Tri glavna kriterija važe i za enzime, koji su također karakteristični za neorganske katalizatore. Konkretno, oni ostaju relativno nepromijenjeni nakon reakcije, tj. ponovo se oslobađaju i mogu reagirati s novim molekulima supstrata (iako se ne mogu isključiti nuspojave uvjeta okoline na aktivnost enzima). Enzimi djeluju u zanemarljivo malim koncentracijama (na primjer, jedan molekul enzima renina, koji se nalazi u sluznici želuca teleta, zgruša oko 10 6 molekula kazeinogena mlijeka za 10 minuta na 37°C). Prisustvo ili odsustvo enzima ili bilo kojeg drugog katalizatora ne utječe ni na vrijednost konstante ravnoteže ni na promjenu slobodne energije (ΔG). Katalizatori samo povećavaju brzinu kojom se sistem približava termodinamičkoj ravnoteži, bez pomjeranja tačke ravnoteže. Hemijske reakcije s visokom konstantom ravnoteže i negativnom vrijednošću ΔG obično se nazivaju eksergonijskim. Reakcije s niskom konstantom ravnoteže i odgovarajućom pozitivnom vrijednošću ΔG (obično se ne događaju spontano) nazivaju se endergoničnim. Za početak i završetak ovih reakcija neophodan je priliv energije izvana. Međutim, u živim sistemima eksergonski procesi su povezani sa endergonskim reakcijama, dajući potonji potrebnu količinu energije.

Enzimi, kao proteini, imaju niz svojstava karakterističnih za ovu klasu organskih jedinjenja koja se razlikuju od svojstava neorganskih katalizatora.

Termička labilnost enzima

Budući da brzina kemijskih reakcija ovisi o temperaturi, reakcije koje kataliziraju enzimi također su osjetljive na promjene temperature. Brzina hemijske reakcije se povećava za 2 puta kada se temperatura poveća za 10°C. Međutim, zbog proteinske prirode enzima, termička denaturacija proteina enzima sa povećanjem temperature će smanjiti efektivnu koncentraciju enzima sa naknadnim smanjenjem brzine reakcije. Tako, do približno 45-50°C, prevladava efekat povećanja brzine reakcije, predviđen teorijom hemijske kinetike. Iznad 45°C, termička denaturacija proteina enzima i brz pad brzine reakcije postaju važniji (slika 51).

Stoga je termolabilnost, odnosno osjetljivost na povišenu temperaturu, jedno od karakterističnih svojstava enzima koje ih oštro razlikuje od anorganskih katalizatora. U prisustvu potonjeg, brzina reakcije raste eksponencijalno sa povećanjem temperature (vidi sliku 51).

Na 100°C gotovo svi enzimi gube svoju aktivnost (jedini izuzetak je, očito, jedan enzim mišićnog tkiva - miokinaza, koja može izdržati zagrijavanje do 100°C). Optimalna temperatura za djelovanje većine enzima kod toplokrvnih životinja je 37-40°C. Na niskim temperaturama (0° ili niže) enzimi se po pravilu ne uništavaju (denaturiraju), iako njihova aktivnost pada gotovo na nulu. U svim slučajevima važno je vrijeme izlaganja odgovarajućoj temperaturi. Trenutno je za pepsin, tripsin i niz drugih enzima dokazano postojanje direktne veze između brzine inaktivacije enzima i stepena denaturacije proteina. Također ističemo da na termolabilnost enzima u određenoj mjeri utiču koncentracija supstrata, pH sredine i drugi faktori.

Ovisnost aktivnosti enzima o pH okoline

Enzimi su obično najaktivniji unutar uske zone koncentracije vodikovih jona, što za životinjska tkiva uglavnom odgovara fiziološkim pH vrijednostima životne sredine razvijene tokom evolucije (pH 6,0-8,0). Kada je prikazana grafički, kriva u obliku zvona ima određenu tačku u kojoj enzim pokazuje maksimalnu aktivnost; ova tačka se naziva optimalnim pH sredine za delovanje ovog enzima (slika 52). Prilikom određivanja ovisnosti aktivnosti enzima o koncentraciji vodikovih iona, reakcija se provodi pri različitim pH vrijednostima medija, obično na optimalnoj temperaturi i u prisustvu dovoljno visokih koncentracija supstrata. U tabeli Tabela 17 pokazuje optimalne pH granice za određeni broj enzima.

Sa stola 17 može se vidjeti da pH optimum djelovanja enzima leži u fiziološkom rasponu. Izuzetak je pepsin, čiji je pH optimum 2,0 (pri pH 6,0 nije aktivan i stabilan). Ovo se objašnjava funkcijom pepsina, jer želudačni sok sadrži slobodnu hlorovodoničnu kiselinu, stvarajući okruženje približno ove pH vrednosti. S druge strane, pH optimum arginaze leži u visoko alkalnoj zoni (oko 10,0); Ne postoji takvo okruženje u ćelijama jetre, stoga, in vivo, arginaza očigledno ne funkcioniše u svojoj optimalnoj pH zoni.

