Pengukuran aktiviti enzimatik. Metabolisme dan Enzim

Konsep enzim

Enzim (enzim) adalah protein larut atau terikat membran yang dikurniakan aktiviti pemangkin. ( Sebagai tambahan kepada protein, beberapa RNA (ribozim) dan antibodi (abzim) boleh mempamerkan aktiviti pemangkin dalam badan, tetapi ia beribu-ribu kali kurang berkesan daripada enzim.) Nama-nama ini berasal dari bahasa Latin "fermentatio" - penapaian dan bahasa Yunani " en zym” - di dalam ragi . Mereka mengingatkan sumber pertama enzim. Biokimia, yang mengkaji enzim, dipanggil enzimologi. Dalam rajah dan persamaan tindak balas, molekul enzim ditetapkan - E. Bahan yang transformasinya dimangkinkan oleh enzim dipanggil substrat (S). Produk tindak balas enzim bermaksud - R. Oleh kerana enzim adalah protein, ia diperoleh dalam bentuk homogen menggunakan kaedah yang sama seperti protein lain. Enzim dicirikan oleh sifat fizikokimia yang wujud dalam protein.

Perbezaan antara enzim dan pemangkin bukan organik:

a) mempercepatkan tindak balas dengan lebih berkesan;

b) dikurniakan kekhususan tindakan yang tinggi;

c) tertakluk kepada peraturan di bawah keadaan fisiologi;

d) beroperasi dalam keadaan sederhana.

Struktur enzim

Enzim boleh menjadi protein ringkas dan kompleks (terkonjugasi), yang mungkin termasuk lipid, karbohidrat, ion logam, bes nitrogen dan derivatif vitamin. Di dalam badan, enzim boleh berfungsi dalam keadaan larut dan dalam bentuk kompleks tidak larut atau menjadi sebahagian daripada membran biologi.

Ciri khas enzim ialah kehadiran pusat aktif. Pusat aktif - Ini adalah gabungan unik sisa asid amino yang berdekatan di angkasa, yang menyediakan:

a) pengecaman molekul substrat,

b) pengikatan substrat kepada enzim,

c) pelaksanaan transformasi pemangkin (dalam kes enzim kompleks, koenzim yang merupakan sebahagian daripada pusat aktif juga mengambil bahagian dalam tindakan pemangkinan).

Tapak aktif berlaku apabila protein berlipat dan menganggap konformasi asalnya (aktif). Struktur pusat aktif mungkin berubah apabila berinteraksi dengan substrat. Menurut ungkapan kiasan D. Koshland, substrat mendekati pusat aktif seperti tangan ke sarung tangan.

Satu molekul enzim, terutamanya jika ia terdiri daripada beberapa subunit, mungkin mengandungi lebih daripada satu tapak aktif.

Terdapat dua wilayah di pusat aktif. Rantau pertama bertanggungjawab untuk pengiktirafan dan pengikatan substrat. Ia dipanggil tapak pengikat substrat atau tapak berlabuh. Bahagian kedua dipanggil bahagian pemangkin ia mengandungi residu asid amino yang mengambil bahagian dalam tindakan pemangkinan.

Enzim ialah protein yang sangat berbeza dalam berat molekul dan kerumitan struktur. Contoh enzim molekul kecil ialah ribonuclease, yang terdiri daripada subunit tunggal dengan berat molekul 13,700 Da. (Jujukan asid amino ribonuklease telah ditentukan. Pada tahun 1969, ribonuklease telah disintesis di makmal B. Merrifield di New York.) Banyak enzim terdiri daripada beberapa subunit, contohnya, laktat dehidrogenase terdiri daripada empat subunit daripada dua jenis. Sehingga kini, beberapa kompleks multienzim diketahui, yang terdiri daripada berpuluh-puluh subunit yang berbeza dan beberapa jenis koenzim. Sebagai contoh, kompleks piruvat dehidrogenase terdiri daripada 60 subunit tiga jenis dan lima jenis kofaktor. Berat molekul kompleks sedemikian ialah 2.3 * 10 6 - 10 * 10 6 Da, bergantung kepada sumber enzim. Molekul enzim mungkin lebih kecil daripada molekul substrat. Sebagai contoh: molekul enzim amilase dan ribonuklease adalah lebih kecil daripada molekul substratnya - kanji dan RNA.

Bahagian protein enzim kompleks tidak aktif secara pemangkin dan dipanggil apoenzim. Pengikatan apoenzim kepada komponen bukan protein membawa kepada pembentukan enzim aktif secara pemangkin (holoenzim):

Banyak enzim mengandungi ion logam yang boleh melakukan pelbagai fungsi:

a) mengambil bahagian dalam pengikatan substrat dan proses transformasi pemangkinnya;

b) menggalakkan perlekatan koenzim pada molekul enzim;

c) menstabilkan struktur tertier enzim (contohnya, Ca 2+ dalam amilase);

d) dengan mengikat substrat, membentuk substrat sebenar di mana enzim bertindak.

