Az enzimekre is három fő kritérium vonatkozik, amelyek a szervetlen katalizátorokra is jellemzőek. Különösen a reakció után viszonylag változatlanok maradnak, azaz újra felszabadulnak, és új szubsztrát molekulákkal reagálhatnak (bár a környezeti feltételeknek az enzim aktivitására gyakorolt ​​mellékhatásai nem zárhatók ki). Az enzimek elhanyagolhatóan kis koncentrációban fejtik ki hatásukat (például a borjú gyomrának nyálkahártyájában található rennin enzim egy molekulája 37 °C-on 10 perc alatt körülbelül 106 molekula tejkazeinogént alvasztóvá tesz). Egy enzim vagy bármely más katalizátor jelenléte vagy hiánya nem befolyásolja sem az egyensúlyi állandó értékét, sem a szabad energia (ΔG) változását. A katalizátorok csak azt a sebességet növelik, amellyel a rendszer megközelíti a termodinamikai egyensúlyt, anélkül, hogy az egyensúlyi pontot eltolná. A nagy egyensúlyi állandóval és negatív ΔG értékű kémiai reakciókat általában exergonikusnak nevezik. Az alacsony egyensúlyi állandójú és ennek megfelelően pozitív ΔG értékű reakciókat (általában nem spontán módon) nevezzük endergonikusnak. E reakciók elindításához és befejezéséhez kívülről beáramló energia szükséges. Az élő rendszerekben azonban az exergonikus folyamatok endergonikus reakciókkal párosulnak, ez utóbbiak biztosítják a szükséges mennyiségű energiát.

Az enzimek fehérjékként számos, a szerves vegyületek ezen osztályára jellemző tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek eltérnek a szervetlen katalizátorok tulajdonságaitól.

Az enzimek termikus labilitása

Mivel a kémiai reakciók sebessége a hőmérséklettől függ, az enzimek által katalizált reakciók is érzékenyek a hőmérséklet változásaira. A kémiai reakció sebessége 2-szeresére nő, ha a hőmérséklet 10 °C-kal emelkedik. Az enzim fehérjetermészetéből adódóan azonban az enzimfehérje termikus denaturációja a hőmérséklet emelkedésével csökkenti az enzim effektív koncentrációját, és ezt követően csökken a reakciósebesség. Így körülbelül 45-50°C-ig érvényesül a kémiai kinetika elmélete által megjósolt reakciósebesség-növekedés hatása. 45°C felett fontosabbá válik az enzimfehérje termikus denaturációja és a reakciósebesség gyors csökkenése (51. ábra).

Így a termolabilitás vagy a megnövekedett hőmérsékletre való érzékenység az enzimek egyik jellemző tulajdonsága, amely élesen megkülönbözteti őket a szervetlen katalizátoroktól. Ez utóbbi jelenlétében a reakciósebesség exponenciálisan növekszik a hőmérséklet emelkedésével (lásd 51. ábra).

100 °C-on szinte minden enzim elveszíti aktivitását (az egyetlen kivétel nyilvánvalóan az egyik izomszövet enzim - a miokináz, amely akár 100 °C-ig is ellenáll). A legtöbb enzim működésének optimális hőmérséklete melegvérű állatokban 37-40°C. Alacsony hőmérsékleten (0° vagy ez alatt) az enzimek általában nem pusztulnak el (denaturálódnak), bár aktivitásuk majdnem nullára esik. Minden esetben fontos a megfelelő hőmérsékletnek való kitettség ideje. Jelenleg a pepszin, a tripszin és számos más enzim esetében bebizonyosodott, hogy közvetlen kapcsolat van az enziminaktiváció sebessége és a fehérje denaturáció mértéke között. Arra is felhívjuk a figyelmet, hogy az enzimek termolabilitását bizonyos mértékig befolyásolja a szubsztrát koncentrációja, a tápközeg pH-ja és egyéb tényezők.

Az enzimaktivitás függése a környezet pH-jától

Az enzimek általában a hidrogénion-koncentráció szűk zónájában a legaktívabbak, ami az állati szövetek esetében főként a környezet evolúció során kialakult fiziológiás pH-értékeinek felel meg (pH 6,0-8,0). Ha grafikusan ábrázoljuk, a harang alakú görbének van egy meghatározott pontja, ahol az enzim maximális aktivitást mutat; ezt a pontot nevezzük a környezet optimális pH-értékének ezen enzim működéséhez (52. ábra). Az enzimaktivitás hidrogénionok koncentrációjától való függésének meghatározásakor a reakciót a közeg különböző pH-értékein, általában optimális hőmérsékleten és kellően magas szubsztrátkoncentráció jelenlétében hajtják végre. táblázatban A 17. táblázat mutatja az optimális pH-határokat számos enzim esetében.