Prema savremenim shvatanjima, efekat promene pH sredine na molekulu enzima je da utiče na stanje ili stepen jonizacije kiselih i baznih grupa (posebno COOH grupe dikarboksilnih aminokiselina, SH grupe cisteina). , imidazolni dušik histidina, NH 2 grupa lizina, itd.). Pri različitim pH vrijednostima medija, aktivni centar može biti u djelomično ioniziranom ili neioniziranom obliku, što utiče na tercijarnu strukturu proteina i shodno tome na formiranje aktivnog kompleksa enzim-supstrat. Osim toga, važno je jonizacijsko stanje supstrata i kofaktora.

Specifičnost enzima

Enzimi imaju visoku specifičnost djelovanja. Po ovom svojstvu često se značajno razlikuju od neorganskih katalizatora. Dakle, fino mljevena platina i paladij mogu katalizirati redukciju (uz sudjelovanje molekularnog vodonika) desetina hiljada kemijskih spojeva različitih struktura. Visoka specifičnost enzima je posljedica, kao što je već spomenuto, konformacijske i elektrostatičke komplementarnosti između molekula supstrata i enzima i jedinstvene strukture aktivnog centra enzima, koja obezbjeđuje „prepoznavanje“, visok afinitet i selektivnost za pojava jedne reakcije među hiljadama drugih hemijskih reakcija koje se odvijaju istovremeno u živim ćelijama.

U zavisnosti od mehanizma delovanja razlikuju se enzimi sa relativnom ili grupnom specifičnošću i sa apsolutnom specifičnošću. Stoga je za djelovanje nekih hidrolitičkih enzima od najveće važnosti vrsta kemijske veze u molekulu supstrata. Na primjer, pepsin razgrađuje proteine ​​životinjskog i biljnog porijekla, iako se mogu značajno razlikovati jedni od drugih kako po hemijskoj strukturi i sastavu aminokiselina, tako i po fizičko-hemijskim svojstvima. Međutim, pepsin ne razgrađuje ugljikohidrate ili masti. Ovo se objašnjava činjenicom da je mjesto djelovanja pepsina peptidna CO-NH veza. Za djelovanje lipaze, koja katalizira hidrolizu masti u glicerol i masne kiseline, takvo mjesto je esterska veza. Tripsin, himotripsin, peptidaze, enzimi koji hidroliziraju α-glikozidne veze (ali ne i β-glikozidne veze prisutne u celulozi) u polisaharidima, itd. imaju sličnu grupnu specifičnost. Tipično, ovi enzimi su uključeni u proces probave, a njihova je grupna specifičnost vjerovatnije sve ima određeno biološko značenje. Neki intracelularni enzimi također imaju sličnu relativnu specifičnost, na primjer heksokinaza, koja katalizuje fosforilaciju gotovo svih heksoza u prisustvu ATP-a, iako u isto vrijeme u stanicama postoje enzimi specifični za svaku heksozu koji vrše istu fosforilaciju.

Apsolutna specifičnost djelovanja je sposobnost enzima da katalizira transformaciju samo jednog supstrata. Bilo kakve promjene (modifikacije) u strukturi supstrata čine ga nedostupnim za djelovanje enzima. Primjer takvih enzima je arginaza, koja razgrađuje arginin u prirodnim uvjetima (u tijelu), ureaza, koja katalizuje razgradnju uree, itd. (vidi Metabolizam jednostavnih proteina).

Postoje eksperimentalni dokazi o postojanju takozvane stereohemijske specifičnosti, zbog postojanja optički izomernih L- i D-forma ili geometrijskih (cis- i trans-) izomera hemijskih supstanci. Dakle, poznate su oksidaze L- i D-aminokiselina, iako se u prirodnim proteinima nalaze samo L-aminokiseline. Svaka vrsta oksidaze djeluje samo na svoj specifični stereoizomer 1. (1 Postoji, međutim, mala grupa enzima - racemaza, koji kataliziraju promjenu sterične konfiguracije supstrata. Dakle, bakterijska alanin racemaza reverzibilno pretvara i L- i D-alanin u optički neaktivnu mješavinu oba izomera: DL-alanin (racemat).)