Banyak koenzim adalah derivatif vitamin, jadi gangguan metabolik akibat kekurangan vitamin disebabkan oleh penurunan dalam aktiviti enzim tertentu.

Sesetengah enzim mengandungi, bersama dengan pusat aktif, pusat alosterik (kawal selia) - kawasan globul protein, di luar pusat aktif, di mana bahan yang mengawal aktiviti enzim boleh mengikat. Bahan-bahan ini dipanggil allosteric efektor (pengaktif alosterik atau perencat). Hasil daripada pengikatan efektor ke pusat alosterik, perubahan dalam struktur protein berlaku, yang membawa kepada perubahan dalam susunan ruang sisa asid amino di pusat aktif dan, akhirnya, kepada perubahan dalam aktiviti enzimatik. .

Enzim yang terdapat dalam organisma yang sama dan memangkinkan tindak balas kimia yang sama, tetapi dengan struktur protein primer yang berbeza, dipanggil isoenzim. Isoenzim berbeza antara satu sama lain dalam sifat fizikokimia seperti berat molekul, kestabilan haba, kekhususan substrat, dan mobiliti elektroforesis. Sifat penampilan isoenzim adalah berbeza-beza, tetapi selalunya disebabkan oleh perbezaan dalam struktur gen yang mengekod isoenzim ini atau subunitnya. Contohnya, enzim laktat dehidrogenase (LDH), yang memangkinkan tindak balas boleh balik pengoksidaan laktat kepada piruvat, mempunyai empat subunit dua jenis M dan H gabungan subunit ini mendasari pembentukan lima isoenzim LDH (Rajah 1). Untuk mendiagnosis penyakit jantung dan hati, adalah perlu untuk mengkaji spektrum isoenzim LDH dalam serum darah, kerana LDH 1 dan LDH 2 aktif dalam otot jantung dan buah pinggang, dan LDH 4 dan LDH 5 aktif dalam otot rangka. dan hati.

Rajah 1 Struktur pelbagai isoenzim LDH.

Pengukuran aktiviti enzim

Aktiviti enzim ditentukan dengan mengukur kadar tindak balas bermangkin. Kadar tindak balas enzimatik diukur dengan penurunan kepekatan substrat atau peningkatan kepekatan produk per unit masa:

v = -ΔС S /Δτ , v = ΔC P /Δτ ,

di mana ΔС S– perubahan dalam kepekatan molar substrat (mol/l),

ΔC P- perubahan dalam kepekatan molar hasil tindak balas (mol/l),

Δτ - perubahan masa (min, saat).

Adalah dinasihatkan untuk menjalankan kajian kinetik pada kepekatan tepu substrat, jika tidak enzim tidak akan dapat mempamerkan aktiviti maksimum.

Unit aktiviti enzim:

Unit Enzim Antarabangsa (U)- ini ialah jumlah enzim yang memangkinkan penukaran 1 µmol substrat dalam 1 minit pada suhu 25 o C dan pH optimum persekitaran.

Unit SI bagi enzim ialah digulung (kat)– ini ialah jumlah enzim yang memangkinkan penukaran satu mol substrat dalam 1 saat. Ia adalah mudah untuk mengira bahawa:

1 U = (1 * 10 -6 M)/60 s = 1.67 * 10 -8 M s-1 = 1.67 * 10 -8 kucing = 16.7 ncat.

Selalunya ditakrifkan aktiviti tertentu persediaan enzim dengan membahagikan aktiviti sampel penyediaan enzim, dinyatakan dalam (U), dengan berat sampel dalam miligram:

Satu pukulan = U/berat ubat (mg)

Apabila enzim disucikan, aktiviti spesifik meningkat. Dengan meningkatkan aktiviti khusus, seseorang boleh menilai keberkesanan peringkat penulenan dan ketulenan penyediaan enzim.

Untuk menilai aktiviti penyediaan enzim homogen yang sangat tulen, bilangan unit antarabangsa (U) enzim dalam sampel dibahagikan dengan jumlah bahan enzim (μmol) dalam sampel ini, dikira. aktiviti molar(kelajuan). Dari segi fizikal, aktiviti molar ialah bilangan molekul substrat yang mengalami perubahan pada satu molekul enzim dalam 1 minit atau 1 saat. Sebagai contoh: untuk urease, yang mempercepatkan hidrolisis urea, aktiviti molar ialah 30,000, trypsin - 102, glukosa oksidase - 17,000 kitaran sesaat.

Sifat enzim

4.1. Mekanisme tindakan. Enzim tidak mengalihkan keseimbangan tindak balas bermangkin ke arah pembentukan produk, oleh itu pemalar keseimbangan tindak balas kekal malar. Seperti semua pemangkin, enzim hanya mengurangkan masa yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan ini. Dalam kebanyakan kes, enzim mempercepatkan tindak balas sebanyak 10 7 - 10 14 kali ganda. Keberkesanan pemangkinan enzimatik adalah berdasarkan pengurangan kuat dalam tenaga pengaktifan tindak balas akibat penukaran substrat kepada produk melalui keadaan peralihan.