Az asztalról 17 látható, hogy az enzimhatás pH-optimuma a fiziológiás tartományon belül van. Ez alól kivétel a pepszin, amelynek pH-optimuma 2,0 (6,0 pH-értéken nem aktív és stabil). Ezt a pepszin funkciója magyarázza, mivel a gyomornedv szabad sósavat tartalmaz, ami megközelítőleg ilyen pH-értékű környezetet teremt. Másrészt az argináz pH-optimuma az erősen lúgos zónában van (kb. 10,0); A májsejtekben nincs ilyen környezet, ezért in vivo az argináz nem működik az optimális pH-zónában.

A modern elképzelések szerint a környezet pH-jának változása az enzimmolekulára gyakorolt ​​hatása a savas és bázikus csoportok (különösen a dikarbonsavak COOH csoportja, a cisztein SH csoportja) ionizációs állapotát vagy fokát befolyásolja. , a hisztidin imidazol-nitrogénje, a lizin NH 2 csoportja stb.). A tápközeg különböző pH-értékeinél az aktív centrum részben ionizált vagy nem ionizált formában lehet, ami befolyásolja a fehérje harmadlagos szerkezetét, és ennek megfelelően az aktív enzim-szubsztrát komplex képződését. Emellett fontos a szubsztrátok és a kofaktorok ionizációs állapota.

Enzimspecifitás

Az enzimek nagy hatásspecifikusak. Ebben a tulajdonságukban gyakran jelentősen eltérnek a szervetlen katalizátoroktól. Így a finomra őrölt platina és palládium katalizálhatja (molekuláris hidrogén részvételével) több tízezer különféle szerkezetű kémiai vegyület redukcióját. Az enzimek nagy specifitása, mint fentebb említettük, a szubsztrát és az enzim molekulái közötti konformációs és elektrosztatikus komplementaritásnak, valamint az enzim aktív centrumának egyedi szerkezetének köszönhető, amely „felismerést”, nagy affinitást és szelektivitást biztosít az enzim számára. egy reakció előfordulása az élő sejtekben egyidejűleg zajló több ezer egyéb kémiai reakció közül.

A hatásmechanizmustól függően relatív vagy csoportspecifikus és abszolút specificitású enzimeket különböztetünk meg. Így egyes hidrolitikus enzimek működéséhez a szubsztrát molekulában lévő kémiai kötés típusa a legnagyobb jelentőségű. Például a pepszin lebontja az állati és növényi eredetű fehérjéket, bár ezek mind kémiai szerkezetükben, mind aminosav-összetételükben, mind fizikai-kémiai tulajdonságaikban jelentősen eltérhetnek egymástól. A pepszin azonban nem bontja le a szénhidrátokat vagy zsírokat. Ez azzal magyarázható, hogy a pepszin hatásának helye a peptid CO-NH kötés. A zsírok glicerinné és zsírsavakká történő hidrolízisét katalizáló lipáz működésében ilyen hely az észterkötés. Hasonló csoportspecifikusak a tripszin, kimotripszin, peptidázok, az α-glikozidkötéseket hidrolizáló enzimek (de a cellulózban jelenlévő β-glikozid kötések nem) stb. Jellemzően ezek az enzimek vesznek részt az emésztési folyamatban, és csoportspecificitásuk az valószínűbb, hogy mindennek van egy bizonyos biológiai jelentése. Néhány intracelluláris enzim is hasonló relatív specifitással rendelkezik, például a hexokináz, amely szinte az összes hexóz foszforilációját katalizálja ATP jelenlétében, bár ugyanakkor a sejtekben minden hexózra specifikus enzimek vannak, amelyek ugyanazt a foszforilációt végzik.

A hatás abszolút specificitása egy enzim azon képessége, hogy csak egyetlen szubsztrát átalakulását katalizálja. Bármilyen változás (módosítás) a szubsztrát szerkezetében elérhetetlenné teszi az enzim működése számára. Ilyen enzimek például az argináz, amely természetes körülmények között (a szervezetben) bontja le az arginint, az ureáz, amely katalizálja a karbamid lebomlását stb. (lásd: Egyszerű fehérjék metabolizmusa).

Kísérleti bizonyítékok vannak az úgynevezett sztereokémiai specificitás létezésére, amely a kémiai anyagok optikailag izomer L- és D-formáinak vagy geometriai (cisz- és transz-) izomereinek létére vezethető vissza. Így az L- és D-aminosavak oxidázai ismertek, bár a természetes fehérjékben csak L-aminosavak találhatók. Az oxidázok mindegyik típusa csak a saját sztereoizomerjére, az 1-re hat. (1 Van azonban egy kis enzimcsoport - racemázok, amelyek katalizálják a szubsztrát sztérikus konfigurációjának megváltozását. Így a bakteriális alanin racemáz mind az L-, mind a D-alanint reverzibilisen mindkét izomer optikailag inaktív keverékévé alakítja: DL-alaninná (racemát).)