Jasan primjer stereohemijske specifičnosti je bakterijska aspartat dekarboksilaza, koja katalizira uklanjanje CO 2 samo iz L-asparaginske kiseline, pretvarajući je u L-alanin. Stereospecifičnost pokazuju enzimi koji katalizuju i sintetičke reakcije. Tako se iz amonijaka i α-ketoglutarata u svim živim organizmima sintetiše L-izomer glutaminske kiseline, koja je dio prirodnih proteina. Ako spoj postoji u obliku cis i trans izomera s različitim rasporedom grupa atoma oko dvostruke veze, tada, po pravilu, samo jedan od ovih geometrijskih izomera može poslužiti kao supstrat za djelovanje enzima.

Na primjer, fumaraza katalizira konverziju samo fumarne kiseline (trans izomer), ali ne djeluje na maleinsku kiselinu (cis izomer).

Dakle, zbog specifičnosti svog djelovanja, enzimi osiguravaju da se u mikroprostoru stanica i cijelog organizma velikom brzinom odvijaju samo određene reakcije iz ogromnog niza mogućih transformacija, čime se regulira intenzitet metabolizma.

Faktori koji određuju aktivnost enzima

Ovdje će ukratko biti razmotreni faktori koji određuju brzinu reakcija koje kataliziraju enzimi, a detaljnije će biti razmotrena pitanja o aktivaciji i inhibiciji djelovanja enzima.

Kao što je poznato, brzina svake hemijske reakcije opada s vremenom, međutim, kriva napredovanja enzimskih reakcija tokom vremena (vidi sliku 53) nema opšti oblik koji je karakterističan za homogene hemijske reakcije. Smanjenje brzine enzimskih reakcija tijekom vremena može biti posljedica inhibicije produktima reakcije, smanjenja stepena zasićenosti enzima supstratom (pošto se koncentracija supstrata smanjuje kako reakcija teče) i djelomične inaktivacije enzim na datoj temperaturi i pH okoline.

Osim toga, treba uzeti u obzir i brzinu reverzne reakcije, koja može biti značajnija kada se koncentracija produkata enzimske reakcije poveća. Uzimajući u obzir ove okolnosti, prilikom proučavanja brzine enzimskih reakcija u tkivima i biološkim tekućinama, početna brzina reakcije se obično određuje u uvjetima kada se brzina enzimske reakcije približava linearnoj (uključujući i kada je koncentracija supstrata dovoljno visoka da se zasiti).

EFEKAT KONCENTRACIJE SUPSTRATA I ENZIMA
O BRZINI ENZIMATIVNE REAKCIJE

Iz navedenog materijala proizlazi važan zaključak da je jedan od najznačajnijih faktora koji određuju brzinu enzimske reakcije koncentracija supstrata. Pri konstantnoj koncentraciji enzima, brzina reakcije se postepeno povećava, dostižući određeni maksimum (slika 54), kada daljnje povećanje količine supstrata više ne utječe na brzinu reakcije ili je u nekim slučajevima čak inhibira. Kao što se može vidjeti iz krivulje odnosa između brzine enzimske reakcije i koncentracije supstrata, pri niskim koncentracijama supstrata postoji direktna veza između ovih pokazatelja, ali pri visokim koncentracijama brzina reakcije postaje nezavisna od koncentracija supstrata; u ovim slučajevima generalno se pretpostavlja da je supstrat u višku i da je enzim potpuno zasićen. Faktor koji ograničava brzinu u potonjem slučaju je koncentracija enzima.

Brzina bilo koje enzimske reakcije direktno ovisi o koncentraciji enzima. Na sl. 55 pokazuje odnos između brzine reakcije i povećanja količine enzima u prisustvu viška supstrata. Može se vidjeti da postoji linearna veza između ovih količina, odnosno brzina reakcije je proporcionalna količini prisutnog enzima.

Stranica 3

Gore opisana metoda za pripremu referentne otopine zasniva se na činjenici da se obojeni kompleks kobalta sa nitrozo-K-soli ne formira u jako kiseloj sredini; optimalni medij za formiranje kompleksa je neutralna ili blago kisela otopina.

Intenzitet boje u velikoj mjeri ovisi o okruženju. Optimalni medij za dobijanje najstabilnije boje je nitrat. U hlorovodoničnoj kiselini boja je stabilna samo 6 minuta, pa se mjerenja moraju izvršiti brzo. Kiseline i soli smanjuju intenzitet boje; Potrebno je održavati iste koncentracije kiselina i soli u testu i standardnim otopinama.

U tom slučaju početna ljubičasto-ružičasta otopina reagensa, ovisno o koncentraciji stroncija, postaje ljubičasto-plava ili plavo-zelena. Optimalni medij za interakciju je pH 4 6 (rastvor acetatnog pufera) u prisustvu PEDTU. Boja rastvora je stabilna mnogo sati.

Vlakna za izmjenu jona i elektrona. Optimalno okruženje (pH) za vezivanje jona zavisi od prirode ionogene grupe, a ravnotežni kapacitet jonske razmene zavisi od broja ovih grupa u polimeru.