4.2. Kekhususan tindakan. Kekhususan pengikatan kepada substrat dan laluan tindak balas enzimatik ditentukan oleh apoenzim. Kekhususan tindakan enzim menentukan metabolisme arah dalam badan.

Enzim dikatakan mempunyai kekhususan substrat sempit, jika ia bertindak pada julat substrat yang sangat kecil. Kadang-kadang kita boleh bercakap tentang kekhususan substrat mutlak, sebagai contoh, katalase memangkinkan hanya satu tindak balas - penguraian hidrogen peroksida:

Kebanyakan enzim dicirikan oleh kekhususan substrat relatif (luas, kumpulan). apabila mereka memangkinkan sekumpulan tindak balas yang serupa. Contohnya, alkohol dehidrogenase memangkinkan perubahan alkohol kepada aldehid, dan metanol, etanol, propanol dan alkohol lain boleh bertindak sebagai substrat. Fakta menarik ialah alkohol dehidrogenase boleh mengoksidakan alkohol bukan linear, serta kumpulan alkohol yang merupakan sebahagian daripada molekul kompleks khususnya, enzim ini boleh memangkinkan penukaran retinol kepada retina; Sememangnya, enzim yang dikurniakan kekhususan substrat yang luas memangkinkan transformasi substrat dengan kecekapan yang berbeza-beza.

Enzim juga dikurniakan kekhususan stereokimia: pusat aktif mereka mengenali molekul substrat melalui konfigurasi ruang. Sebagai contoh, oksidase asid L-amino hanya aktif terhadap asid L-amino dan tidak mempunyai kesan sama sekali pada analog D mereka. Untuk deaminasi oksidatif asid D-amino, organisma hidup mempunyai oksidase asid D-amino yang tidak bertindak ke atas asid L-amino. Ia adalah keupayaan pusat aktif untuk mengikat stereoisomer tertentu substrat yang mendasari fungsi enzim seperti racemases, yang menukar beberapa stereoisomer kepada yang lain.

Kekhususan laluan transformasi ialah satu substrat di bawah tindakan enzim yang berbeza boleh ditukar kepada produk yang berbeza dalam struktur dan peranan dalam metabolisme.

Berikut ialah contoh: L-asid amino oksidase bertindak ke atas asid L-amino, menukarkannya kepada asid alfa-keto dengan pembentukan ammonia dan hidrogen peroksida.

L-asid amino dekarboksilase mengikat substrat yang sama, tetapi memangkinkan tindak balas yang berbeza: dekarboksilasi dengan pembentukan amina biogenik dan pembebasan karbon dioksida.

Contoh lain ialah kemungkinan menukar glukosa-6 fosfat di bawah tindakan pelbagai enzim, di sepanjang salah satu laluan metabolik yang mungkin:

4.3. Labiliti terma .

Seperti kebanyakan protein, apabila suhu meningkat, enzim mengalami denaturasi haba, yang membawa kepada gangguan konformasi asli enzim dan perubahan dalam struktur pusat aktif. Enzim mamalia mula denaturasi dengan ketara pada suhu melebihi 40°C.

Sehubungan dengan perkara di atas, adalah dinasihatkan untuk menyimpan persediaan enzim pada suhu rendah. Salah satu cara terbaik untuk memelihara enzim adalah dengan meliofilkannya (keringkan pada suhu di bawah -70 o C dalam vakum), menukarnya kepada keadaan separa denaturasi menggunakan garam ammonium dan letakkannya di dalam peti sejuk.

4.4. Kebergantungan kadar tindak balas pada suhu. Kadar tindak balas enzimatik, seperti mana-mana tindak balas kimia, bergantung pada suhu. Apabila suhu meningkat sebanyak 10 o C, kadar tindak balas meningkat sebanyak 2-4 kali ganda mengikut peraturan Van't Hoff. Walau bagaimanapun, pada suhu melebihi 40 o C, denaturasi enzim menjadi ketara, yang membawa kepada penurunan jumlah aktiviti (Rajah 2):

nasi. 2. Kebergantungan kadar tindak balas enzim pada suhu.

4.5. Kebergantungan kadar tindak balas pada pH. Kebergantungan kadar tindak balas enzimatik pada pH adalah berbentuk loceng (Rajah 3). Nilai pH di mana kadar tindak balas enzimatik tertinggi diperhatikan dipanggil optimum (pH-optimum). Sifat lengkung dan nilai pH optimum bergantung pada sifat kumpulan bercas substrat dan kumpulan bercas enzim (terutama yang termasuk dalam pusat aktif). pH optimum untuk kebanyakan enzim terletak dalam julat dari 6.0 hingga 8.0 (Rajah 3).

nasi. 3. Kebergantungan kadar tindak balas enzim pada pH.

Walau bagaimanapun, terdapat pengecualian, sebagai contoh, pepsin paling aktif pada pH 1.5 - 2.0, dan fosfatase alkali pada pH 10.0 - 10.5 (Gamb. 4)

nasi. 4. Kebergantungan kadar tindak balas enzimatik (v) pada pH medium.

