувьд эргэлтийн тоо 10 4 дотор байдаг. Үүний зэрэгцээ ферментүүд байдаг хурдмэдэгдэхүйц их (карбангидразын хувьд 600,000) эсвэл энэ утгаас бага (химотрипсин 100).

2. Майклис тогтмол (TOм). Михаэлисын тогтмол гэдэг нь урвалын хурд хамгийн ихдээ хагас байх субстратын концентрац юм. Хэмжээ TO m нь субстраттай ферментийн ойр дотно байдлыг илэрхийлдэг. Энэ утга их байх тусам ферментийн субстраттай ойртох чадвар бага байна. TO m нь субстратын мольоор илэрхийлэгдэнэ. Тэгэхээр үнэ цэнэ TOглюкозтой харьцуулахад m нь глюкокиназын ферментийн хувьд 10 ммоль, гексокиназын хувьд 0.01 ммоль байна. Гексокиназа нь глюкокиназатай харьцуулахад глюкозтой илүү холбоотой байдаг; ижил субстратын концентрацитай үед глюкозын фосфоржилтыг илүү хурдацтай хурдасгадаг.

Ферментийн урвалын хурд нь субстратын концентрацаас хамаарах муруйг математикийн шинжилгээнд үндэслэн Л.Михаэлис, М.Ментен (1913) нар урвалын хурд хоорондын хамаарлыг үнэлэх боломжийг олгодог томьёог гаргаж авсан. хамгийн их хурд ба Михаэлисын тогтмол. Энэ нь одоогоор Михаэлис-Ментенийн тэгшитгэл гэж тодорхойлогддог.

В o = Вхамгийн их [ С]/Км + [ С],

Хаана В o - урвалын хурд, С- субстратын концентраци.

Ферментийн ерөнхий шинж чанарууд

Бүтэц, үйл ажиллагаа, эсийн доторх нутагшлын хувьд тодорхой ялгаа байгаа хэдий ч ферментүүд нь хэд хэдэн нийтлэг шинж чанартай байдаг. Эдгээрт катализаторын үйл ажиллагааны илрэлийн температур (дулааны лабиль) ба орчны рН-ээс хамаарах хамаарал, түүнчлэн субстратын өвөрмөц байдал орно.

Ферментийн онцлог шинж чанар нь дулаан шингээх чадвар. Энэ үзэгдлийг ферментийн урвалын хурдыг урвалын хольцын температуртай харьцуулсан графикаар дүрсэлж болно (Зураг 30).

Зураг 30 – Ферментийн урвалын хурдын температураас хамаарах хамаарал

урвалын орчин ( т opt - оновчтой температур; В- урвалын хурд)

Үзүүлсэн графикаас харахад 4 хэмтэй ойролцоо температурт ферментийн урвал бараг тохиолддоггүй. Энэ шалтгааны улмаас биохимийн судалгаа хийхээс өмнө биологийн объектыг тодорхой хугацаанд хүйтэнд хадгалж болно. Энэ нь хүнсний бүтээгдэхүүнийг автолизээс (өөрийгөө шингээх) хадгалах боломжийг олгодог хүйтэн юм.

Температурын өсөлт нь ферментийн урвалын хурд нэмэгдэхэд дагалддаг. Үүний шалтгаан нь субстрат ба ферментийн молекулуудын кинетик энергийг нэмэгдүүлж, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хурдыг нэмэгдүүлдэг. Үүнтэй төстэй үзэгдэл нь ферментийн хамгийн оновчтой температурт тохирсон температур хүртэл ажиглагддаг. Ферментийн хамгийн оновчтой температурферментийн урвалын хурд хамгийн их байх температуртай тохирч байна. Халуун цуст амьтдын ферментийн хувьд ихэвчлэн 28 ° C эсвэл 37 ° C байдаг.

Урвалын хольцын температурыг цаашид нэмэгдүүлэх нь ферментийн урвалын хурдыг аажмаар бууруулахад хүргэдэг. Энэ үзэгдэл нь уургийн полипептидийн гинжин хэлхээний дулааны денатурацийн үйл явцтай холбоотой юм. Денатураци нь ферментийн идэвхтэй төвийн бүтцийн өөрчлөлт дагалддаг бөгөөд энэ нь субстраттай ферментийн ойр дотно байдал буурахад хүргэдэг. 55 хэмээс дээш температурт ихэнх ферментүүд катализаторын шинж чанараа бүрэн алддаг (идэвхгүй). Үүнтэй холбогдуулан 55-56 хэм хүртэл халаах нь пастеризацийн процедурт өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд энэ нь хүнсний бүтээгдэхүүн (сүү гэх мэт) хадгалах хугацааг нэмэгдүүлдэг.

Хүрээлэн буй орчны рН нь ферментийн урвалын хурдад ихээхэн нөлөөлдөг. Үзүүлсэн зургаас харж болно. 31 график нь ферментийн урвалын хурдаас температураас хамаарах графиктай төстэй юм.

Зураг 31 – Хурдны хамаарал ( В) ферментийн урвал

орчны рН дээр (pH opt – ферментийн рН оновчтой)

Хэт их рН-ийн утгад ферментийн урвалын хурд огцом буурч байгаа нь хүчил ба шүлтийн нөлөөн дор уургийн молекулын полипептидийн гинжийг денатураци хийх үзэгдэлтэй холбоотой юм. Фермент нь нэр томъёогоор тодорхойлогддог рН-ийн утгад хамгийн их катализаторын хүчийг харуулдаг рН оновчтойфермент. Ихэнх алдартай ферментүүд 5.0-аас 7.5 хүртэлх хамгийн оновчтой рН-тэй байдаг. Үүний зэрэгцээ рН-ийн оновчтой утгыг хүчиллэг эсвэл шүлтлэг рН-ийн утгын бүс рүү шилжүүлдэг ферментийн олон жишээ байдаг. Эдгээр ферментүүд нь:

Ферментийн урвалын хурд нь рН-ээс хамааралтай байгаа шалтгаан нь орчны рН утга нь субстратын функциональ бүлгүүдийн иончлолын зэрэгт тодорхой нөлөө үзүүлдэгтэй холбоотой юм. Хүрээлэн буй орчны янз бүрийн хүчиллэг (рН) үед сукциний хүчлийн молекулыг ионжуулах онцлог шинж чанарууд:

Үүний зэрэгцээ хүрээлэн буй орчны рН нь ферментийн идэвхтэй төвийг бүрдүүлдэг амин хүчлийн радикалуудын иончлолын зэрэгт нөлөөлдөг.

Хэрэв электростатик харилцан үйлчлэлийн улмаас фермент-субстратын цогцолбор үүсэх нь тогтворжсон бол ферментийн урвалын явцын оновчтой нөхцлийг бүрдүүлэхэд рН-ийн үүрэг тодорхой болно (Зураг 24).