A sztereokémiai specificitás egyértelmű példája a bakteriális aszpartát-dekarboxiláz, amely csak az L-aszparaginsavból katalizálja a CO 2 eltávolítását, L-alaninná alakítva azt. A sztereospecifitást katalizáló enzimek és szintetikus reakciók mutatják. Így az ammóniából és az α-ketoglutarátból minden élő szervezetben szintetizálódik a glutaminsav L-izomerje, amely a természetes fehérjék részét képezi. Ha egy vegyület cisz- és transz-izomerek formájában létezik, a kettős kötés körül eltérő atomcsoportokkal, akkor ezek közül a geometriai izomerek közül általában csak az egyik szolgálhat szubsztrátként az enzim működéséhez.

Például a fumaráz csak a fumársav (transz-izomer) átalakulását katalizálja, de nem hat a maleinsavra (cisz-izomer).

Így az enzimek hatásuk specifikusságából adódóan biztosítják, hogy a sejtek és az egész szervezet mikroterében csak bizonyos reakciók menjenek végbe nagy sebességgel a rengeteg lehetséges átalakulásból, szabályozva ezzel az anyagcsere intenzitását.

Az enzimaktivitást meghatározó tényezők

Itt röviden kitérünk az enzimek által katalizált reakciók sebességét meghatározó tényezőkre, részletesebben pedig az enzimműködés aktiválásával és gátlásával kapcsolatos kérdésekre.

Mint ismeretes, bármely kémiai reakció sebessége az idő múlásával csökken, azonban az enzimreakciók időbeli előrehaladásának görbéje (lásd 53. ábra) nem rendelkezik azzal az általános alakkal, amely a homogén kémiai reakciókra jellemző. Az enzimreakciók sebességének időbeli csökkenését okozhatja a reakciótermékek által okozott gátlás, az enzim szubsztráttal való telítettségének csökkenése (mivel a szubsztrát koncentrációja a reakció előrehaladtával csökken), valamint az enzim részleges inaktiválása. az enzim a környezet adott hőmérsékletén és pH-ján.

Ezenkívül figyelembe kell venni a fordított reakció sebességét, amely az enzimatikus reakciótermékek koncentrációjának növekedése esetén jelentősebb lehet. Figyelembe véve ezeket a körülményeket, a szövetekben és biológiai folyadékokban zajló enzimreakciók sebességének vizsgálatakor a kezdeti reakciósebességet általában olyan körülmények között határozzák meg, amikor az enzimreakció sebessége megközelíti a lineárist (beleértve azt is, amikor a szubsztrát koncentrációja elég magas a telítődéshez).

A SZUBSZTRÁT ÉS ENZIM KONCENTRÁCIÓ HATÁSA
AZ ENZIMATÍV REAKCIÓ SEBESSÉGÉRŐL

A fenti anyagból az a fontos következtetés vonható le, hogy az enzimreakció sebességét meghatározó egyik legjelentősebb tényező a szubsztrát koncentrációja. Állandó enzimkoncentráció mellett a reakciósebesség fokozatosan növekszik, elér egy bizonyos maximumot (54. ábra), amikor a szubsztrát mennyiségének további növelése már nem befolyásolja a reakciósebességet, sőt esetenként gátolja is. Amint az az enzimreakció sebessége és a szubsztrát koncentrációja közötti összefüggés görbéjéből látható, a szubsztrát alacsony koncentrációinál közvetlen kapcsolat van ezen indikátorok között, de magas koncentrációknál a reakciósebesség függetlenné válik a szubsztrát koncentrációjától. a szubsztrát koncentrációja; ezekben az esetekben általában azt feltételezik, hogy a szubsztrát feleslegben van, és az enzim teljesen telített. Ez utóbbi esetben a sebességet korlátozó tényező az enzim koncentrációja.

Bármely enzimatikus reakció sebessége közvetlenül függ az enzim koncentrációjától. ábrán. Az 55. ábra a reakció sebessége és a szubsztrátfelesleg jelenlétében növekvő enzimmennyiség közötti összefüggést mutatja. Látható, hogy ezen mennyiségek között lineáris összefüggés van, vagyis a reakciósebesség arányos a jelenlévő enzim mennyiségével.

3. oldal

A referenciaoldat elkészítésének fent leírt módszere azon a tényen alapul, hogy a kobalt és a nitrozo-K-só színes komplexe nem képződik erősen savas környezetben; a komplex képzésének optimális közege semleges vagy enyhén savas oldat.

A szín intenzitása nagyban függ a környezettől. A legstabilabb szín eléréséhez az optimális közeg a nitrát. Sósavban a szín csak 6 percig stabil, ezért a méréseket gyorsan kell elvégezni. A savak és sók csökkentik a szín intenzitását; A savak és sók azonos koncentrációját kell fenntartani a vizsgálati és a standard oldatokban.

Ebben az esetben a reagens kezdeti ibolya-rózsaszín oldata a stroncium koncentrációjától függően ibolya-kék vagy kékeszöld színűvé válik. Az optimális interakciós közeg a pH 4 6 (acetát pufferoldat) PEDTU jelenlétében. Az oldatok színe több órán keresztül stabil.