Pada nilai pH yang melampau (sangat rendah atau sangat tinggi), struktur tertier molekul enzim terganggu, menyebabkan kehilangan aktiviti enzimatik.

Maklumat berkaitan.

Konsep aktiviti enzim

Dalam amalan biokimia setiap hari, jumlah enzim secara praktikal tidak dinilai, tetapi hanya aktivitinya. Aktiviti adalah konsep yang lebih luas daripada kuantiti. Ia membayangkan, pertama sekali, hasil tindak balas, iaitu kehilangan substrat atau pengumpulan produk. Sememangnya, seseorang tidak boleh mengabaikan masa enzim bekerja dan bilangan molekul enzim. Tetapi kerana ia biasanya mustahil untuk mengira bilangan molekul enzim, jumlah bahan biologi yang mengandungi enzim (isipadu atau jisim) digunakan.

Oleh itu, apabila menentukan aktiviti enzim, tiga pembolehubah mesti diambil kira secara serentak:

jisim produk yang terhasil atau substrat yang hilang;
masa yang dihabiskan untuk reaksi;
jumlah enzim, tetapi sebenarnya jisim atau isipadu bahan biologi yang mengandungi enzim.

Untuk memahami hubungan antara faktor-faktor ini, contoh yang jelas dan mudah boleh menjadi pembinaan dua bangunan. Mari kita samakan bangunan dengan produk tindak balas, pekerja adalah enzim, dan biarkan pasukan sepadan dengan isipadu bahan biologi. Jadi, masalah dari gred 3:

Sepasukan 10 orang bekerja pada pembinaan satu bangunan, dan sepasukan 5 orang bekerja di bangunan lain yang serupa. Pembinaan telah disiapkan secara serentak dan sepenuhnya. Di manakah aktiviti pekerja lebih tinggi?
Sepasukan 10 orang bekerja pada pembinaan satu bangunan 3 tingkat, dan sepasukan 10 orang bekerja di bangunan lain 12 tingkat. Pembinaan telah disiapkan secara serentak dan sepenuhnya. Di manakah aktiviti pekerja lebih tinggi?
Sepasukan 10 orang bekerja pada pembinaan satu bangunan 5 tingkat, dan sepasukan 10 orang bekerja di bangunan lain yang serupa. Pembinaan bangunan pertama mengambil masa 20 hari, yang kedua dibina dalam 10 hari. Di manakah aktiviti pekerja lebih tinggi?

Asas Kuantifikasi Aktiviti Enzim

1. Aktiviti enzim dinyatakan dalam kadar pengumpulan produk atau kadar kehilangan substrat dari segi jumlah bahan yang mengandungi enzim.

Dalam amalan mereka biasanya menggunakan:

unit kuantiti bahan - mol (dan terbitannya mmol, µmol), gram (kg, mg),
unit masa - minit, jam, saat,
unit jisim atau isipadu - gram (kg, mg), liter (ml).

Derivatif lain juga digunakan secara aktif - catal (mol/s), unit antarabangsa aktiviti (IU, Unit) sepadan dengan µmol/min.

Oleh itu, aktiviti enzim boleh dinyatakan, contohnya, dalam mmol/s×l, g/h×l, IU/l, kucing/ml, dsb.

Sebagai contoh, ia diketahui

2. Penciptaan keadaan standard supaya keputusan yang diperolehi di makmal yang berbeza boleh dibandingkan - pH optimum dan suhu tetap, contohnya, 25 ° C atau 37 ° C, memerhatikan masa pengeraman substrat dengan enzim.

Aktiviti enzim. Di bawah aktiviti enzim fahami jumlahnya yang memangkinkan transformasi sejumlah substrat per unit masa. Untuk menyatakan aktiviti penyediaan enzim, dua unit alternatif digunakan: antarabangsa (IU) dan catal (kat). Untuk unit aktiviti antarabangsa Jumlah enzim yang diambil adalah sedemikian rupa sehingga ia memangkinkan penukaran 1 µmol substrat kepada produk dalam masa 1 minit di bawah keadaan standard (biasanya optimum). Seorang meluncur menandakan jumlah enzim yang memangkinkan penukaran 1 mol substrat dalam 1 s (1 kucing = 6 ∙ 10 7 IU). Dalam tindak balas dwimolekul A + B = C + D, satu unit aktiviti enzim diambil sebagai jumlah yang memangkinkan penukaran 1 µmol A atau B, atau 2 µmol A (jika B = A), dalam 1 minit .

Persediaan enzim sering dicirikan oleh aktiviti khusus, yang mencerminkan tahap penulenan enzim. Aktiviti khusus ialah bilangan unit aktiviti enzim setiap 1 mg protein.

Aktiviti molekul (nombor pusing ganti enzim) - bilangan molekul substrat yang ditukar oleh satu molekul enzim dalam 1 minit apabila enzim tepu sepenuhnya dengan substrat. Ia sama dengan bilangan unit aktiviti enzim dibahagikan dengan jumlah enzim yang dinyatakan dalam mikromol. Konsep aktiviti molekul hanya terpakai kepada enzim tulen.