Электростатик харилцан үйлчлэлийн субстраттай харилцан үйлчлэлцэх нь чухал биш ферментийн катализаторын урвалын хурд нь орчны рН-ээс бага хэмжээгээр хамаардаг. Зураг дээр. 32-р зурагт папаинаар уургийн гидролизийн хурдаас хамаарах хамаарлыг харуулав. Энэ ферментийг субстраттай харилцан үйлчлэхэд гидрофобик харилцан үйлчлэл чухал ач холбогдолтой болдог. Үзүүлсэн графикаас харахад папаин нь ерөнхийдөө тодорхой тодорхойлогдсон рН-ийн оновчтой утгагүй байдаг.

Зураг 32 - Папайны уургийн гидролизийн хурдад рН-ийн нөлөө.

Ферментүүд нь тодорхой шинж чанартай байдаг өвөрмөц байдалсубстратын тухай. Өвөрмөц чанар гэдэг нь бүтцийн хувьд ижил төстэй субстратын нэг буюу бүлгийн өөрчлөлтийг идэвхжүүлэх ферментийн чадварыг хэлнэ. Ферментийн өвөрмөц байдлын хэд хэдэн төрөл байдаг.

· Үнэмлэхүй өвөрмөц байдал.Энэ нь ферментийн зөвхөн нэг субстратын хувиргалтыг хурдасгах чадварыг хэлнэ. Үнэмлэхүй өвөрмөц шинж чанартай ферментүүд нь аргиназа, уриказ хязгаарлах ферментүүд гэх мэт.

· Харьцангуй өвөрмөц байдал. Энэ нь ферментийн бүтэцтэй ижил төстэй субстратын бүлгийн хувиргалтыг хурдасгах чадварыг хэлнэ (уураг задлагч ферментүүд нь янз бүрийн уураг, глицерин ба өндөр өөх тосны хүчлүүдийн липаза эфирийг гидролиз болгодог, гексокиназа нь янз бүрийн моносахаридуудыг фосфоржуулдаг). Энэ тохиолдолд фермент нь зөвхөн тодорхой төрлийн холбоонд нөлөөлдөг (уураг задлагч ферментүүд нь пептидийн холбоог гидролиз болгодог, липаза нь эфирийн холбоог гидролиз болгодог гэх мэт) онцлог шинж чанараар тодорхойлогддог.

· Стерео өвөрмөц байдал . Энэ нэр томъёо нь субстратын нэг стереоизомерыг хувиргах ферментийн чадварыг хэлнэ. Тиймээс моносахаридыг хувиргахад оролцдог ферментүүд нь тэдгээрийн онцлог шинж чанартай байдаг Д-стереоизомер, амин хүчлийг хувиргахад оролцдог ферментүүд - тэдгээрийн Л-стерео изомерууд.

Ферментийн үйл ажиллагаа

Ферментийн катализаторын онцлог нь янз бүрийн гадны хүчин зүйлийн нөлөөн дор катализаторын шинж чанараа өөрчлөх чадвартай байдаг. Ферментийн катализаторын үйл ажиллагааны хүч чадлын хэмжүүр нь тэдний юм үйл ажиллагаа. Ферментүүдийн үйл ажиллагааг янз бүрийн нөхцөлд өөрчлөх чадвар нь биологийн гайхалтай мэдрэмжийг төрүүлдэг. Энэ шинж чанар нь амьд эсэд бодисын солилцооны үйл явцын төлөвийг эсийн шууд хэрэгцээнд тохируулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь янз бүрийн гадны хүчин зүйлийн нөлөөн дор ихээхэн өөрчлөгдөж болно.

Тэдний шинж чанарыг тодорхойлоход ферментийн идэвхийг тодорхойлох нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ферментийн үйл ажиллагааг хэмжих ерөнхий зарчим байдаг. Ферментийн идэвхийг дараах байдлаар тодорхойлж болно.

· аль нэг урвалын бүтээгдэхүүний фермент байрлах урвалын хольц дахь хуримтлалын хурдаар;

· эсвэл урвалын хольцоос ферментийн урвалын субстратын алга болох хурдаар.

Эдгээр хоёр арга нь ижил төстэй бөгөөд практикт ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч ферментийн идэвхийг тодорхойлохдоо дараахь нөхцлийг дагаж мөрдөх шаардлагатай: ферментийн идэвхийг тодорхойлсон урвалын хольцод,

· температур нь ферментийн хамгийн оновчтой температуртай тохирч байх ёстой;

· Орчны рН нь энэ ферментийн хамгийн оновчтой рН-тэй тохирч байх ёстой;

· субстратын концентраци нь ханасан агууламжаас багагүй байх ёстой;

· Хэрэв энэ ферменттэй бол кофакторууд заавал байх ёстой;

Ферментийн идэвхжүүлэгчид байх ёстой.

Тиймээс ферментийн идэвхийг оновчтой нөхцөлд тодорхойлно. Эдгээр нөхцөлд ферментийн идэвхжил нь туршилтын дээж дэх түүний агууламжтай пропорциональ байдаг тул түүний концентрацийг шууд бусаар тооцоолоход ашиглаж болно.

Ферментийн үйл ажиллагаа нь тоон хэлбэрээр илэрхийлэгддэг үйл ажиллагааны нэгжүүд. Ферментийн үйл ажиллагааны нэг нэгж (U) нь түүний нөлөөн дор минутанд 1 мкмоль урвалын бүтээгдэхүүн үүсдэг (эсвэл 1 мкмоль субстрат алга болдог) ферментийн идэвхжил юм.. SI системд ферментийн үйл ажиллагааны нэгж нь катал (кат) юм. 1 катал нь секундэд нэг моль урвалын бүтээгдэхүүн үүсдэг (нэг моль субстрат алга болдог) ферментийн идэвхжилтэй тохирч байна.

Тодорхой үйл ажиллагааны утгыг мөн ферментийг тодорхойлоход ашигладаг. Энэ нэгж нь нэгж масс дахь ферментийн идэвхийг тусгадаг бөгөөд мкмоль/мин мг уурагаар илэрхийлэгдэнэ. Ферментийн бэлдмэлийн цэвэр байдлыг үнэлэхийн тулд тусгай үйл ажиллагааны нэгжийг ашигладаг. Өвөрмөц үйл ажиллагаа өндөр байх тусам ферментийн бэлдмэл илүү цэвэр болно.

Ферментийн кинетик нь ферментийн урвалын хурдад янз бүрийн хүчин зүйлсийн нөлөөллийг судалдаг (S ба E концентраци, рН, температур, даралт, дарангуйлагч ба идэвхжүүлэгчид). Ферментийн урвалын кинетикийг судлах гол зорилго нь ферментийн үйл ажиллагааны механизмыг илүү гүнзгий ойлгох боломжийг олгодог мэдээлэл олж авах явдал юм.

Кинетик муруй анхны урвалын хурдыг тодорхойлох боломжийг танд олгоно V 0 .

Субстратын ханалтын муруй.

Ферментийн концентрацаас урвалын хурдны хамаарал.

Температураас урвалын хурдны хамаарал.

Урвалын хурдны рН-ээс хамаарал.