Ion- és elektroncserélő szálak. Az ionok megkötésének optimális környezete (pH) az ionogén csoport természetétől, az egyensúlyi ioncserélő kapacitás pedig ezen csoportok számától függ a polimerben.

A vizsgált anyagokat jóddal szembeni oxidációs képességük alapján sorba rendezzük. Ezt a sorozatot figyelembe kell venni az ezen anyagokat érintő redoxreakciók optimális környezetének meghatározásakor.

Az atomenergia felhasználásának orvosi és biológiai következményei nyilvánvalóan csak Hirosima és Nagaszaki atombombázása után kezdtek teljes mértékben felismerni. Ezért a bioszféra kémiai szennyezésének megelőzésére és az optimális élőhely kialakítására irányuló korszerű intézkedéseket nagyon későn kezdték kidolgozni, és a környezeti helyzet normalizálása nehezebb, mint a szennyezés megakadályozása, ezért alakult ki olyan helyzet, amikor a lakosság és az aktivisták a természeti környezet megőrzéséért folytatott küzdelem (zöldek) tiltakoznak új atomerőművek, vízművek, fűtőművek, vegyi üzemek építése ellen, ragaszkodnak számos meglévő vállalkozás bezárásához, újrahasznosításához. Ezek a félelmek érthetőek, de nem mindig indokoltak, és bár a felhalmozott negatív tapasztalatokból fakadnak, nyilvánvalóan nem kellőképpen ismerik a témát. Ezért korunkban rendkívül fontos mind a különböző szakterületeken dolgozó szakemberek, mind a lakosság elmélyült környezeti nevelése.

Az ebbe a kategóriába tartozó tanulók zárkózottabbak, eltávolodtak a többiektől, és ritkábban kerülnek kapcsolatba mind a tanárokkal, mind az osztálytársakkal. Emancipációjuk nagymértékben függ a dékáni hivatal munkatársaitól, az optimális kommunikációs környezetet megteremtő tanároktól, osztálytársaik hozzájuk való pozitív hozzáállásától, a körülöttük élők segítőkészségétől, toleránsabbá válásától. A betegség nyomot hagy egy olyan tanuló személyiségében, akinek testi egészségi problémái vannak, sérülékenyek a kommunikációban, egyesek szubjektív módon. A tanulmányból azonban kiderül, hogy a részmunkaidős hallgatók és szeretteik (szülők, rokonok, gyámok) megközelítőleg 90%-a az egyetemi tanulmányokat nem csak lehetőségként tekinti felsőoktatás megszerzésére, hanem mindenekelőtt lehetőségnek. olyan környezetbe merülni, amely segít nekik egyenrangúnak érezni magukat másokkal, akiknek nincs különösebb testi egészségi problémájuk.

Vizsgálták a pufferoldat típusának és a szerves oldószerek (aceton, etanol, dimetil-formamid és dioxán) hatását a 8-(π-toluolszulfonil)-kinolinnal, amely csoportreagensként képződő Zn- és Cd-komplexek optikai tulajdonságaira. . A borát pufferben a komplexek abszorpciós sávjai jellemzőbbek, mint a glikokol pufferben, ezért ezzel a reagenssel a borátpuffer a legoptimálisabb közeg a Zn és Cd meghatározására. A szerves oldószerek hozzáadása befolyásolja a komplexek abszorpciós, gerjesztési és lumineszcencia sávjainak eltolódását, valamint a kvantumhozamot és a lumineszcencia intenzitását, aminek köszönhetően optimális feltételeket találtunk kis mennyiségű Zn külön-külön történő meghatározásához egyenlő koncentráció mellett. Cd mennyiségét, valamint ezen elemek teljes meghatározását.

Artemova javasolta a módszer módosítását a gyakorlati felhasználás érdekében. A módosított módszer abból áll, hogy a tesztvizet glükóz-pepton táptalajba oltják be (a GOST 18963 - 73 szerint), amely az Escherichia coli és az enterococcusok számára egyaránt optimális akkumulációs táptalaj, majd megfelelő megerősítő sűrű szelektív táptalajra oltják, és azonosítják a termesztett növényeket. kolóniák.

A gombák közötti kapcsolatokat a fa bomlási folyamatában a következők határozzák meg: Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a tápanyag-fogyás során az elsőként megtelepedett gomba életképtelenné válik, míg az, amelyik számára a részben lebomlott fa az optimális környezet, az szerez a legkedvezőbb feltételeket a fejlődéshez, és viszonylag könnyen kiszorítja elődjét. Az első gomba egészséges tuskókon, néha még élő fákon is megtelepszik. A szagú tincsgomba sokkal lassabban pusztítja a fát, de, mint a kísérletek azt mutatják, a szegélyezett tincsgomba egy hónapos fejlődése után jelentősen megnő a bűzös tincsgomba aktivitása az előkészített fán. Figyelembe kell azonban venni, hogy a hőmérséklet és a pszichometriai viszonyok változása megváltoztatja a gombák anyagcseréjét, így fejlődésük lehetséges sorrendjét is.