Apabila bilangan pusat aktif dalam molekul enzim diketahui, konsep itu diperkenalkan aktiviti pusat pemangkin . Ia dicirikan oleh bilangan molekul substrat yang mengalami transformasi dalam 1 minit setiap pusat aktif.

Aktiviti enzim sangat bergantung kepada keadaan luaran, antaranya suhu dan pH persekitaran adalah amat penting. Peningkatan suhu dalam julat 0−50°C biasanya membawa kepada peningkatan lancar dalam aktiviti enzimatik, yang dikaitkan dengan pecutan pembentukan kompleks enzim-substrat dan semua peristiwa pemangkin berikutnya. Untuk setiap kenaikan suhu 10°C, kadar tindak balas lebih kurang dua kali ganda (peraturan van't Hoff). Walau bagaimanapun, peningkatan selanjutnya dalam suhu (>50°C) disertai dengan peningkatan dalam jumlah enzim yang tidak diaktifkan akibat denaturasi bahagian proteinnya, yang dinyatakan dalam penurunan aktiviti. Setiap enzim dicirikan suhu optimum– nilai suhu di mana aktiviti terbesarnya direkodkan.

Kebergantungan aktiviti enzim pada nilai pH medium adalah kompleks. Setiap enzim dicirikan pH optimum persekitaran, di mana ia mempamerkan aktiviti maksimum. Apabila anda menjauhi nilai ini dalam satu arah atau yang lain, aktiviti enzimatik berkurangan. Ini dijelaskan oleh perubahan dalam keadaan pusat aktif enzim (penurunan atau peningkatan dalam pengionan kumpulan berfungsi), serta struktur tertier keseluruhan molekul protein, yang bergantung kepada nisbah kationik dan anionik. pusat di dalamnya. Kebanyakan enzim mempunyai pH optimum dalam julat neutral. Walau bagaimanapun, terdapat enzim yang menunjukkan aktiviti maksimum pada pH 1.5 (pepsin) atau 9.5 (arginase). Apabila bekerja dengan enzim, adalah perlu untuk mengekalkan pH menggunakan larutan penimbal yang sesuai.

Aktiviti enzim tertakluk kepada turun naik yang ketara bergantung pada pendedahan perencat(bahan yang sebahagian atau sepenuhnya mengurangkan aktiviti) dan pengaktif(bahan yang meningkatkan aktiviti). Peranan mereka dimainkan oleh kation logam, beberapa anion, pembawa kumpulan fosfat, pengurangan setara, protein khusus, produk perantaraan dan akhir metabolisme, dsb.

Prinsip kinetik enzimatik. Intipati kajian kinetik adalah untuk menentukan kadar maksimum tindak balas enzimatik ( V max) dan pemalar Michaelis KM. Kinetik enzim mengkaji kadar perubahan kuantitatif sesetengah bahan kepada bahan lain di bawah tindakan enzim. Kadar tindak balas enzimatik diukur dengan kehilangan substrat atau peningkatan produk yang terhasil setiap unit masa, atau dengan perubahan kepekatan salah satu bentuk koenzim yang bersebelahan.

Pengaruh kepekatan enzim pada kadar tindak balas dinyatakan seperti berikut: jika kepekatan substrat adalah malar (dengan syarat terdapat lebihan substrat), maka kadar tindak balas adalah berkadar dengan kepekatan enzim. Untuk kajian kinetik, kepekatan enzim 10 - 8 M tapak aktif digunakan. Nilai optimum kepekatan enzim ditentukan daripada graf pergantungan aktiviti enzim pada kepekatannya. Nilai optimum dianggap terletak pada dataran tinggi graf yang terhasil dalam julat nilai aktiviti enzim yang sedikit bergantung pada kepekatannya (Rajah 4.3).

nasi. 4.3. Kebergantungan kadar tindak balas enzimatik

pada kepekatan enzim

Untuk mengkaji pengaruh kepekatan substrat untuk menentukan kadar tindak balas enzimatik, mula-mula bina lengkung kinetik yang mencerminkan perubahan kepekatan substrat (S 1) atau hasil (P 1) dari masa ke masa (Rajah 4.4) dan ukur kelajuan awal ( V 1) tindak balas sebagai tangen sudut kecondongan tangen kepada lengkung pada titik sifar.

nasi. 4.4. Lengkung kinetik tindak balas enzimatik

Dengan membina lengkung kinetik untuk kepekatan lain substrat tertentu (S 2, S 3, S 4, dsb.) atau hasil (P 2, P 3, P 4, dsb.) dan menentukan kadar permulaan ( V 2, V 3 , V 4, dsb.) tindak balas, membina graf pergantungan kelajuan awal tindak balas enzimatik pada kepekatan substrat (pada kepekatan malar enzim), yang mempunyai bentuk hiperbola (Rajah 4.5).