Ихэнх ферментүүдийн үйл ажиллагааны оновчтой рН нь физиологийн 6.0-8.0 хязгаарт байдаг. Пепсин нь рН 1.5-2.0-д идэвхтэй байдаг бөгөөд энэ нь ходоодны шүүсний хүчиллэгтэй тохирдог. Аргиназа, элэгний өвөрмөц фермент нь 10.0-д идэвхтэй байдаг. Ферментийн урвалын хурдад рН-ийн нөлөөлөл нь фермент ба субстратын молекул дахь ионоген бүлгийн иончлолын төлөв, зэрэгтэй холбоотой байдаг. Энэ хүчин зүйл нь уургийн конформаци, идэвхтэй төв ба субстратын төлөв байдал, фермент-субстратын цогцолбор үүсэх, катализын процессыг өөрөө тодорхойлдог.

Субстратын ханалтын муруйн математик тодорхойлолт, Михаэлисын тогтмол .

Субстратын ханалтын муруйг тодорхойлсон тэгшитгэлийг Михаэлис, Ментон нар санал болгосон бөгөөд тэдний нэрийг авсан (Майклис-Ментенийн тэгшитгэл): В = (В МАКС *[ С])/(км+[ С]) , энд Km нь Михаэлисын тогтмол юм. V = V MAX /2 Km = [S] үед, өөрөөр хэлбэл, үүнийг тооцоолоход хялбар байдаг. Km нь урвалын хурд ½ V MAX байх субстратын концентраци юм. V MAX ба Km-ийн тодорхойлолтыг хялбарчлахын тулд Майклис-Ментенийн тэгшитгэлийг дахин тооцоолж болно. 1/V = (Км+[S])/(V МАКС *[S]), 1/V = км/(V МАКС *[S]) + 1/V МАКС ,

1/ В = км/ В МАКС *1/[ С] + 1/ В МАКС Lineweaver-Burk тэгшитгэл. Lineweaver-Burk графикийг дүрсэлсэн тэгшитгэл нь шулуун шугамын тэгшитгэл (y = mx + c), 1/V MAX нь y тэнхлэг дээрх шулуун шугамын огтлолцол; Km/V MAX - шулуун шугамын шүргэгч; шулуун шугамын абсцисса тэнхлэгтэй огтлолцох нь 1/км утгыг өгнө. Lineweaver-Burk график нь харьцангуй цөөн тооны цэгээс Km-ийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Энэ графикийг дарангуйлагчдын нөлөөг үнэлэхэд мөн доор авч үзэх болно. Km-ийн утга нь маш олон янз байдаг: маш идэвхтэй ферментийн хувьд 10 -6 моль/л, бага идэвхтэй ферментийн хувьд 10 -2 байна.

км-ийн тооцоо практик ач холбогдолтой. Км-ээс 100 дахин их субстратын концентрацитай үед фермент хамгийн дээд хурдтай ажиллах тул V MAX дээд хурд нь идэвхтэй ферментийн хэмжээг тусгана. Энэ нөхцөл байдал нь бэлдмэл дэх ферментийн агууламжийг тооцоолоход хэрэглэгддэг. Үүнээс гадна Km нь энзимопати оношлоход хэрэглэгддэг ферментийн шинж чанар юм.

Ферментийн үйл ажиллагааг дарангуйлах.

Ферментийн онцгой шинж чанар, чухал шинж чанар нь зарим дарангуйлагчдын нөлөөн дор идэвхгүй болох явдал юм.

Дарангуйлагчид - эдгээр нь ферментийн катализаторын урвалыг хэсэгчлэн эсвэл бүрэн дарангуйлдаг бодис юм.

Ферментийн үйл ажиллагааг дарангуйлах нь эргэлт буцалтгүй эсвэл буцах боломжтой, өрсөлдөх чадвартай эсвэл өрсөлдөх чадваргүй байж болно.

Буцааж болшгүй дарангуйлал - энэ нь ферментийн хэлбэрийг өөрчилдөг идэвхтэй газар эсвэл өөр тусгай төвд дарангуйлагч молекулыг ковалент холбосны үр дүнд ферментийн байнгын идэвхгүй байдал юм. Чөлөөт ферментийн нөхөн төлжилттэй ийм тогтвортой цогцолборуудын задралыг бараг үгүйсгэдэг. Ийм дарангуйллын үр дагаврыг даван туулахын тулд бие нь шинэ фермент молекулуудыг нэгтгэх ёстой.

Буцааж болох дарангуйлал - ковалент бус холболтын улмаас дарангуйлагчийг ферменттэй тэнцвэржүүлэх замаар тодорхойлогддог бөгөөд үүний үр дүнд ийм цогцолборууд нь ферментийн үйл ажиллагааг сэргээх замаар задрах чадвартай байдаг.

Дарангуйлагчдыг өрсөлдөх чадвартай, өрсөлдөх чадваргүй гэж ангилах нь суларсан эсэхээс хамаарна ( өрсөлдөөнийг дарангуйлах ) эсвэл сулраагүй ( өрсөлдөх чадваргүй дарангуйлал ) субстратын концентраци нэмэгдэхэд тэдгээрийн дарангуйлах нөлөө.

Өрсөлдөөнт дарангуйлагчид - эдгээр нь дүрмээр бол бүтэц нь субстратын бүтэцтэй төстэй нэгдлүүд юм. Энэ нь тэдгээрийг субстраттай ижил идэвхтэй хэсэгт холбох боломжийг олгодог бөгөөд ферментийг субстраттай холбох үе шатанд аль хэдийн харилцан үйлчлэхээс сэргийлдэг. Холболтын дараа дарангуйлагчийг бүтээгдэхүүн болгон хувиргах эсвэл диссоциаци үүсэх хүртэл идэвхтэй хэсэгт үлдэж болно.

Урвуу өрсөлдөөнт дарангуйлал диаграмаар дүрсэлж болно:

E↔ E-I → E + P 1

S (идэвхгүй)

Ферментийн дарангуйллын зэрэг нь субстрат ба ферментийн концентрацийн харьцаагаар тодорхойлогддог.

Энэ төрлийн дарангуйллын сонгодог жишээ бол сукцинат дегидрогеназа (SDH) үйл ажиллагааг малатаар дарангуйлах явдал бөгөөд энэ нь субстратын хэсгээс сукцинатыг нүүлгэн шилжүүлж, фумарат болгон хувиргахаас сэргийлдэг.

Дарангуйлагчийг идэвхтэй газартай ковалент холбосноор фермент идэвхгүй болдог (эргэлт буцалтгүй дарангуйлал). Жишээ эргэлт буцалтгүй өрсөлдөөнийг дарангуйлах 3-хлорацетол фосфаттай триософосфат изомеразаг идэвхгүйжүүлэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү дарангуйлагч нь субстрат болох дигидроксиацетоны фосфатын бүтцийн аналог бөгөөд идэвхтэй голомт дахь глютамины хүчлийн үлдэгдэлтэй эргэлт буцалтгүй холбогддог.