A nukleofil aromás szubsztitúciós reakciókban használt anionok reaktivitása nagymértékben függ oldatbeli állapotuktól. Az ellenionokkal ionpárokká kötés vagy erős szolvatációs héjak kialakulása jelentősen csökkenti azok nukleofilségét és reakciósebességét. Ezért az ilyen reakciókhoz az optimális közeg a bipoláris aprotikus oldószer, amely tönkreteszi az ionpárokat, de gyengén szolvatálja az anionokat.

Az elemzett oldatot lassan adagoljuk ebbe az oldatba, erős keverés közben pipettával. A mangán oxidációjának befejezése érdekében az oldatot időnként erőteljesen keverjük, és 3 percig állni hagyjuk. Az optimális környezet megteremtését jelzi, hogy az oldat színe zöldről sárgásbarnára változik. Ezt követően azonnal adjunk hozzá 15 ml 10-es pH-jú ammónia-pufferoldatot és 20 ml NH4OH-t (az átlátszó oldathoz ismert mennyiségű III-as komplexon 0,05 M-os oldatát adjuk, majd néhány perc múlva a feleslegét titráljuk kalciumsó-oldatot timolftalexonnal szemben intenzív kék szín megjelenéséig.

Ezek a tisztítási módszerek a talajban vagy kőzetben meglévő (natív) mikroflóra aktiválásán alapulnak. Ennek eredményeként a mikroorganizmusok elkezdik aktívan felszívni a szennyező anyagot, és pusztulást okoznak. A natív mikroflóra aktiválásának módszerei arra irányulnak, hogy optimális környezetet teremtsenek a szennyező anyagokat lebontó mikroorganizmusok bizonyos csoportjainak fejlődéséhez. Ezek a módszerek mindenhol alkalmazhatók, ahol a természetes mikrobiocenózis megőrizte életképességét és elegendő fajdiverzitást. A mikroflóra aktiválásával történő tisztítás lassú, de nagyon hatékony folyamat. Leggyakrabban ezeket a tisztítási módszereket az olaj- és szénhidrogénszennyezés megszüntetésére használják.

Ott azt is megtanulod, hogyan teremts magadnak egy olyan optimális környezetet, amely garantálja céljaid elérését – egy olyan környezetet, amely a végsőkig kitart.

anyagok, aktív életet élnek, köszönhetően:

a) mindenevő;

b) fejlődés metamorfózissal;

c) csak fehérjében gazdag állati eredetű táplálék fogyasztása;

d) a hosszú távú víz alatti tartózkodás képessége.

22. A kétéltűek légzése:

a) a kopoltyúkon keresztül;

b) a tüdőn keresztül;

c) a bőrön keresztül;

d) a fenti módszerek mindegyike.

23. A sípcsontot az élőlények szervezettségi szintjének kell tulajdonítani:

a) sejtes;

b) szövet;

c) szerv;

d) szisztémás.

Az ábrán egy tipikus töredék látható

Egy személy elektrokardiogramja (EKG).

A második standard vezetésnél.

A T–P intervallum a következő folyamatot tükrözi:

szív:

a) pitvari stimuláció;

b) a kamrai szívizom állapotának helyreállítása

csökkentése után;

c) a gerjesztés terjedése a kamrákon keresztül;

d) pihenőidő - diasztolés.

25. Optimális környezet a gyomorenzimek magas aktivitásához:

a) lúgos;

b) semleges;

c) savanyú;

a) alaposan öblítse le a nyílt sebeket, távolítsa el az elhalt szöveteket és forduljon orvoshoz;

b) mielőbb tegye hideg vízbe a kezét, vagy takarja be jégdarabokkal;

c) dörzsölje a végtagot, amíg az kipirosodik, és helyezzen fel szoros kötést;

d) a megégett végtagot szorosan bekötni és orvoshoz kell fordulni.

A nyirok közvetlenül a szövetekből és szervekből kerül nyirokereken keresztül

a) a szisztémás keringés artériás ágya;

b) a szisztémás keringés vénás ágya;

c) a pulmonalis keringés artériás ágya;

d) a pulmonalis keringés vénás ágya.

28. A vér maximális mennyiségű oxigént veszít, amikor áthalad:

a) tüdő;

b) a kar egyik vénája;

c) kapillárisok az egyik izomban;

d) jobb pitvar és jobb kamra.

29. Az ember szemgolyóját forgató ideg:

a) trigeminus;

b) blokk;

c) vizuális;

d) arc.

30. A csendes kilégzés után belélegezhető levegő mennyiségét nevezzük:

a) kilégzési tartalék térfogata;

b) belégzési tartalék térfogat;

c) dagálytérfogat;

d) maradék térfogat.

Az ábra mutatja

A külső megjelenés rekonstrukciója és

A primitív kultúra maradványai

A modern kor egyik őse

Emberi. Ez a képviselő

a következőképpen kell besorolni:

a) emberi elődök;

b) ősi nép;

c) ősi emberek;

d) a modern idők fosszilis emberei

anatómiai típus.