Ispitivane supstance su raspoređene u nizu na osnovu njihove oksidacione sposobnosti prema jodidu. Ovaj niz se mora uzeti u obzir pri određivanju optimalnog okruženja za redoks reakcije koje uključuju ove supstance.

Medicinske i biološke posljedice upotrebe atomske energije, očigledno, počele su se u potpunosti shvaćati tek nakon atomskog bombardiranja Hirošime i Nagasakija. Stoga su se vrlo kasno počele razvijati savremene mjere za sprečavanje hemijskog zagađenja biosfere i stvaranje optimalnog staništa, te je stanje životne sredine teže normalizirati nego spriječiti zagađenje, zbog čega je nastala situacija kada su stanovništvo i aktivisti u borba za očuvanje prirodne sredine (zeleni) protestuju protiv izgradnje novih nuklearnih elektrana, vodovoda, toplana, hemijskih postrojenja, insistiraju na zatvaranju i prenamjeni mnogih postojećih preduzeća. Ovi strahovi su razumljivi, ali nisu uvijek opravdani i, iako proizlaze iz nagomilanog negativnog iskustva, očigledno su nedovoljno poznavanje teme. Stoga je dubinsko obrazovanje o životnoj sredini kako stručnjaka iz različitih oblasti, tako i šire populacije izuzetno važno u naše vrijeme.

Učenici ove kategorije su više povučeni, odvojeni od drugih i manje su skloni da stupaju u kontakt i sa nastavnicima i sa kolegama iz razreda. Njihova emancipacija umnogome zavisi od osoblja dekanata, nastavnika koji stvaraju optimalno komunikacijsko okruženje, od pozitivnog stava svojih kolega prema njima, od želje ljudi oko njih da im pomognu i budu tolerantniji. Bolest ostavlja otisak na ličnosti učenika koji ima problema sa fizičkim zdravljem, ranjivi su u komunikaciji, neki subjektivno. Međutim, kako pokazuje studija, oko 90% vanrednih studenata i njihovih najmilijih (roditelji, rođaci, staratelji) smatraju studiranje na fakultetu ne samo kao priliku za sticanje visokog obrazovanja, već, prije svega, kao priliku da urone u okruženje koje im pomaže da se osjećaju ravnopravnim s drugima koji nemaju posebnih fizičkih zdravstvenih problema.

Istražen je uticaj vrste puferskog rastvora i organskih rastvarača (aceton, etanol, dimetilformamid i dioksan) na optička svojstva kompleksa Zn i Cd sa 8-(π-toluensulfonil)kinolinom, koji je za njih grupni reagens. . Apsorpcione trake kompleksa u boratnom puferu su karakterističnije nego u glikokolnom puferu, pa je boratni pufer najoptimalniji medij za određivanje Zn i Cd ovim reagensom. Dodaci organskih rastvarača utiču na pomeranje apsorpcionih, ekscitacionih i luminiscencijskih pojaseva kompleksa, kao i na kvantni prinos i intenzitet luminescencije, zbog čega su pronađeni optimalni uslovi za odvojeno određivanje malih količina Zn u prisustvu jednakih količina Zn. količine Cd, kao i ukupno određivanje ovih elemenata.

Artemova je predložila modifikaciju metode za praktičnu upotrebu. Modificirana metoda se sastoji od inokulacije vode za ispitivanje u glukozno-peptonski medij (prema GOST 18963 - 73), koji je optimalan medij za akumulaciju i za Escherichia coli i za enterokoke, nakon čega slijedi inokulacija na odgovarajuće potvrdno guste selektivne podloge i identifikacija uzgojenih kolonije.

Odnosi između gljiva u procesu raspadanja drveta određuju se: Treba imati na umu da u procesu iscrpljivanja nutrijenata, gljiva koja se prva naselila postaje manje održiva, dok ona za koju je djelomično razgrađeno drvo optimalno okruženje stiče najpovoljnije uvjete za razvoj i relativno lako istiskuje svoju prethodnicu. Prva gljiva se naseli na zdravim panjevima, ponekad čak i na živim stablima. Smrdljiva gljiva mnogo sporije uništava drvo, ali, kako pokazuju eksperimenti, nakon mjesec dana razvoja obrubljene gljive, aktivnost smrdljive gljive na pripremljenom drvu značajno raste. Međutim, treba uzeti u obzir da promjene temperature i psihrometrijskih uvjeta mijenjaju metabolizam gljiva, a samim tim i mogući slijed njihovog razvoja.