Зарим дарангуйлагчид өөр өөр ферментийн идэвхтэй төвд тодорхой функциональ бүлэгтэй харилцан үйлчлэлцэж, сонгомол бус үйлдэл хийдэг. Иймээс иодоацетат эсвэл түүний амидыг ферментийн идэвхтэй төвд байрладаг, катализд оролцдог амин хүчлийн цистеины SH бүлэгтэй холбох нь ферментийн үйл ажиллагааг бүрэн алдахад хүргэдэг.

R-SH + JCH 2 COOH → HJ + R-S-CH 2 COOH

Иймээс эдгээр дарангуйлагчид катализд оролцдог SH бүлэг бүхий бүх ферментийг идэвхгүй болгодог.

Мэдрэлийн хий (зарин, соман) -ын нөлөөн дор гидролазыг эргэлт буцалтгүй дарангуйлах нь идэвхтэй төв дэх сериний үлдэгдэлтэй ковалент холбогддогтой холбоотой юм.

Өрсөлдөөнт дарангуйлах арга нь анагаах ухааны практикт өргөн хэрэглэгддэг. Сульфаниламидын эмүүд, p-аминобензой хүчлийн антагонистууд нь метаболизмд орсон өрсөлдөөнт дарангуйлагчдын жишээ болж чадна. Эдгээр нь бактерийн өсөлтөд шаардлагатай p-аминобензоатыг фолийн хүчил болгон хувиргадаг бактерийн фермент болох дигидроптерат синтетазатай холбогддог. Холбогдсон сульфаниламидыг өөр нэгдэл болгон хувиргаж, фолийн хүчил үүсэхгүйн улмаас нян үхдэг.

Өрсөлдөөнгүй дарангуйлагчид ихэвчлэн ферментийн молекултай субстрат холбох газраас өөр газар холбогддог ба субстрат нь дарангуйлагчтай шууд өрсөлддөггүй. Дарангуйлагч ба субстрат нь өөр өөр төвүүдтэй холбогддог тул E-I цогцолбор ба S-E-I цогцолбор хоёулаа үүсэх боломжтой. S-E-I цогцолбор нь мөн задарч бүтээгдэхүүн үүсгэдэг боловч E-S-ээс бага хурдтай байдаг тул урвал удаашрах боловч зогсохгүй. Тиймээс дараах зэрэгцээ урвалууд үүсч болно.

E↔ E-I ↔ S-E-I → E-I + P

Урвуу өрсөлдөөнгүй дарангуйлал харьцангуй ховор байдаг.

Өрсөлдөөнгүй дарангуйлагч гэж нэрлэдэг аллостерик өрсөлдөх чадвартай хүмүүсээс ялгаатай ( изостерик ).

Буцах дарангуйллыг Майклис-Ментенийн тэгшитгэлийг ашиглан тоон байдлаар судалж болно.

Өрсөлдөөнт дарангуйлах үед V MAX тогтмол хэвээр байх ба Km нэмэгддэг.

Өрсөлдөөнгүй дарангуйлах үед V MAX буурч, км өөрчлөгдөхгүй хэвээр байна.

Хэрэв урвалын бүтээгдэхүүн нь түүний үүсэхийг идэвхжүүлдэг ферментийг дарангуйлдаг бол энэ дарангуйлах аргыг нэрлэдэг retroinhibition эсвэл санал хүсэлтийг саатуулах . Жишээлбэл, глюкоз нь глюкоз-6-фосфатын гидролизийг хурдасгадаг глюкоз-6-фосфатазыг дарангуйлдаг.

Энэхүү дарангуйллын биологийн ач холбогдол нь бодисын солилцооны тодорхой замыг зохицуулах явдал юм (дараагийн хичээлийг үзнэ үү).

ПРАКТИК ХЭСЭГ

Оюутнуудад зориулсан даалгавар

1. Эрдэс ба органик хүчлийн уусмалын нөлөөгөөр болон халаахад уургийн денатурацийг судлах.

2. Мөөгөнцрийн NAD коэнзимийг илрүүлэх.

3. Шээсний амилазагийн идэвхийг тодорхойлох (цусны ийлдэс).

9. АСУУДАЛЫН ХАРИУЛТЫН СТАНДАРТ, ангид мэдлэгийг хянахад ашигладаг тестийн асуултууд (хавсралт болгон ашиглаж болно)

10. СЭДВИЙН ДЭЭР ХИЙХ БОЛОМЖТОЙ БОЛОВСРОЛ, СУДАЛГААНЫ АЖЛЫН МӨНГӨ, ХАМРАХ ХҮРЭЭ

(UIRS-ийн мөн чанар, хэлбэрийг тусгайлан заана уу: хийсвэр илтгэл бэлтгэх, бие даасан судалгаа хийх, симуляцийн тоглоомууд, монографийн уран зохиол болон бусад хэлбэрийг ашиглан өвчний түүхийг бөглөх)

Ферментийн кинетик нь субстраттай харилцан үйлчлэх янз бүрийн нөхцлөөс (концентраци, температур, рН гэх мэт) хамааран ферментийн катализаторын урвалын хурдыг судалдаг.

Гэсэн хэдий ч ферментүүд нь янз бүрийн гадны нөлөөний нөлөөнд мэдрэмтгий байдаг уураг юм. Тиймээс ферментийн урвалын хурдыг судлахдаа тэд урвалд орж буй бодисын концентрацийг голчлон анхаарч, температур, хүрээлэн буй орчны рН, идэвхжүүлэгч, дарангуйлагч болон бусад хүчин зүйлсийн нөлөөллийг багасгаж, стандарт нөхцлийг бүрдүүлэхийг хичээдэг. Нэгдүгээрт, энэ нь тухайн ферментийн хувьд хамгийн тохиромжтой орчны рН-ийн утга юм. Хоёрдугаарт, боломжтой бол 25 хэмийн температурыг хадгалахыг зөвлөж байна. Гуравдугаарт, ферментийг субстратаар бүрэн хангана. Субстратын бага концентрацитай үед ферментийн бүх молекулууд урвалд оролцдоггүй тул энэ цэг онцгой чухал юм (Зураг 6.5, А), үр дүн нь боломжит дээд хэмжээнээс хол байх болно гэсэн үг юм. Хэрэв ферментийн молекул бүр хувиргахад оролцвол катализаторын урвалын хамгийн их хүч, бусад зүйлс тэнцүү байх болно. фермент-субстратын цогцолборын өндөр концентрацитай үед (Зураг 6.5, V).Хэрэв субстратын концентраци нь ферментийн бүрэн ханалтыг хангаж чадахгүй бол (Зураг 6.5, б), дараа нь урвалын хурд хамгийн их утгад хүрэхгүй.

Цагаан будаа. 65.

А -субстратын бага концентрацитай; 6 - субстратын хангалтгүй концентрацитай; V -фермент субстратаар бүрэн ханасан үед

Дээрх нөхцөлд ферментийн урвалын хурдыг хэмжсэн ба ферментийг субстраттай бүрэн ханасан гэж нэрлэдэг. ферментийн урвалын хамгийн дээд хурд (V).

Фермент нь субстратаар бүрэн ханаагүй үед тодорхойлогддог ферментийн урвалын хурдыг тэмдэглэнэ. v.

