Активирование и ингибирование ферментов

Активность ферментов в значительной степени определяется присутствием в среде активаторов и ингибиторов: первые повышают скорость реакции, а вторые тормозят эту реакцию. К числу активаторов относятся ионы многих металлов – Мg⁺², Мn⁺², Zn⁺², К⁺ и Со⁺² и некоторые анионы ¾ СI^–, SH^–. Их действие объясняется, тем что они могут входить в состав простетической группы, облегчают образование фермент–субстратного комплекса, обеспечивают формирование четвертичной структуры, способствуют присоединению кофермента к апоферменту. Активаторы присоединяются к аллостерическому центру фермента и изменяют конформацию белка. В результате этого субстратный и каталитический центры фермента приобретают наиболее выгодную для осуществления своих функций пространственную конфигурацию.

Различают два типа ингибирования – необратимое и обратимое. При необратимом ингибировании ингибитор, обладающий структурным сходством с субстратом, подменяет собой субстрат, образуя прочный не распадающийся комплекс, в результате чего фермент выходит из строя. Ингибитор может быть и аналогом кофермента, способным занимать место настоящего кофермента, но не способным выполнять его функции. В обоих случаях необратимо блокируется активный центр фермента.

При конкурентном ингибировании ингибитор и субстрат имеют сходные структуры и конкурируют за связывание с активным центром фермента. Поскольку конкурентный ингибитор связывается обратимо с ферментом, то ослабить его действие можно, увеличивая концентрацию субстрата, т.к. при этом увеличивается вероятность связывания фермента с субстратом.

Неконкурентное ингибирование вызывается веществами, не имеющими структурного сходства с субстратами и часто связывающимися не с активным центром, а в другом месте (с регуляторным центром) молекулы фермента. При этом образуется тройной комплекс: фермент–ингибитор–субстрат, который не приводит к образованию продукта реакции. Такое ингибирование не может быть преодолено повышением концентрации субстрата.

Принцип метода. Заключается в различной окраске раствора крахмала йодом, зависящей от его гидролиза a–амилазой в присутствии активатора или ингибитора.

Ход работы. В две пробирки наливают по 8 капель воды. В одну из них добавляют 2 капли 1 %–ного раствора сернокислой меди, в другую – 2 капли 1 %–ного раствора хлористого натрия. В обе пробирки добавляют по 10 капель раствора слюны, перемешивают и добавляют по 5 капель 0,2 %–ного раствора крахмала, вновь перемешивают и ставят в термостат на 10 минут. Затем во все пробирки по 2–3 капли раствора Люголя. По результатам опыта делают вывод.

Материалы и реактивы. Хлебопекарные дрожжи; 0,1 %–раствор крахмала; 1 %–ный раствор сахарозы; слюна разбавленная; 1 %–ный и 10 %–ный растворы едкого натра; 1 %–ный и 5 %–ный растворы сернокислой меди; раствор Люголя (cм. Приложение 1, п.1);0,1 н. раствор НСI.

Оборудование. Пробирки; пипетки на 1,2,5 мл;битое стекло; термостат; ступки с пестиками; воронка; коническая колба; водяная баня;

Гидролазы

Катализируют различные реакции гидролиза:

R_IR_II + HOH –––––> R_IH + R_IIOH

Значительная часть гидролаз представлена пищеварительными ферментами, с помощью которых полимеры, поступающие с пищей в организмы животных и человека, расщепляются до мономеров и реутилизируются для построения новых биополимеров по собственным наследственным программам.

Гидролиз полимеров помимо его значения для реутилизации важнейших мономеров, играет в живой природе еще две важные роли.

Во - первых, это уничтожение внутри клетки биополимеров, которые, выполнив свою функцию, становятся ненужными на последующем этапе жизнедеятельности. Известно, например, что у прокариот время жизни отдельных молекул мРНК невелико – выполнив свою функцию в производстве необходимых клетке белков, они гидролизуются до мономеров и повторно используются для создания новых молекул нуклеиновых кислот, необходимых для следующего этапа жизни.

Во - вторых, это осуществление так называемого процессинга белков и РНК. Многие белки и РНК синтезируются не в зрелом виде, а в виде предшественников, содержащих дополнительные фрагменты полипептидных и полинуклеотидных цепей. Эти фрагменты удаляются с помощью специальных гидролаз, и такая обработка предшественников с образованием зрелых молекул называется процессингом.

Гидролазы находят применение и в пищевых технологиях. В хлебопекарном и пивоваренном производствах используются амилазы для улучшения качества теста и осоложения крахмала. Протеиназы и целлюлазы оказываются полезными реагентами в виноделии и приготовлении соков. Протеиназы ускоряют процесс мягчения мяса, улучшающего консистенцию, а также применяются при производстве сыров.

Глюкозидазы