Факторы и условия, влияющие на активность ферментов

Ферменты — биологические катализаторы белковой природы, ускоряющие химические реакции в живых организмах и вне их.

Субстраты – вещества, с которыми происходит химическое превращение под действием ферментов.

Ингибирование ферментативной активности – снижение каталитической активности в присутствии определенных низкомолекулярных соединений - ингибиторов
Ингибирование по степени прочности
связывания фермента и ингибитора
Обратимое
Необратимое
по механизму действия
Конкурентное
Неконкурентное
Ингибиторы

Свойства ферментов
1. Высокая каталитическая активность (углекислый газ из крови связывается с гемоглобином в карбогемоглобин со скоростью 10 молекул в секунду, а при ферменте карбоангидраза в 10 раз больше).

2. Селективность (избирательность) действия (один фермент катализирует одну реакцию).
3. Регулируемость активности ферментов (внутренняя среда организма из-за действия ферментов всегда постоянна).

Факторы, влияющие на активность ферментов
1) Концентрация фермента и субстрата (чем выше концентрация исходных веществ, тем выше скорость реакции).
2) Активная реакция среды (рН) (большинство ферментов проявляют максимальную активность при значении рН=7 (нейтральная).

3) Температура - различные клеточные ферменты работают в своем диапазоне температур, где они проявляют наибольшую активность (средние температуры 37-40 С). При низких температурах активность ферментов замедляется, при высоких - фермент (белок) разрушается (денатурация белка).

Активаторы и ингибиторы (ионы металлов, низкомолекулярные вещества) активаторы повышают активность фермента (АТФ-аза миозина мышц активируется ионами Са2+ ), ингибиторы снижают активность фермента, т.к. занимают место субстрата (конкурентные ингибиторы), или соединяются с неактивной частью.

Механизм действия ферментов
Взаимодействие субстрата (S) c ферментом впервые изучил немецкий ученый Эмиль Фишер. Он высказал гипотезу (1880), согласно которой субстрат подходит активному центру фермента как «ключ к замку»

Роль ферментов в жизнедеятельности организмов

Значение ферментов
Сейчас известно, что многие заболевания вызываются снижением активности ферментов, а нарушения синтеза одного из них может стать причиной гибели организма. Например, недостаток у детей фермента, превращающего галактозу в глюкозу, вызывает галактоземию, при которой дети отравляются избытком галактозы и погибают в первые месяцы жизни.

С помощью ферментов ученые в настоящее время расшифровывают сложные структуры биополимеров: белков и нуклеиновых кислот. Так, например, энзимы помогли ученым с триумфом расшифровать геном человека, который, как оказалось, состоит «всего лишь» из 26—30 тыс. генов.

Многочисленные отрасли пищевой промышленности: виноделие, хлебопечение, сыроварение, производство чая, спирта — основаны на широком применении ферментов.

В фармацевтической промышленности с помощью ферментов получают различные препараты: витамины, лекарства, антибиотики.

Решите задачу:
Лимонную кислоту в промышленности получают при ферментативном брожении раствора глюкозы согласно уравнению:
2С6Н12О6 + 3О2 → 2С6Н8О7 + 4Н2О
Сколько килограммов лимонной кислоты при выходе 62% от теоретически возможного можно получить из 520 кг 15%-ного раствора глюкозы?