nasi. 4.5. Kebergantungan kadar awal tindak balas enzimatik

pada kepekatan substrat

Kinetik banyak tindak balas enzim diterangkan oleh persamaan Michaelis-Menten. Pada kepekatan enzim yang berterusan dan kepekatan substrat yang rendah[S] kadar tindak balas awal adalah berkadar terus dengan [S] (Rajah 4.5). Dalam kes ini, kita bercakap tentang separuh tepu enzim dengan substrat, apabila separuh daripada molekul enzim berada dalam bentuk kompleks enzim-substrat dan kadar tindak balas. V = 1/2V maks. Berkenaan dengan substrat, tindak balas adalah tertib pertama (kadar tindak balas adalah berkadar terus dengan kepekatan satu bahan tindak balas) atau urutan ke-2 (kadar tindak balas adalah berkadar dengan hasil kepekatan dua bahan tindak balas).

Pada nilai yang tinggi kepekatan substrat[S] kadar tindak balas hampir bebas daripada [S]: dengan peningkatan selanjutnya dalam [S], kadar tindak balas tumbuh lebih dan lebih perlahan dan akhirnya menjadi malar (maksimum) (Rajah 4.5). Dalam kes ini, ketepuan lengkap enzim dengan substrat dicapai, apabila semua molekul enzim berada dalam bentuk kompleks enzim-substrat dan V = V maks.

Berkenaan dengan substrat, tindak balas mempunyai tertib ke-0 (kadar tindak balas tidak bergantung pada kepekatan bahan tindak balas).

Pada tahun 1913, L. Michaelis dan M. Menten mencadangkan model mudah untuk menerangkan kinetik tersebut. Menurut model ini, pembentukan kompleks enzim-substrat tertentu adalah langkah perantaraan yang diperlukan dalam pemangkinan. 1 Pada tahun 1913, L. Michaelis dan M. Menten mencadangkan model mudah untuk menerangkan kinetik tersebut. Menurut model ini, pembentukan kompleks enzim-substrat tertentu adalah langkah perantaraan yang diperlukan dalam pemangkinan. 3

E + S ⇄ ES → E + P Pada tahun 1913, L. Michaelis dan M. Menten mencadangkan model mudah untuk menerangkan kinetik tersebut. Menurut model ini, pembentukan kompleks enzim-substrat tertentu adalah langkah perantaraan yang diperlukan dalam pemangkinan. Enzim E bergabung dengan substrat S, membentuk kompleks ES. Pemalar kadar untuk proses ini ialah Pada tahun 1913, L. Michaelis dan M. Menten mencadangkan model mudah untuk menerangkan kinetik tersebut. Menurut model ini, pembentukan kompleks enzim-substrat tertentu adalah langkah perantaraan yang diperlukan dalam pemangkinan. 1. Nasib kompleks ES adalah dua kali ganda: ia boleh sama ada berpisah menjadi enzim E dan substrat S dengan pemalar kadar Pada tahun 1913, L. Michaelis dan M. Menten mencadangkan model mudah untuk menerangkan kinetik tersebut. Menurut model ini, pembentukan kompleks enzim-substrat tertentu adalah langkah perantaraan yang diperlukan dalam pemangkinan. 2, atau menjalani transformasi selanjutnya, membentuk produk P dan enzim bebas E, dengan pemalar kadar

3. Diandaikan bahawa produk tindak balas tidak berubah menjadi substrat asal. Keadaan ini dipenuhi pada peringkat awal tindak balas, manakala kepekatan produk adalah rendah. Kadar pemangkinan ditentukan dalam keadaan pesakit dalam

, apabila kepekatan produk perantaraan kekal malar, manakala kepekatan bahan permulaan dan produk akhir berbeza-beza. Ini berlaku apabila kadar pembentukan kompleks ES adalah sama dengan kadar pereputannya. Anda boleh memperkenalkan pemalar baharu K M - Michaelis tetap

(mol/l), yang sama dengan Persamaan Michaelis–Menten

(4.2)

, menyatakan hubungan kuantitatif antara kadar tindak balas enzimatik dan kepekatan substrat, mempunyai bentuk Persamaan ini sepadan dengan graf kadar tindak balas berbanding kepekatan substrat. Pada kepekatan substrat yang rendah V = V, apabila [S] jauh lebih rendah daripada K M, maks [S] / K M, iaitu kadar tindak balas adalah berkadar terus dengan kepekatan substrat. Pada kepekatan substrat yang tinggi V = V maks, iaitu kadar tindak balas adalah maksimum dan tidak bergantung kepada kepekatan substrat.

Jika [S] = K M, maka V = V maks/2.

Oleh itu, K M sama dengan kepekatan substrat di mana kadar tindak balas adalah separuh maksimum.

Pemalar Michaelis (KM) dan kadar tindak balas maksimum ( V maks) adalah ciri kelajuan penting pada kepekatan substrat yang berbeza. V maks – nilai tetap untuk setiap enzim membolehkan anda menilai keberkesanan tindakannya.

