Реферат: Амилолитические ферменты

2.1.7.Активация ферментов

Наряду с ингибиторами ферментов существуют также и активаторы ферментов. Весьма часто роль активаторов выполняют ионы металлов. Нередко действие иона металла в качестве активатора заключается в связывании субстрата с ферментом. В ряде случаев действие ионов металлов абсолютно специфично, т.е. для активации данного фермента требуется наличие определенного иона. Однако имеются ферменты, способные в одинаковой степени активироваться одними и теми же ионами металлов. Ион металла может являться постоянным компонентом активного центра фермента. Такие ферменты получили название истинных металлоферментов. В других случаях ион металла не связан постоянно с ферментом и может функционировать только как мостик между ферментом и субстратом. В этом случае образование фермент-субстратного комплекса идет ступенеобразно. Чаще сначала ион металла соединяется с ферментом, а затем уже возникает комплекс фермент-металл-субстрат.

В качестве активаторов ферментов могут выступать также цистеин, свободные SH-группы. Активирующий эффект подобных соединений заключается в том, что они восстанавливают дисульфидные связи (– S – S – связи) неактивного фермента с образованием свободных SH-групп, которые необходимы ферменту для проявления его каталитической активности.

Другим примером активации является превращение неактивных

предшественников ферментов (проферментов, или зимогенов) в активные ферменты. В этом случае в основе активации лежит гидролиз одной или нескольких пептидных связей в молекуле профермента под действием протеолитических ферментов. Так, в состав полипептидной цепи профермента трипсина (протеолитического фермента животного происхождения) – трипсиногена – входят 229 аминокислотных остатков. В результате гидролиза пептидной связи между 6-м и 7-м аминокислотными остатками от полипептидной цепи трипсиногена отщепляется N-концевой гексапептид, после чего создаются условия для формирования активного центра трипсина.

2.1.8. Единицы активности ферментов.

Определение количественного содержания ферментов в биологических объектах представляет известные трудности, потому что за редким исключением ферменты в тканях присутствуют в ничтожно малых концентрациях. Поэтому непосредственно определяют не концентрацию фермента, а активность фермента. Об активности фермента судят по скорости ферментативной реакции, т.е. по скорости убыли субстрата или по скорости образования продуктов реакции.

Международный биохимический союз рекомендовал международную единицу активности фермента ( МЕ) . Одна международная единица соответствует тому количеству фермента, которое катализирует превращение 1мкмоль субстрата за 1мин. В оптимальных для этого фермента условиях. Однако МЕ не может считаться единицей системы СИ, т.к. минута является внесистемной единицей.

Единицей активности ферментов в СИ является катал (кат) и его производные (мкат и др.). Один катал – это количество фермента, которое необходимо для каталитического превращения одного моля субстрата за 1 сек.

2.1.9. Внутриклеточная регуляция ферментативной активности.

1) Простейший тип регуляции ферментативной активности, т.е. регуляции метаболических процессов, затрагивает основные параметры, влияющие на скорость ферментативной реакции (рН среды, температура, концентрация субстрата и коферментов, присутствие ингибиторов и активаторов). Например, любой процесс, способный изменить реакцию среды внутри клетки, может влиять на скорость той или иной ферментативной реакции. Если в норме концентрация субстрата в клетке ниже значения константы Михаэлиса, то скорость ферментативной реакции будет резко изменяться в зависимости от содержания субстрата.

2) Другой общий путь регуляции метаболических процессов обеспечивается действием т.н. аллостерических ферментов. Важные представления о механизме этого явления были сформулированы французскими исследователями Ф. Жакобом, Моно и Шанже в 1963 г. Они остулировали положение, согласно которому снижение или повышение активности ферментов invivo обычно является следствием изменения стерической конфигурации – конформации молекул фермента в результате присоединения соответствующих ингибиторов или активаторов, в роли которых выступают различные метаболиты, к другим, некаталитическим участкам фермента. Эти участки получили название аллостерических или регуляторных центров (греч. аllos – иной, другой). В результате присоединения ингибитора к аллостерическому центру фермента (аллостерический ингибитор) взаимодействие его активного центра с субстратом становится невозможным, несмотря на то, что активные группировки в каталитическом участке фермента остаются неблокированными. Напротив, под влиянием аллостерического активатора происходят такие изменения конфигурации активного центра, которые приводят к повышению каталитической активности фермента.

3) Третьим типом регуляции ферментативной активности является изменение концентрации фермента в результате стимулирования или ингибирования его биосинтеза либо изменения скорости его катаболизма.

4) Кроме того, существует еще регуляция ферментативной активности с помощью взаимозаменяемых форм ферментов. Например, фосфорилаза мышечной ткани, катализирующая расщепление гликогена, может находится в двух формах – (а) и (б). В физиологических условиях активной является преимущественно фосфорилаза в форме (а). Но, под влиянием некоторых факторов (под действием гормонов, например) фосфорилаза (а) может превратиться в фосфорилазу (б).

2.1.10.Методы определения активности ферментов

Прежде чем преступить к выделению фермента, необходимо избрать и тщательно отработать метод определения активности, под контролем которого производится выбор наиболее эффективных приемов очистки ферментов, а затем и выполнение последовательных стадий его препаративного получения. Активность фермента меняется при различных условиях реакции и зависит от температуры, рН среды, от