Reaktivnost aniona koji se koriste u reakcijama nukleofilne aromatske supstitucije uvelike ovisi o njihovom stanju u otopini. Vezivanje sa kontrajonima u ionske parove ili formiranje jakih solvatacionih ljuski značajno smanjuje njihovu nukleofilnost i brzinu reakcije. Stoga su optimalni medij za takve reakcije bipolarni aprotični rastvarači, koji uništavaju ionske parove, ali slabo solvatiraju anione.

Analizirani rastvor se polako unosi u ovaj rastvor uz snažno mešanje pipetom. Da bi se završila oksidacija mangana, otopina se s vremena na vrijeme snažno miješa i ostavi 3 minute. Stvaranje optimalnog okruženja ukazuje na promjenu boje otopine od zelene do žuto-smeđe. Nakon toga, odmah dodati 15 ml puferskog rastvora amonijaka sa pH 10 i 20 ml NH4OH (sp. Providnom rastvoru se dodaje poznata količina od 0,05 M rastvora kompleksona III i nakon nekoliko minuta njegov višak titrira sa rastvor kalcijeve soli protiv timolftaleksona dok se ne pojavi intenzivna plava boja.

Ove metode čišćenja temelje se na aktiviranju postojeće (nativne) mikroflore u tlu ili stijeni. Kao rezultat toga, mikroorganizmi počinju aktivno apsorbirati zagađivač i uzrokovati njegovo uništenje. Metode za aktiviranje prirodne mikroflore usmjerene su na stvaranje optimalnog okruženja za razvoj određenih grupa mikroorganizama koji razgrađuju zagađivače. Ove metode se mogu koristiti svugdje gdje je prirodna mikrobiocenoza zadržala održivost i dovoljnu raznolikost vrsta. Čišćenje kroz aktivaciju mikroflore je spor, ali vrlo efikasan proces. Najčešće se ove metode čišćenja koriste za uklanjanje zagađenja nafte i ugljikovodika.

Tamo ćete takođe naučiti kako da za sebe stvorite optimalno okruženje koje će garantovati postizanje vaših ciljeva – okruženje koje će učiniti da izdržite do kraja.

supstance, vode aktivan život zahvaljujući:

a) svejedi;

b) razvoj sa metamorfozom;

c) jesti samo hranu životinjskog porekla bogatu proteinima;

d) sposobnost dugog boravka pod vodom.

22. Disanje kod vodozemaca se vrši:

a) kroz škrge;

b) kroz pluća;

c) kroz kožu;

d) sve gore navedene metode.

23. Tibiju treba pripisati nivou organizacije živih bića:

a) ćelijski;

b) tkivo;

c) organ;

d) sistemski.

Na slici je prikazan fragment tipika

Dobijen elektrokardiogram (EKG) osobe

Na drugom standardnom vodstvu.

T–P interval odražava sljedeći proces u

srce:

a) atrijalna stimulacija;

b) obnavljanje stanja ventrikularnog miokarda

nakon smanjenja;

c) širenje ekscitacije kroz komore;

d) period odmora - dijastola.

25. Optimalno okruženje za visoku aktivnost želučanih enzima:

a) alkalne;

b) neutralan;

c) kiselo;

a) temeljno isperite otvorene rane, uklonite mrtvo tkivo i obratite se ljekaru;

b) stavite ruku u hladnu vodu ili je prekrijte komadićima leda što je prije moguće;

c) trljati ud dok ne pocrveni i staviti čvrst zavoj;

d) čvrsto zaviti opečeni ekstremitet i obratiti se lekaru.

Limfa se prenosi direktno iz tkiva i organa kroz limfne žile

a) arterijsko korito sistemske cirkulacije;

b) vensko korito sistemske cirkulacije;

c) arterijsko korito plućne cirkulacije;

d) vensko korito plućne cirkulacije.

28. Krv gubi maksimalnu količinu kiseonika kada prolazi kroz:

a) pluća;

b) jedna od vena na ruci;

c) kapilare u jednom od mišića;

d) desna pretkomora i desna komora.

29. Nerv koji rotira očnu jabučicu kod ljudi:

a) trigeminalni;

b) blok;

c) vizuelni;

d) lica.

30. Volumen zraka koji se može udahnuti nakon tihog izdisaja naziva se:

a) rezervni volumen izdisaja;

b) inspiratorni rezervni volumen;

c) plimni volumen;

d) rezidualni volumen.

Slika pokazuje

Rekonstrukcija vanjskog izgleda i

Ostaci primitivne kulture

Jedan od predaka moderne

Čovjek. Ovaj predstavnik

treba klasificirati kao:

a) ljudski prethodnici;

b) drevni ljudi;

c) drevni ljudi;

d) fosilni ljudi modernog doba

anatomski tip.

32. Kora nadbubrežne žlijezde proizvodi hormon:

a) adrenalin;

b) tiroksin;

c) kortizon;

d) glukagon.