Ферментийн катализыг дараах схемээр хялбарчилж болно.

Энд F нь фермент; S - субстрат; FS - фермент-субстратын цогцолбор.

Энэ үйл явцын үе шат бүр нь тодорхой хурдаар тодорхойлогддог. Ферментийн урвалын хурдыг хэмжих нэгж нь цаг хугацааны нэгжид хувирсан субстратын молийн тоо юм.(ердийн урвалын хурдтай ижил).

Ферментийн субстраттай харилцан үйлчлэлцэх нь фермент-субстратын цогцолбор үүсэхэд хүргэдэг боловч энэ процесс нь буцаах боломжтой байдаг. Урагш ба урвуу урвалын хурд нь урвалд орох бодисын концентрацаас хамаардаг бөгөөд холбогдох тэгшитгэлээр тодорхойлогддог.

Тэнцвэрийн үед (6.3) тэгшитгэл хүчинтэй, учир нь шууд ба урвуу урвалын хурд тэнцүү байна.

Урагш (6.1) ба урвуу (6.2) урвалын хурдны утгыг тэгшитгэл (6.3) болгон орлуулснаар бид тэгшитгэлийг олж авна.

Тэнцвэрийн төлөв нь тохирох шинжээр тодорхойлогддог тэнцвэрийн тогтмол K p,шууд ба урвуу урвалын тогтмолуудын харьцаатай тэнцүү (6.5). Тэнцвэрийн тогтмолын эсрэг хэмжигдэхүүнийг нэрлэнэ субстратын тогтмол Ks,эсвэл фермент-субстратын цогцолборын диссоциацийн тогтмол:

(6.6) тэгшитгэлээс харахад субстратын тогтмол нь фермент-субстратын цогцолборын өндөр концентрацитай үед буурдаг нь тодорхой байна. гайхалтай тогтвортой байдалтай. Иймээс субстратын тогтмол нь фермент ба субстратын хамаарал, фермент-субстратын цогцолбор үүсэх, задрах хурдны тогтмолуудын харьцааг тодорхойлдог.

Ферментийн субстраттай ханалтын үзэгдлийг Леонор Михаэлис, Мод Мептен нар судалжээ. Үр дүнгийн математик боловсруулалт дээр үндэслэн тэд нэрээ авсан тэгшитгэлийг (6.7) гаргаж авсан бөгөөд үүнээс үзэхэд субстратын өндөр концентраци, субстратын тогтмол бага утгатай үед ферментийн урвалын хурд хамгийн их байх хандлагатай байдаг. . Гэсэн хэдий ч энэ тэгшитгэл нь бүх параметрүүдийг харгалздаггүй тул хязгаарлагдмал байна:

Урвалын явцад фермент-субстратын цогцолбор нь янз бүрийн чиглэлд хувирч болно.

• үндсэн бодисуудад задрах;
• фермент нь өөрчлөгдөөгүй ялгагдах бүтээгдэхүүн болж хувирна.

Тиймээс ферментийн үйл явцын ерөнхий үйлдлийг тайлбарлах, үзэл баримтлал Майклис тогтмол Kt,ферментийн катализын бүх гурван урвалын хурдны тогтмолуудын хоорондын хамаарлыг илэрхийлдэг (6.8). Хэрэв хоёр нэр томъёог фермент-субстратын цогцолбор үүсэх урвалын хурдны тогтмолд хуваавал (6.9) илэрхийлэлийг олж авна.

(6.9) тэгшитгэлээс чухал үр дүн гарч байна: Михаэлис тогтмол нь субстратын тогтмол хэмжээнээс үргэлж их байдаг. k 2 /k v

Тооноор К турвалын хурд нь хамгийн дээд хурдны хагас болох субстратын концентрацтай тэнцүү бөгөөд Зураг дээр үзүүлсэн шиг субстраттай ферментийн ханалттай тохирч байна. 6.5, б.Практикт ферментийг субстратаар бүрэн хангах нь үргэлж боломжгүй байдаг тул энэ нь яг тодорхой юм. К тферментийн кинетик шинж чанарыг харьцуулан тодорхойлоход ашигладаг.

Фермент субстратаар бүрэн ханаагүй үед ферментийн урвалын хурд (6.10) нь фермент-субстратын цогцолборын концентрацаас хамаарна. Пропорциональ коэффициент нь фермент ба бүтээгдэхүүнийг ялгаруулах урвалын тогтмол юм, учир нь энэ нь фермент-субстратын цогцолборын концентрацийг өөрчилдөг.

Дээрх хамаарлыг харгалзан хувиргасны дараа фермент субстратаар бүрэн ханаагүй үед ферментийн урвалын хурдыг (6.11) томъёогоор тодорхойлно. ферментийн концентраци, субстрат, тэдгээрийн хамаарлаас хамаарна K s:

Ферментийн урвалын хурдны субстратын концентрацаас график хамаарал нь шугаман биш юм. Зураг дээрээс тодорхой харагдаж байна. 6.6, субстратын концентраци нэмэгдэхийн хэрээр ферментийн идэвхжил нэмэгдэж байна. Гэсэн хэдий ч ферментийн субстраттай хамгийн их ханалтад хүрэхэд ферментийн урвалын хурд хамгийн их болно. Тиймээс урвалын хурдыг хязгаарлах хүчин зүйл нь фермент-субстратын цогцолбор үүсэх явдал юм.

Дадлагаас харахад субстратын концентраци нь дүрмээр бол нэгдмэл байдлаас хамаагүй бага (10 6 -10 3 моль) утгаараа илэрхийлэгддэг. Тооцооллын хувьд ийм хэмжигдэхүүнтэй ажиллах нь нэлээд хэцүү байдаг. Иймээс Г.Лайнвивер, Д.Бёрк нар ферментийн урвалын хурдны график хамаарлыг шууд координатаар бус урвуу координатаар илэрхийлэхийг санал болгов. Тэд ижил хэмжигдэхүүний хувьд урвуу нь мөн адил байна гэсэн таамаглалаас үндэслэсэн.

Цагаан будаа. 6.6.

(6.13) илэрхийлэлийг хувиргасны дараа бид нэртэй илэрхийллийг олж авна Lineweaver-Burk тэгшитгэл (6.14):

Lineweaver-Burk тэгшитгэлийн график хамаарал нь шугаман байна (Зураг 6.7). Ферментийн кинетик шинж чанарыг дараах байдлаар тодорхойлно.

• ординатын тэнхлэг дээр таслагдсан сегмент нь тэнцүү байна 1/V;
• абсцисса тэнхлэг дээр таслагдсан сегмент нь -1-тэй тэнцүү байна /Т.

Цагаан будаа. 6.7.

Lineweaver-Burk арга нь урвалын хамгийн дээд хурдыг шууд координатаас илүү нарийвчлалтай тодорхойлох боломжийг олгодог гэж үздэг. Ферментийн дарангуйллын талаархи үнэ цэнэтэй мэдээллийг мөн энэ графикаас авч болно.