Pemalar Michaelis menunjukkan pertalian substrat untuk enzim (dalam kes apabila Pada tahun 1913, L. Michaelis dan M. Menten mencadangkan model mudah untuk menerangkan kinetik tersebut. Menurut model ini, pembentukan kompleks enzim-substrat tertentu adalah langkah perantaraan yang diperlukan dalam pemangkinan. 2 >> Pada tahun 1913, L. Michaelis dan M. Menten mencadangkan model mudah untuk menerangkan kinetik tersebut. Menurut model ini, pembentukan kompleks enzim-substrat tertentu adalah langkah perantaraan yang diperlukan dalam pemangkinan. 3): lebih kecil KM, lebih besar pertalian dan lebih tinggi kadar tindak balas, dan sebaliknya. Setiap substrat dicirikan oleh nilai KM sendiri untuk enzim tertentu, dan nilainya boleh digunakan untuk menilai kekhususan substrat enzim. Pemalar Michaelis bergantung kepada sifat substrat, suhu, pH, kekuatan ionik larutan dan kehadiran perencat.

Kerana hakikat bahawa definisi V max dan K M terus daripada perhubungan grafik Michaelis–Menten (Rajah 4.5) adalah samar-samar, mereka menggunakan linearisasi persamaan ini. Untuk melakukan ini, ia ditukar kepada bentuk sedemikian yang boleh dinyatakan secara grafik sebagai garis lurus. Terdapat beberapa kaedah linearisasi, antaranya kaedah Lineweaver–Burk dan Edy–Hofstee paling kerap digunakan.

Penukaran Lineweaver–Burk nampak macam

(4.3)

Bina graf pergantungan 1/ V = f(1/[S]) dan dapatkan garis lurus, persilangannya dengan paksi-y memberikan nilai 1/ V maks ; segmen yang dipotong oleh garis lurus pada paksi absis memberikan nilai −1/K M, dan tangen sudut kecondongan garis lurus ke paksi absis adalah sama dengan K M / V maks (Rajah 4.6). Graf ini membolehkan anda menentukan dengan lebih tepat V maks. Seperti yang akan kita lihat di bawah, maklumat berharga mengenai perencatan aktiviti enzim juga boleh diperoleh daripada graf ini.

nasi. 4.6. Kaedah linearisasi untuk persamaan Michaelis–Menten

(mengikut Lineweaver - Burke)

Kaedah Edie–Hofstee adalah berdasarkan kepada mengubah persamaan Michaelis–Menten dengan mendarab kedua-dua belah dengan V maks:

(4.4)

Graf dalam koordinat V Dan V/[S] ialah garis lurus, persilangannya dengan paksi-y memberikan nilai V maks, dan segmen yang dipotong oleh garis lurus pada paksi absis ialah nilainya V maks /K M (Rajah 4.7). Ia menjadikannya sangat mudah untuk menentukan K M dan V max , dan juga mengenal pasti kemungkinan sisihan daripada lineariti yang tidak dikesan dalam graf sebelumnya.

nasi. 4.7. Kaedah linearisasi untuk persamaan Michaelis–Menten

(menurut Edi – Hofstee)

Perencatan aktiviti enzim. Tindakan enzim boleh sepenuhnya atau sebahagiannya dihalang oleh bahan kimia tertentu - perencat . Berdasarkan sifat tindakannya, perencat dibahagikan kepada boleh balik dan tidak boleh balik. Pembahagian ini berdasarkan kekuatan pengikatan perencat kepada enzim.

Inhibitor boleh balik - ini adalah sebatian yang berinteraksi secara bukan kovalen dengan enzim dan apabila ia dikeluarkan, aktiviti enzim dipulihkan. Perencatan boleh balik boleh menjadi kompetitif, tidak kompetitif, atau tidak kompetitif.

Contoh perencatan kompetitif ialah kesan analog struktur substrat, yang boleh mengikat pusat aktif enzim dengan cara yang sama seperti substrat, tanpa bagaimanapun berubah menjadi produk dan menghalang interaksi enzim dengan substrat sebenar, iaitu terdapat persaingan. antara substrat dan perencat untuk mengikat pusat aktif enzim. Hasil daripada pembentukan kompleks enzim-inhibitor (EI), kepekatan kompleks ES berkurangan dan, akibatnya, kadar tindak balas berkurangan. Dalam erti kata lain, perencat kompetitif mengurangkan kadar pemangkinan dengan mengurangkan bahagian molekul enzim yang mengikat substrat.

Mengukur kadar tindak balas pada kepekatan substrat yang berbeza membolehkan seseorang membezakan daya saing daripada perencatan bukan persaingan. Dengan perencatan kompetitif pada graf pergantungan 1/ V=f(1/[S]) garis lurus bersilang dengan paksi ordinat pada satu titik 1/ V max tanpa mengira kehadiran perencat, tetapi dengan kehadiran perencat tangen sudut kecondongan garis lurus ke paksi absis meningkat, i.e. V max tidak berubah, tetapi KM meningkat, menunjukkan penurunan dalam pertalian substrat untuk enzim dengan kehadiran perencat (Rajah 4.8). Akibatnya, pada kepekatan substrat yang cukup tinggi di bawah keadaan persaingan untuk tapak aktif enzim, apabila substrat menyesarkan perencat dari tapak aktif, perencatan boleh dihapuskan dan kadar tindak balas yang dimangkin dipulihkan. Dalam kes ini, persamaan Michaelis–Menten mempunyai bentuk

(4.5)

di mana [I] ialah kepekatan perencat; K i – pemalar perencatan.