33. Dodatna karika u jednom trofičkom lancu je:

a) glista;

b) bluegrass;

U prirodnim zajednicama uloga potrošača 2. reda je po pravilu

mogu igrati:

a) ukljeva, pevačica, srna, mljevena buba;

b) oraščić, brzi gušter, morska zvijezda, zec;

c) patka, pas, pauk, čvorak;

d) žaba, puž vinove loze, mačka, mišar.

Svako proučavanje svojstava enzima, svaka njihova primjena u praktičnim aktivnostima - u medicini i nacionalnoj ekonomiji - uvijek je povezana s potrebom da se zna kojom se brzinom odvija enzimska reakcija. Da biste razumjeli i ispravno procijenili rezultate određivanja enzimske aktivnosti, morate jasno zamisliti o kojim faktorima ovisi brzina reakcije i koji uvjeti na nju utječu. Postoji mnogo takvih uslova. Prije svega, ovo je omjer koncentracije samih supstanci koje reaguju: enzima i supstrata. Nadalje, to su sve vrste karakteristika okoline u kojoj se reakcija odvija: temperatura, kiselost, prisustvo soli ili drugih nečistoća koje mogu i ubrzati i usporiti enzimski proces, itd.

Djelovanje enzima ovisi o nizu faktora, prvenstveno o temperaturi i reakciji okoline (pH). Optimalna temperatura na kojoj je aktivnost enzima najveća je obično u rasponu od 37 – 50˚C. Na nižim temperaturama brzina enzimskih reakcija opada, a na temperaturama blizu 0˚C gotovo potpuno prestaje. Kako temperatura raste, brzina se također smanjuje i na kraju potpuno prestaje. Smanjenje intenziteta enzima s povećanjem temperature uglavnom je posljedica uništenja proteina uključenog u enzim. Budući da proteini u suhom stanju denaturiraju mnogo sporije nego kada su hidrirani (u obliku proteinskog gela ili otopine), inaktivacija enzima u suhom se odvija mnogo sporije nego u prisustvu vlage. Stoga suve bakterijske spore ili suhe sjemenke mogu izdržati zagrijavanje na mnogo više temperature od vlažnijeg sjemena i spora.

Za većinu trenutno poznatih enzima određen je optimalni pH pri kojem imaju maksimalnu aktivnost. Ova vrijednost je važan kriterij za karakteristike enzima. Ponekad se ovo svojstvo enzima koristi za njihovo preparativno odvajanje. Prisustvo optimalnog pH može se objasniti činjenicom da su enzimi polielektroliti i njihov naboj zavisi od pH vrednosti. Ponekad prateće supstance mogu promijeniti pH optimum, kao što su puferske otopine. U nekim slučajevima, u zavisnosti od supstrata, enzimi sa slabo izraženom specifičnošću imaju nekoliko optimuma.

Važan faktor od kojeg zavisi djelovanje enzima, kako je prvi ustanovio Sørensen, je aktivna reakcija okoline – pH. Pojedini enzimi se razlikuju po optimalnoj pH vrijednosti za svoje djelovanje. Na primjer, pepsin sadržan u želučanom soku je najaktivniji u jako kiseloj sredini (pH 1 – 2); tripsin - proteolitički enzim koji luči pankreas, ima optimalno djelovanje u blago alkalnoj sredini (pH 8 - 9); papain, enzim biljnog porijekla, optimalno djeluje u blago kiseloj sredini (pH 5 – 6).

Iz toga slijedi da je vrijednost (PH optimum) vrlo osjetljiv znak za ovaj enzim. Zavisi od prirode supstrata i sastava puferske otopine i stoga nije prava konstanta. Također je potrebno imati na umu svojstva enzima kao proteinskih tijela sposobnih za kiselo-baznu denaturaciju. Kiselo-bazna denaturacija može dovesti do nepovratnih promjena u strukturi enzima uz gubitak njegovih katalitičkih svojstava.

Brzina bilo kojeg enzimskog procesa u velikoj mjeri ovisi o koncentraciji i supstrata i enzima. Tipično, brzina reakcije je direktno proporcionalna količini enzima, pod uvjetom da je sadržaj supstrata unutar optimalnog raspona ili malo veći. Pri konstantnoj količini enzima, brzina raste s povećanjem koncentracije supstrata. Ova reakcija podliježe zakonu masovnog djelovanja i razmatra se u svjetlu Michaelis-Mentonove teorije, tj.

V=K(F) ,

V - brzina reakcije
K - konstanta brzine
F - koncentracija enzima.