Михаэлис-Ментенийн тэгшитгэлийг хувиргах өөр аргууд байдаг. График хамаарлыг ферментийн үйл явцад гадны янз бүрийн нөлөөллийн нөлөөг судлахад ашигладаг.

Фермент судлалын энэ салбар нь ферментийн урвалын хурдад янз бүрийн хүчин зүйлийн нөлөөллийг судалдаг. Нэг субстратыг нэг бүтээгдэхүүн болгон хувиргах урвуу урвалын ферментийн катализын ерөнхий тэгшитгэлийг авч үзье (1),

Ферментийн урвалын хурдад нөлөөлдөг гол хүчин зүйлсийг нэрлэх ёстой: субстратын концентраци [S], ферментийн концентраци [E], урвалын бүтээгдэхүүний концентраци [P].

Зарим ферментийн тэдгээрийн субстраттай харилцан үйлчлэлийг ферментийн урвалын V хурд нь субстратын концентрацаас хамаарах гипербол муруйгаар дүрсэлж болно [S] (Зураг 19):

Зураг 19. Ферментийн урвалын хурдны субстратын концентрацаас хамаарах хамаарал.

Энэ муруй дээр гурван хэсгийг ялгаж салгаж болох бөгөөд үүнийг ферментийн субстраттай харилцан үйлчлэх механизмын заалтуудаар тайлбарлаж болно: OA - V-ийн [S], ферментийн идэвхтэй төвүүдээс шууд пропорциональ хамааралтай хэсэг. тогтворгүй цогцолбор ES үүсэх замаар аажмаар субстратын молекулуудаар дүүрдэг; AB хэсэг - [S]-ээс V-ийн муруй шугаман хамаарал, ферментийн идэвхтэй төвүүдийн субстратын молекулуудтай бүрэн ханалт хараахан болоогүй байна. ES цогцолбор нь шилжилтийн төлөвт хүрэхээс өмнө тогтворгүй, E ба S руу урвуу диссоциаци үүсэх магадлал өндөр хэвээр байна; BC хэсэг - хамаарлыг тэг эрэмбийн тэгшитгэлээр дүрсэлсэн, хэсэг нь [S] тэнхлэгтэй параллель, субстратын молекулуудтай идэвхтэй ферментийн бүрэн ханалтад хүрсэн, V=V max.

Муруйн онцлог хэлбэрийг математикийн хувьд Бриггс-Халданы тэгшитгэлээр тодорхойлно.

V=V max ● [S]/ Км + [S] (2),

Энд Km нь Михаэлис-Ментен тогтмол бөгөөд ферментийн урвалын хурд хагас V max-тай тэнцүү байх субстратын концентрацтай тоогоор тэнцүү байна.

Ферментийн K m бага байх тусам субстратын ферментийн хамаарал өндөр байх тусам субстратын шилжилтийн төлөвт хурдан хүрч, урвалын бүтээгдэхүүн болж хувирдаг. Бүлэг бүрийн ферментийн субстрат бүрийн Km утгыг олох нь энэ ферментийн эс дэх биологийн үүргийг тодорхойлоход чухал юм.

Ихэнх ферментүүдийн хувьд гиперболын муруй үүсгэх боломжгүй (Зураг 19) Энэ тохиолдолд давхар харилцан үйлчлэлийн аргыг (Lineweaver-Burk) ашигладаг, i.e. 1/[V]-ийн 1/[S]-ийн график хамаарлыг зурсан байна (Зураг 20). Туршилтаар ийм муруй үүсгэх арга нь янз бүрийн төрлийн дарангуйлагчдын ферментийн идэвхжилд үзүүлэх нөлөөг судлахад маш тохиромжтой (текстээс цааш үзнэ үү).

Зураг 20. 1/[V]-ийн 1/[S]-ийн график (Lineweaver-Burk арга),

энд y нь огтлолын хэсэг - , x нь таслах хэсэг - , α - өнцгийн тангенс.

Ферментийн урвалын хурд V-ийн ферментийн концентрацаас хамаарах хамаарал [E].

Энэхүү график хамаарлыг (Зураг 21) хүрээлэн буй орчны оновчтой температур, рН-д, ферментийн идэвхтэй төвүүдийн ханалтын агууламжаас хамаагүй өндөр субстратын концентрацид авч үздэг.

Цагаан будаа. 21. Ферментийн урвалын хурдад ферментийн концентраци үзүүлэх нөлөө.

Ферментийн урвалын хурд нь кофактор эсвэл коферментийн концентрацаас хамаарах хамаарал.Нарийн төвөгтэй ферментүүдийн хувьд гиповитаминозын үед витамины коэнзим хэлбэрийн дутагдал, бие махбодид металлын ионуудын хэрэглээг зөрчих нь курсэд шаардлагатай холбогдох ферментийн концентрацийг бууруулахад хүргэдэг гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. бодисын солилцооны үйл явц. Тиймээс ферментийн үйл ажиллагаа нь кофактор буюу коферментийн концентрацаас шууд хамаардаг гэж дүгнэх хэрэгтэй.

Ферментийн урвалын хурдад бүтээгдэхүүний концентрацийн нөлөө.Хүний биед тохиолддог урвуу урвалын хувьд шууд урвалын бүтээгдэхүүнийг фермент урвуу урвалын субстрат болгон ашиглаж болохыг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Тиймээс урсгалын чиглэл ба Vmax-д хүрэх мөч нь анхны субстрат ба урвалын бүтээгдэхүүний концентрацийн харьцаанаас хамаарна. Жишээлбэл, хувиргалтыг хурдасгадаг аланин аминотрансферазын идэвхжил:

Аланин + Альфа-кетоглутарат ↔ Пируват + Глутамат

концентрацийн харьцаанаас эсэд хамаарна:

[аланин + альфа-кетоглутарат] / [пируват + глутамат].

ФЕРМЕНТИЙН ҮЙЛЧИЛГЭЭНИЙ МЕХАНИЗМ. ФЕРМЕНТИЙН КАТАЛИЗИЙН ОНОЛУУД

Уургийн бус катализаторын нэгэн адил ферментүүд нь энэ урвалын идэвхжүүлэх энергийг багасгах чадвартай тул химийн урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Ферментийн урвалын идэвхжүүлэлтийн энергийг шилжилтийн төлөвт хүрсэн үргэлжилж буй урвалын систем дэх энергийн үнэ цэнэ ба урвалын эхэнд тодорхойлсон энергийн хоорондох зөрүүгээр тооцдог (22-р зураг дээрх график хамаарлыг үз).

Цагаан будаа. 22. Ферментгүй (1) ба фермент (2) байгаа химийн урвалын энергийн төлөвийн урвалын хугацаанаас график хамаарал.