32. A mellékvesekéreg a következő hormont termeli:

a) adrenalin;

b) tiroxin;

c) kortizon;

d) glukagon.

33. Egyetlen trofikus lánc extra láncszeme:

a) giliszta;

b) kékfű;

A természetes közösségekben a másodrendű fogyasztók szerepe általában

tud játszani:

a) sivár, poszáta, őz, ürge;

b) diótörő, gyors gyík, tengeri csillag, nyúl;

c) kacsa, kutya, pók, seregély;

d) béka, szőlőcsiga, macska, ölyv.

Az enzimek tulajdonságainak bármilyen tanulmányozása, gyakorlati tevékenységben – az orvostudományban és a nemzetgazdaságban – való alkalmazása mindig összefügg azzal az igénysel, hogy az enzimreakció milyen sebességgel megy végbe. Az enzimaktivitás meghatározásának eredményeinek megértéséhez és helyes értékeléséhez világosan el kell képzelnie, hogy a reakciósebesség milyen tényezőktől függ, és milyen körülmények befolyásolják azt. Sok ilyen feltétel létezik. Először is, ez maguknak a reagáló anyagoknak az aránya: az enzim és a szubsztrát. Továbbá ezek a környezet mindenféle jellemzői, amelyben a reakció végbemegy: hőmérséklet, savasság, sók vagy egyéb szennyeződések jelenléte, amelyek felgyorsíthatják és lelassíthatják az enzimatikus folyamatot, és így tovább.

Az enzimek hatása számos tényezőtől függ, elsősorban a hőmérséklettől és a környezet reakciójától (pH). Az optimális hőmérséklet, amelyen az enzimaktivitás a legmagasabb, általában 37-50˚C. Alacsonyabb hőmérsékleten az enzimreakciók sebessége csökken, 0°C-hoz közeli hőmérsékleten pedig szinte teljesen leáll. A hőmérséklet emelkedésével a sebesség is csökken, és végül teljesen leáll. Az enzimintenzitás csökkenése a hőmérséklet emelkedésével elsősorban az enzimben lévő fehérje tönkremenetelének köszönhető. Mivel a fehérjék száraz állapotban sokkal lassabban denaturálódnak, mint hidratált állapotban (fehérje gél vagy oldat formájában), az enzimek inaktiválása száraz állapotban sokkal lassabban megy végbe, mint nedvesség jelenlétében. Ezért a száraz baktériumspórák vagy száraz magvak sokkal magasabb hőmérsékletre képesek ellenállni, mint a nedvesebb magvak és spórák.

A legtöbb jelenleg ismert enzim esetében meghatározták azt az optimális pH-értéket, amelyen maximális aktivitásuk van. Ez az érték fontos kritériuma az enzim jellemzőinek. Néha az enzimek ezt a tulajdonságát felhasználják preparatív elválasztásukra. Az optimális pH megléte azzal magyarázható, hogy az enzimek polielektrolitok, és töltésük a pH-értéktől függ. Néha a kísérő anyagok megváltoztathatják a pH-optimumot, például a pufferoldatok. Egyes esetekben a szubsztrátoktól függően a gyengén kifejezett specificitású enzimeknek több optimuma is van.

Egy fontos tényező, amelytől az enzimek működése függ, ahogy Sørensen először megállapította, a környezet aktív reakciója - a pH. Az egyes enzimek a működésükhöz szükséges optimális pH-értékben különböznek egymástól. Például a gyomornedvben lévő pepszin erősen savas környezetben (pH 1-2) a legaktívabb; tripszin - a hasnyálmirigy által kiválasztott proteolitikus enzim, enyhén lúgos környezetben (pH 8-9) fejti ki az optimális hatást; a papain, egy növényi eredetű enzim, enyhén savas környezetben (pH 5-6) működik optimálisan.

Ebből az következik, hogy az érték (PH optimum) nagyon érzékeny jel erre az enzimre. Ez a szubsztrát természetétől és a pufferoldat összetételétől függ, ezért nem valódi állandó. Szem előtt kell tartani az enzimek, mint sav-bázis denaturációra képes fehérjetestek tulajdonságait is. A sav-bázis denaturáció visszafordíthatatlan változásokhoz vezethet az enzim szerkezetében, elveszítve katalitikus tulajdonságait.

Bármely enzimatikus folyamat sebessége nagymértékben függ mind a szubsztrát, mind az enzim koncentrációjától. Jellemzően a reakciósebesség egyenesen arányos az enzim mennyiségével, feltéve, hogy a szubsztráttartalom az optimális tartományon belül van vagy valamivel magasabb. Állandó enzimmennyiség mellett a sebesség a szubsztrátkoncentráció növekedésével növekszik. Ez a reakció a tömeghatás törvénye alá tartozik, és a Michaelis-Menton elmélet fényében vizsgáljuk, azaz

V=K(F) ,

V - reakciósebesség
K - sebességi állandó
F - enzimkoncentráció.