Prisustvo određenih jona u reakcionom mediju može aktivirati formiranje aktivnog supstrata enzimskog kompleksa, u kom slučaju će se brzina enzimske reakcije povećati. Takve supstance se nazivaju aktivatori. U ovom slučaju tvari koje katalizuju enzimske reakcije ne sudjeluju direktno u njima. Na aktivnost nekih enzima značajno utiče koncentracija soli u sistemu, dok drugi enzimi nisu osetljivi na prisustvo jona. Međutim, neki ioni su apsolutno neophodni za normalno funkcioniranje nekih enzima. Poznato je da joni inhibiraju aktivnost nekih enzima, a za druge su aktivatori. Specifični aktivatori uključuju katjone metala: Na + , K + , Rb + , Cs + , Mg2 + , Ca2 + , Zn2 + , Cd2 + , Cr2 + , Cu2 + , Mn2 + , Co2 + , Ni2 + , Al3 + . Takođe je poznato da kationi Fe2+, Rb+, Cs+ deluju kao aktivatori samo u prisustvu Mg u drugim slučajevima, ovi kationi nisu aktivatori. U većini slučajeva, jedan ili dva jona mogu aktivirati određeni enzim. Na primjer, Mg2 + - uobičajeni aktivator mnogih enzima, koji djeluje na fosforizirane supstrate, u gotovo svim slučajevima može se zamijeniti Mn2 +, iako ga drugi metali ne mogu zamijeniti. Treba napomenuti da se zemnoalkalni metali općenito nadmeću jedni s drugima, posebno Ca2 + potiskuje aktivnost mnogih enzima koje aktiviraju Mg2 + i Zn2 +. Razlog za to je još uvijek nejasan. Mehanizam djelovanja metalnih jona - aktivatora može biti različit. Prije svega, metal može biti komponenta aktivnog mjesta enzima. Ali može djelovati kao povezujući most između enzima i supstrata, držeći supstrat na aktivnom mjestu enzima. Postoje dokazi da su ioni metala sposobni da vežu organsko jedinjenje za proteine ​​i, konačno, jedan od mogućih mehanizama delovanja metala kao aktivatora je promena konstante ravnoteže enzimske reakcije. Dokazano je da anjoni utiču i na aktivnost brojnih enzima. Na primjer, utjecaj CI na aktivnost A-amilaze životinjskog porijekla je veoma velik.

Djelovanje enzima također ovisi o prisutnosti specifičnih aktivatora ili inhibitora. Dakle, enzim pankreasa enterokinaza pretvara neaktivni tripsinogen u aktivni tripsin. Takvi neaktivni enzimi sadržani u stanicama i u izlučevinama različitih žlijezda nazivaju se proenzimi. Enzim može biti konkurentan ili nekonkurentan. U kompetitivnoj inhibiciji, inhibitor i supstrat se takmiče jedan s drugim, pokušavajući istisnuti jedan drugog iz kompleksa enzim-supstrat. Efekat kompetitivnog inhibitora uklanja se visokim koncentracijama supstrata, dok efekat nekompetitivnog inhibitora ostaje pod ovim uslovima. Uticaj specifičnih aktivatora i inhibitora na enzim je od velikog značaja za regulaciju enzimskih procesa u organizmu.

Uz postojanje aktivatora enzima, poznat je i niz supstanci čije prisustvo inhibira katalitičko djelovanje enzima ili ga potpuno inaktivira. Takve supstance se obično nazivaju inhibitorima. Inhibitori su supstance koje na određeni hemijski način deluju na enzime i prema prirodi svog delovanja se mogu podeliti na reverzibilne i ireverzibilne inhibitore. Reverzibilnu inhibiciju karakterizira ravnoteža između enzima i inhibitora s određenom konstantom ravnoteže. Sistem ovog tipa karakteriše određeni stepen inhibicije, u zavisnosti od koncentracije inhibitora, a inhibicija se postiže brzo i tada je nezavisna od vremena. Kada se inhibitor ukloni dijalizom, obnavlja se aktivnost enzima. Ireverzibilna inhibicija se prvenstveno izražava u činjenici da dijaliza ne obnavlja aktivnost enzima. I za razliku od reverzibilne inhibicije, ona se povećava s vremenom, tako da se potpuna inhibicija katalitičke aktivnosti enzima može dogoditi pri vrlo niskoj koncentraciji inhibitora. U ovom slučaju, efikasnost inhibitora ne zavisi od konstante ravnoteže, već od konstante brzine, koja određuje udio enzima koji je inhibiran u ovom slučaju.

IN multienzimski kompleks nekoliko enzima

(na primjer, E1, E2, E3) su međusobno čvrsto povezani u jedan kompleks i provode niz uzastopnih reakcija u kojima se proizvod reakcije direktno prenosi na sljedeći enzim i predstavlja samo njegov supstrat. Zahvaljujući takvim kompleksima, brzina transformacije molekula je značajno ubrzana.