В.Генри, тэр дундаа Л.Михаэлис, М.Ментен нарын моносубстратын урвуу ферментийн урвалын механизмыг судлах ажил нь Е ферментийг эхлээд өөрийн субстрат S-тэй буцаах, харьцангуй хурдан нийлж фермент үүсгэдэг гэсэн дүгнэлтийг гаргах боломжтой болсон. субстратын цогцолбор (ES):

E+S<=>ES (1)

ES үүсэх нь устөрөгчийн холбоо, электростатик, гидрофобик харилцан үйлчлэл, зарим тохиолдолд идэвхтэй төвийн амин хүчлийн үлдэгдлийн хажуугийн радикалууд ба субстратын функциональ бүлгүүдийн хоорондын ковалент, зохицуулалтын холбооноос үүдэлтэй. Нарийн төвөгтэй ферментүүдэд субстраттай холбогдох функцийг бүтцийн уургийн бус хэсэг гүйцэтгэдэг.

Дараа нь фермент-субстратын цогцолбор нь хоёр дахь удаашралтай, урвуу урвалд задарч, урвалын бүтээгдэхүүн P ба чөлөөт фермент Е-ийг үүсгэдэг.

ES<=>EP<=>E+P (2)

Одоогийн байдлаар дээр дурдсан эрдэмтэд, түүнчлэн Кейлин Д., Шанс Б., Кошланд Д. ("учирсан захидал харилцааны онол") нарын ажлын ачаар үйл ажиллагааны механизмын дөрвөн үндсэн цэгийн тухай онолын заалтууд байдаг. Ферментийн химийн урвалыг хурдасгах чадварыг тодорхойлдог субстрат дээрх фермент:

1. Баримтлал, хандлага . Фермент нь субстратын молекулыг холбох чадвартай бөгөөд ингэснээр ферментийн дайралтанд өртсөн холбоо нь катализаторын бүлэгт ойрхон байрладаг төдийгүй үүнтэй холбоотой зөв чиг баримжаатай байдаг. ES цогцолбор нь чиг баримжаа болон ойролцоо байдлаар шилжилтийн төлөвт хүрэх магадлал ихээхэн нэмэгддэг.

2. Стресс ба ачаалал : өдөөгдсөн захидал харилцаа. Субстратыг хавсаргах нь ферментийн молекулд конформацийн өөрчлөлтийг үүсгэж, идэвхтэй төвийн бүтцэд хурцадмал байдал үүсгэж, мөн холбогдсон субстратыг бага зэрэг гажуудуулж, улмаар ES цогцолборын шилжилтийн төлөвт хүрэхэд тусалдаг. E ба S молекулуудын хооронд өдөөгдсөн захидал харилцаа үүсдэг.

Ферментийн урвалын хурд нь ферментийн концентраци, субстрат, температур, рН, идэвхжүүлэгч ба дарангуйлагч байгаа эсэхээс хамаарна.

Илүүдэл субстратын нөхцөлд урвалын хурд шууд пропорциональ ферментийн концентраци (Зураг 3.2).

Цагаан будаа. 3.2. Ферментийн концентрацаас урвалын хурдны хамаарал.

Урвалын хурдаас хамаарал субстратын концентраци Зураг 3.3-т үзүүлэв.

Цагаан будаа. 3.3. Урвалын хурдны субстратын концентрацаас хамаарах хамаарал.

График дээр 3 хэсэг байна. Субстратын бага концентрацид (хэсэг А) урвалын хурд нь субстратын концентрацтай шууд пропорциональ бөгөөд эхний дарааллын кинетикийг дагаж мөрддөг. Байршил асаалттай б(холимог дарааллын урвал) энэ хамаарал зөрчигдөж байна. Байршил асаалттай вурвалын хурд нь хамгийн их бөгөөд субстратын концентрацаас хамаардаггүй.

Ферментийн урвал нь фермент-субстратын цогцолбор үүсэх замаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь задарч чөлөөт фермент болон урвалын бүтээгдэхүүн үүсгэдэг.

Энэ тэгшитгэлд k 1 нь фермент-субстратын цогцолбор үүсэх хурдны тогтмол, k 2 нь чөлөөт фермент ба субстрат үүсгэх фермент-субстратын цогцолборын диссоциацийн тогтмол, k 3 нь диссоциацийн хурдны тогтмол юм. фермент-субстратын цогцолбороос чөлөөт фермент ба урвалын бүтээгдэхүүн.

Михаэлис, Ментен нар урвалын хурд нь субстратын концентрацаас хамаарах хамаарлыг тодорхойлсон тэгшитгэлийг санал болгосон.

v - өгөгдсөн субстратын концентраци дахь урвалын хурд; Ks – фермент-субстратын цогцолборын диссоциацийн тогтмол; Vmax - урвалын хамгийн дээд хурд.

Ks=k -2 /k 1 өөрөөр хэлбэл. урвуу урвалын тогтмолыг шууд урвалын тогтмолд харьцуулсан харьцаа.

Гэсэн хэдий ч энэ тэгшитгэл нь зөвхөн хэсгийг тодорхойлдог Аграфик дээр байгаа бөгөөд ферментийн үйл явцын хурдад урвалын бүтээгдэхүүний нөлөөллийг тооцдоггүй.

Халдэн, Бриггс нар тэгшитгэл дэх диссоциацийн тогтмолыг Михаэлисын тогтмол (Км)-ээр сольсон.

Майклис тогтмолтоогоор субстратын концентрацтай тэнцүү байна, энэ үед урвалын хурд нь дээд тал нь байна. Михаэлис тогтмол нь фермент ба субстратын хамаарлыг тодорхойлдог. Ферментийн субстраттай өндөр хамаарал нь бага км-ээр тодорхойлогддог ба эсрэгээр.

Майклис, Ментен нарын санал болгосон графикийг ашиглах нь тохиромжгүй юм. График дүрслэлийг илүү тохиромжтой болгохын тулд Г.Лайнвивер, Д.Бёрк нар хэрвээ хоёр хэмжигдэхүүний хооронд тэгш байдал байгаа бол харилцан адилгүй хэмжигдэхүүнүүд нь мөн адил тэнцүү байна гэсэн зарчмын үндсэн дээр хоёр дахин хэмжигдэхүүнийг ашиглан Халдейн ба Бриггс тэгшитгэлийг өөрчилсөн.

Урвалын хурдаас хамаарах хамаарлын график дүрслэл рН хонх хэлбэртэй байдаг. Ферментийн хамгийн их үйл ажиллагааг харуулсан рН-ийн утгыг нэрлэдэг оновчтой рН(Зураг 5.4 А) . Ихэнх ферментийн хувьд хамгийн оновчтой рН нь 6-8 байна. Үл хамаарах зүйл бол пепсин бөгөөд хамгийн оновчтой нь 2.0 байна. РН нь хамгийн оновчтой хэмжээнээс нэг чиглэлд эсвэл өөр чиглэлд өөрчлөгдөхөд фермент ба субстратын функциональ бүлгүүдийн иончлолын улмаас урвалын хурд буурч, фермент-субстратын цогцолбор үүсэх үйл явцыг тасалдуулж байна.

Цагаан будаа. 3.4. Урвалын хурд рН (A) ба температураас (B) хамаарал.