Bizonyos ionok jelenléte a reakcióközegben aktiválhatja az enzimkomplex aktív szubsztrátjának képződését, amely esetben az enzimreakció sebessége megnő. Az ilyen anyagokat aktivátoroknak nevezik. Ebben az esetben az enzimatikus reakciókat katalizáló anyagok közvetlenül nem vesznek részt azokban. Egyes enzimek aktivitását jelentősen befolyásolja a rendszerben lévő sók koncentrációja, míg más enzimek nem érzékenyek az ionok jelenlétére. Néhány ion azonban feltétlenül szükséges egyes enzimek normális működéséhez. Ismeretesek az ionok, amelyek gátolják egyes enzimek aktivitását, mások aktivátorai. A specifikus aktivátorok közé tartoznak a fémkationok: Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg2+, Ca2+, Zn2+, Cd2+, Cr2+, Cu2+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Al3+. Az is ismert, hogy a Fe2 +, Rb +, Cs + kationok más esetekben csak Mg jelenlétében hatnak aktivátorként, ezek a kationok nem aktivátorok. A legtöbb esetben egy vagy két ion képes aktiválni egy adott enzimet. Például a Mg2 + - számos enzim általános aktivátora, amely foszforizált szubsztrátokra hat, szinte minden esetben helyettesíthető Mn2 +-mal, bár más fémek nem helyettesíthetik. Meg kell jegyezni, hogy az alkáliföldfémek általában versenyeznek egymással, különösen a Ca2 + elnyomja számos Mg2 + és Zn2 + által aktivált enzim aktivitását. Ennek oka máig tisztázatlan. A fémionok - aktivátorok hatásmechanizmusa eltérő lehet. Először is, a fém lehet az enzim aktív helyének komponense. De összekötő hídként működhet az enzim és a szubsztrát között, megtartva a szubsztrátot az enzim aktív helyén. Bizonyítékok vannak arra vonatkozóan, hogy a fémionok képesek szerves vegyületet fehérjékhez kötni, és végül a fémek mint aktivátorok egyik lehetséges hatásmechanizmusa az enzimreakció egyensúlyi állandójának megváltozása. Bebizonyosodott, hogy az anionok számos enzim aktivitását is befolyásolják. Például a CI nagyon nagy hatással van az állati eredetű A-amiláz aktivitására.

Az enzimek hatása specifikus aktivátorok vagy inhibitorok jelenlététől is függ. Így a hasnyálmirigy enterokináz enzim az inaktív tripszinogént aktív tripszinné alakítja. Az ilyen inaktív enzimeket, amelyek a sejtekben és a különféle mirigyek váladékában találhatók, proenzimeknek nevezzük. Egy enzim lehet kompetitív vagy nem kompetitív. A kompetitív gátlásban az inhibitor és a szubsztrát verseng egymással, megpróbálva kiszorítani egymást az enzim-szubsztrát komplexből. A kompetitív inhibitor hatását a szubsztrát nagy koncentrációja eltávolítja, míg a nem kompetitív inhibitor hatása ilyen körülmények között megmarad. A specifikus aktivátorok és inhibitorok enzimre gyakorolt ​​hatása nagy jelentőséggel bír a szervezetben zajló enzimatikus folyamatok szabályozásában.

Az enzimaktivátorok megléte mellett számos olyan anyag ismert, amelyek jelenléte gátolja az enzimek katalitikus hatását, vagy teljesen inaktiválja azt. Az ilyen anyagokat általában inhibitoroknak nevezik. Az inhibitorok olyan anyagok, amelyek bizonyos kémiai módon hatnak az enzimekre, és hatásuk jellege szerint reverzibilis és irreverzibilis inhibitorokra oszthatók. A reverzibilis gátlást az enzim és az inhibitor közötti egyensúly jellemzi, bizonyos egyensúlyi állandóval. Az ilyen típusú rendszert bizonyos fokú gátlás jellemzi, az inhibitor koncentrációjától függően, és a gátlás gyorsan és időtől független. Ha az inhibitort dialízissel eltávolítják, az enzimaktivitás helyreáll. Az irreverzibilis gátlás elsősorban abban nyilvánul meg, hogy a dialízis nem segít helyreállítani az enzimaktivitást. És ellentétben a reverzibilis gátlással, az idővel növekszik, így az enzim katalitikus aktivitásának teljes gátlása nagyon alacsony inhibitorkoncentráció mellett bekövetkezhet. Ebben az esetben az inhibitor hatékonysága nem az egyensúlyi állandótól függ, hanem a sebességi állandótól, amely meghatározza, hogy az enzim milyen arányban gátolt ebben az esetben.

BAN BEN multienzim komplex több enzim

(például E1, E2, E3) szorosan kapcsolódnak egymáshoz egyetlen komplexté, és egy sor egymást követő reakciót hajtanak végre, amelyben a reakciótermék közvetlenül a következő enzimhez kerül, és csak annak szubsztrátja. Az ilyen komplexeknek köszönhetően a molekulák átalakulási sebessége jelentősen felgyorsul.