Na primjer, piruvat dehidrogenaza složen, pre-

rotirajući piruvat u acetil-S-CoA, α -ketoglutarirani dehid- kompleks rogenaze koji pretvara α-ketoglutarat u suk-

cinyl-S-CoA, kompleks pod nazivom " sintaza masnih kiselina" (ili palmitat sintaza), koja sintetizira palmitinsku kiselinu.

PRINCIPI KVANTITIRANJA AKTIVNOSTI ENZIMA

1. Aktivnost enzima se izražava kao brzina akumulacije proizvoda ili brzina gubitka supstrata u smislu količine materijala koji sadrži enzim.

U praksi obično koriste:

o jedinice količine supstance – mol (i njegovi derivati ​​mmol, µmol), gram (kg, mg),

o jedinice vremena – minuta, sat, sekunda,

o jedinice mase ili zapremine – gram (kg, mg), litar (ml).

Aktivno se koriste i drugi derivati ​​- katal (mol/s), međunarodna jedinica aktivnost (IU, jedinica) odgovara µmol/min.

Tako se aktivnost enzima može izraziti, na primjer, u mmol/s×l, g/h×l, IU/l, cat/ml, itd. Na primjer, poznato je da 1 g pepsina razgrađuje 50 kg bjelanjka u jednom satu - tako će njegova aktivnost biti 50 kg/sat na 1 g enzima. Ako količina pljuvačke od 1,6 g razgradi 175 kg škroba na sat, aktivnost pljuvačke amilaze će biti 109,4 kg škroba na sat na 1 g pljuvačke.

2. Kreiranje standardnih uslova tako da možete uporediti dobijene rezultate

V različite laboratorije - optimalni pH, i fiksna temperatura, na primjer, 25°C ili 37°C, posmatrajući vrijeme inkubacije supstrata sa enzimom.

3. Višak supstrata tako da svi molekuli enzima prisutni u otopini rade.

SVOJSTVA ENZIMA

1. Ovisnost brzine reakcije o temperaturi– opisano je krivuljom u obliku zvona

urlati maksimalnom brzinom na optimalnoj temperaturi za dati enzim.

Zakon o povećanju brzine reakcije za 2-4 puta uz povećanje temperature za 10°C važi i za enzimske reakcije, ali samo u rasponu od 55-60°C, tj. u vrijednostima prije denaturacije proteina. Uz to, kao izuzetak, postoje enzimi nekih mikroorganizama koji postoje u vodi toplih izvora i gejzira.

U Sijamske mačke imaju crnu njušku, vrhove ušiju, rep i šape. U ovim područjima temperatura je samo 0,5°C niža nego u centralnim dijelovima tijela. Ali to omogućava enzimu koji formira pigment da radi

folikula dlake. Pri najmanjem porastu temperature enzim se inaktivira.

Kod planinskog zeca, kada temperatura okoline padne, enzim koji stvara pigment u koži se inaktivira i zec dobija bijelu dlaku.

Antivirusni protein interferon počinje se sintetizirati u stanicama tek kada tjelesna temperatura dostigne 38°C

Kako temperatura pada, aktivnost enzima se smanjuje, ali ne nestaje u potpunosti. Ilustracija može biti hibernacija nekih životinja (gofovi, ježevi), čija tjelesna temperatura padne na 3-5°C.

Ovo svojstvo enzima koristi se iu hirurškoj praksi prilikom operacija na grudnoj šupljini, kada se pacijent ohladi na 22°C.

2. Ovisnost brzine reakcije o pH– opisano je zvonastom krivuljom s maksimalnom brzinom pri optimalnoj pH vrijednosti za dati enzim.

Za svaki enzim postoji određeni uski raspon pH okoline, koji je optimalan za ispoljavanje njegove najveće aktivnosti. Na primjer, optimalne pH vrijednosti za pepsin su 1,5-2,5, tripsin 8,0-8,5, pljuvačna amilaza 7,2, arginaza 9,7, kisela fosfataza 4,5-5,0, sukcinat dehidrogenaza 9,0.

3. Ovisnost brzine reakcije o koncentraciji supstrata

Kako koncentracija supstrata raste, brzina reakcije prvo raste

prema povezivanju novih molekula enzima u reakciju, tada se opaža efekat zasićenja kada svi molekuli enzima interaguju sa molekulima supstrata. Daljnjim povećanjem koncentracije supstrata, između njegovih molekula nastaje nadmetanje za aktivni centar enzima i brzina reakcije se smanjuje.

4. Ovisnost o koncentraciji enzima

Kako se broj molekula enzima povećava, brzina reakcije kontinuirano raste i direktno je proporcionalna količini enzima, jer više molekula enzima proizvodi više molekula proizvoda.