Химийн урвалын хурд нэмэгдэх тусам 2 дахин нэмэгддэг температур 10 хэмээр. Гэсэн хэдий ч ферментийн уургийн шинж чанараас шалтгаалан температур нэмэгдэх тусам ферментийн денатураци үүсдэг. Урвалын хурд хамгийн их байх температурыг гэнэ оновчтой температур(Зураг 3.4. B) . Ихэнх ферментүүдийн хувьд хамгийн оновчтой температур нь 37-40 ° C байна. Үл хамаарах зүйл бол булчингийн миокиназа бөгөөд 100 ° C хүртэл халалтыг тэсвэрлэх чадвартай.

Ферментийн идэвхжүүлэгчид– эдгээр нь 1) ферментийн идэвхтэй төвийг үүсгэдэг бодисууд (Co 2+, Mg 2+, Zn 2+, Fe 2+, Ca 2+); 2) фермент-субстратын цогцолбор (Mg 2+) үүсэхийг хөнгөвчлөх; 3) SH бүлгийг бууруулах (глутатион, цистеин, меркаптоэтанол); 4) уураг-ферментийн уугуул бүтцийг тогтворжуулах. Ферментийн урвалууд нь ихэвчлэн катионуудаар идэвхждэг (үелэх хүснэгтэд 19-30 хүртэл). Анионууд нь бага идэвхжилтэй байдаг ч хлорын ионууд болон бусад зарим галогенүүдийн анионууд нь пепсин, амилаза, аденилат циклазыг идэвхжүүлдэг. Уургууд нь идэвхжүүлэгч байж болно: apoprotein A-I (LCAT), apoprotein C-II (LPL).

Идэвхжүүлэгчдийн үйл ажиллагааны механизм:

1) ферментийн идэвхтэй төвийг бүрдүүлэхэд оролцох;

2) субстрат ба ферментийн холболтыг хөнгөвчлөх;

3) ферментийн уугуул бүтцийг бүрдүүлэхэд оролцох.

Дарангуйлагчид- ферментийн катализаторын урвалыг хэсэгчлэн эсвэл бүрэн дарангуйлдаг бодисууд.

Дарангуйлагчдыг дараахь байдлаар ангилдаг өвөрмөц бусТэгээд тодорхой. Өвөрмөц бус дарангуйлагчдын үйлдэл нь ферментийн үйл ажиллагааны механизмтай холбоогүй юм. Эдгээр дарангуйлагчид нь ферментийн уураг (дулаан, хүчил, шүлт, хүнд металлын давс гэх мэт) денатураци үүсгэдэг.

Өвөрмөц дарангуйлагчид нь ферментийн үйл ажиллагааны механизмд нөлөөлдөг. Тусгай дарангуйлагчдыг 2 бүлэгт хуваадаг. эргэлт буцалтгүй, эргэлт буцалтгүй. Эргэшгүй дарангуйлагчид нь ферментийн функциональ бүлгүүдийн байнгын, эргэлт буцалтгүй өөрчлөлт эсвэл өөрчлөлтийг нягт эсвэл ковалент холболтоор үүсгэдэг. Энэ бүлэгт дараахь зүйлс орно. 1) металл дарангуйлагчидферментүүд (HCN, RCN, HF, CO гэх мэт). Эдгээр нэгдлүүд нь хувьсах валенттай (Cu эсвэл Fe) металуудтай холбогддог бөгөөд үүний үр дүнд ферментийн амьсгалын гинжин хэлхээний дагуу электрон дамжуулах үйл явц тасалддаг. Тиймээс эдгээр дарангуйлагчдыг амьсгалын замын хор гэж нэрлэдэг. 2) SH бүлэг агуулсан ферментийн дарангуйлагчид(моноидоацетат, дииодоацетат, иодоацетамид, хүнцэл, мөнгөн усны нэгдлүүд). 3) идэвхтэй төвд OH бүлэг агуулсан ферментийн дарангуйлагч (органофосфорын нэгдлүүд, шавьж устгах бодис). Эдгээр дарангуйлагчид нь юуны түрүүнд мэдрэлийн системийн үйл ажиллагаанд гол үүрэг гүйцэтгэдэг фермент болох холинэстеразын үйл ажиллагааг дарангуйлдаг.

Буцах боломжтойдарангуйллыг Майклис-Ментенийн тэгшитгэлийг ашиглан тоолж болно. Урвуу дарангуйлагчдыг дараахь байдлаар хуваана өрсөлдөх чадвартай, өрсөлдөх чадваргүй.

Өрсөлдөөнт дарангуйлагчид- Эдгээр нь субстраттай төстэй бүтэцтэй бодисууд юм. Дарангуйлагч нь ферментийн идэвхтэй хэсэгт холбогдож, фермент-субстратын цогцолбор үүсэхээс сэргийлдэг.

Өрсөлдөөнт дарангуйллын сонгодог жишээ бол сукцинатдегидрогеназыг малоны хүчлээр дарангуйлах явдал юм. Сукцинатдегидрогеназа нь фумарины хүчилд усгүйжүүлэх замаар сукцины хүчил (сукцинат) исэлдэх процессыг хурдасгадаг.

Хэрэв орчинд малоны хүчил (дарангуйлагч) нэмбэл жинхэнэ субстрат сукцинаттай бүтцийн ижил төстэй байдлын үр дүнд идэвхтэй газартай урвалд орж фермент-дарангуйлагчийн цогцолбор үүсэх боловч урвал үүсэхгүй.

Дарангуйлагчийн нөлөөг арилгана субстратын концентрацийг нэмэгдүүлэх. Өрсөлдөөнт дарангуйлах үед ферментийн урвалын кинетик өөрчлөгддөг. км нэмэгдэж, V max тогтмол хэвээр байна(Зураг 3.5).

Цагаан будаа. 3.5. Ферментийн урвалын хурдад өрсөлдөх чадвартай дарангуйлагчдын нөлөө

Өрсөлдөөнт дарангуйлах арга нь анагаах ухааны практикт хэрэглэгддэг антиметаболитууд.

Жишээлбэл, сульфаниламидын эмийг бактериас үүдэлтэй зарим халдварт өвчнийг эмчлэхэд хэрэглэдэг. Эдгээр эмүүд нь бүтцийн хувьд пара-аминобензой хүчилтэй төстэй бөгөөд бактерийн эс нь нянгийн амьдралд шаардлагатай фолийн хүчлийг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг. Энэхүү бүтцийн ижил төстэй байдлаас шалтгаалан сульфонамид нь пара-аминобензойн хүчлийг фолийн хүчлийг нэгтгэдэг ферменттэй хамт нүүлгэн шилжүүлснээр ферментийн үйл ажиллагааг зогсооно.

Өрсөлдөөнгүй дарангуйлагчид -субстраттай бүтцийн хувьд төстэй биш бодисууд. Өрсөлдөх чадваргүй дарангуйлагчид нь идэвхтэй газар биш, харин ферментийн молекул дахь өөр байршилд, жишээлбэл, аллостерийн төвд холбогддог. Энэ нь субстратын харилцан үйлчлэлийг тасалдуулж, идэвхтэй төвийн конформацийг өөрчилдөг.

Өрсөлдөөнгүй дарангуйллын хувьд: V max буурах боловч K m өөрчлөгдөхгүй(Зураг 3.6).