Például, piruvát-dehidrogenázösszetett, elő-

forgó piruvát acetil-S-CoA-vá, α -ketoglutarát-dehid- rogenáz komplex, amely az α-ketoglutarátot szuk-

cinil-S-CoA, az úgynevezett " zsírsav-szintáz" (vagy palmitát-szintáz), amely palmitinsavat szintetizál.

AZ ENZIM AKTIVITÁS MENNYISÉGI MEGHATÁROZÁSÁNAK ALAPELVEI

1. Az enzimaktivitást a termék felhalmozódásának sebességével vagy a szubsztrátveszteség sebességével fejezzük ki az enzimet tartalmazó anyag mennyiségében.

A gyakorlatban általában a következőket használják:

o egy anyag mennyiségi egységei – mol (és származékai mmol, µmol), gramm (kg, mg),

o időegységek – perc, óra, másodperc,

o tömeg- vagy térfogategység – gramm (kg, mg), liter (ml).

Más származékokat is aktívan használnak - katal (mol/s), nemzetközi egység aktivitás (NE, Egység) µmol/percnek felel meg.

Így az enzimaktivitás kifejezhető például mmol/s×l, g/h×l, IU/l, cat/ml stb. Például köztudott, hogy 1 g pepszin 50 kg tojásfehérjét bont le egy óra alatt – így aktivitása 50 kg/óra lesz 1 g enzimre vonatkoztatva. Ha 1,6 g nyál óránként 175 kg keményítőt bont le, akkor a nyál amiláz aktivitása óránként 109,4 kg keményítő 1 g nyálra számítva.

2. Szabványos feltételek létrehozása hogy össze tudja hasonlítani a kapott eredményeket

V különböző laboratóriumok - optimális pH és rögzített hőmérséklet, például 25 ° C vagy 37 ° C, figyelve a szubsztrát inkubációs idejét az enzimmel.

3. Felesleges szubsztrát hogy az oldatban jelenlévő összes enzimmolekula működjön.

AZ ENZIM TULAJDONSÁGAI

1. A reakciósebesség függése a hőmérséklettől– harang alakú görbe írja le

üvöltés maximális sebességgel az adott enzim számára optimális hőmérsékleten.

Az enzimes reakciókra is érvényes a reakciósebesség 2-4-szeres növelésére vonatkozó törvény 10°C-os hőmérséklet-emeléssel, de csak 55-60°C tartományon belül, pl. fehérjedenaturáció előtti értékekben. Emellett kivételként néhány mikroorganizmus enzimjei is megtalálhatók a forró források és gejzírek vizében.

U A sziámi macskáknak fekete pofa, fülük hegye, farka és mancsa van. Ezeken a területeken a hőmérséklet mindössze 0,5 °C-kal alacsonyabb, mint a test központi részein. Ez azonban lehetővé teszi a pigmentet alkotó enzim működését

szőrtüszők. A legkisebb hőmérséklet-emelkedésnél az enzim inaktiválódik.

A hegyi nyúlban a környezeti hőmérséklet csökkenésekor a bőr pigmentképző enzime inaktiválódik, és a nyúl fehér szőrt kap.

Az interferon vírusellenes fehérje csak akkor kezd szintetizálódni a sejtekben, amikor a testhőmérséklet eléri a 38 °C-ot.

A hőmérséklet csökkenésével az enzimaktivitás csökken, de nem tűnik el teljesen. Szemléltetésként szolgálhat néhány állat (gopher, sündisznó) hibernálása, amelyek testhőmérséklete 3-5°C-ra csökken.

Az enzimek ezen tulajdonságát a sebészeti gyakorlatban is alkalmazzák a mellkasi műtétek során, amikor a beteget 22°C-ra hűtik.

2. A reakciósebesség függése a pH-tól– egy harang alakú görbével írjuk le, amelynek maximális sebessége az adott enzimre optimális pH-érték mellett van.

Minden enzim esetében van egy bizonyos szűk környezeti pH-tartomány, amely optimális a legmagasabb aktivitásának megnyilvánulásához. Például a pepszin optimális pH-értéke 1,5-2,5, tripszin 8,0-8,5, nyál-amiláz 7,2, argináz 9,7, savas foszfatáz 4,5-5,0, szukcinát-dehidrogenáz 9,0.

3. A reakciósebesség függése a szubsztrát koncentrációtól

A szubsztrát koncentrációjának növekedésével először a reakciósebesség növekszik

új enzimmolekulák reakcióhoz való kapcsolódása szerint, akkor telítési hatás figyelhető meg, amikor az összes enzimmolekula kölcsönhatásba lép a szubsztrát molekulákkal. A szubsztrát koncentrációjának további növekedésével versengés alakul ki az enzim aktív centrumáért a molekulái között, és a reakciósebesség csökken.

4. Függőség az enzimkoncentrációtól

Az enzimmolekulák számának növekedésével a reakciósebesség folyamatosan növekszik, és egyenesen arányos az enzim mennyiségével, mert több enzimmolekula több termékmolekulát termel.