Pemalar perencatan mencirikan pertalian enzim untuk perencat dan merupakan pemalar pemisahan kompleks EI:

(4.6)

Dengan kehadiran perencat kompetitif, tangen sudut kecondongan garis lurus ke paksi-x meningkat dengan jumlah (1 + [I]/ K i).

nasi. 4.8. Perencatan kompetitif:

a – gambar rajah; b – ungkapan grafik mengikut Lineweaver - Burke

Pada perencatan bukan persaingan perencat berbeza dalam struktur daripada substrat dan tidak mengikat kepada aktif, tetapi kepada pusat alosterik enzim. Ini membawa kepada perubahan dalam konformasi pusat aktif enzim, yang disertai dengan penurunan dalam aktiviti pemangkin enzim. Selain itu, perencat boleh mengikat bukan sahaja kepada enzim bebas (E + I → EI), tetapi juga kepada kompleks enzim-substrat (ES + I → ESI). Kedua-dua borang EI dan ESI tidak aktif. Substrat dan perencat boleh diikat secara serentak oleh molekul enzim, tetapi tapak pengikatannya tidak bertindih. Kesan perencat bukan kompetitif adalah untuk mengurangkan bilangan pusing ganti enzim, dan bukan untuk mengurangkan bahagian molekul enzim yang mengikat substrat. Inhibitor tidak menghalang pembentukan kompleks ES, tetapi menghalang penukaran substrat ke dalam produk. Akibatnya V maks berkurangan, iaitu, dengan kehadiran perencat, persilangan garis lurus dengan paksi ordinat akan berlaku pada titik yang lebih tinggi (Rajah 4.9). Tangen sudut kecondongan garis lurus ke paksi absis meningkat pada tahap yang sama, sama dengan K M / V maxI. K M berbeza dengan V max tidak berubah, jadi perencatan tidak kompetitif tidak boleh dihapuskan dengan meningkatkan kepekatan substrat.

nasi. 4.9. Perencatan tidak kompetitif:

a – gambar rajah; b – ekspresi grafik mengikut Lineweaver – Burke

Kelajuan tindak balas maksimum V max I dengan kehadiran perencat bukan kompetitif diterangkan oleh persamaan

(4.7)

Dalam kes khas perencatan bukan persaingan, apabila perencat hanya mengikat kompleks ES dan tidak mengikat enzim bebas, dalam graf pergantungan 1/ V = f(1/[S]) garis lurus adalah selari antara satu sama lain dan bersilang dengan paksi ordinat dan absis pada titik yang berbeza (Rajah 4.10).

nasi. 4.10. Perencatan tidak kompetitif:

a – gambar rajah; b – ekspresi grafik mengikut Lineweaver – Burke

Perencat tak boleh balik adalah sebatian yang sangat reaktif daripada pelbagai sifat kimia yang boleh berinteraksi dengan kumpulan fungsi penting pusat aktif, membentuk ikatan kovalen yang kuat. Ini membawa kepada kehilangan aktiviti enzim yang tidak dapat dipulihkan. Dalam hal ini, teori Michaelis-Menten, berdasarkan andaian bahawa penambahan perencat kepada enzim boleh diterbalikkan, tidak boleh digunakan dalam kes ini.

Contoh perencatan tidak dapat dipulihkan ialah interaksi enzim dengan ion logam berat, yang melekat pada kumpulan sulfhidril sisa sistein enzim dan membentuk mercaptides - sebatian yang hampir tidak berdissosiasi, atau pengubahsuaian kovalen enzim di bawah pengaruh alkylating. ejen.

(pengaktif - meningkat, perencat - menurun) Enzim protein disintesis pada ribosom, dan RNA - dalam nukleus.

Istilah "enzim" dan "enzim" telah lama digunakan sebagai sinonim (yang pertama terutamanya dalam kesusasteraan saintifik Rusia dan Jerman, yang terakhir dalam bahasa Inggeris dan Perancis).
Ilmu enzim dipanggil enzimologi, dan bukan enzimologi (supaya tidak mencampurkan akar perkataan dalam bahasa Latin dan Yunani).

Sejarah kajian

Penggal enzim dicadangkan pada abad ke-17 oleh ahli kimia van Helmont apabila membincangkan mekanisme pencernaan.

Dalam con. XVIII - awal abad XIX telah diketahui bahawa daging dicerna oleh jus gastrik, dan kanji ditukar menjadi gula di bawah tindakan air liur. Walau bagaimanapun, mekanisme fenomena ini tidak diketahui

Enzim digunakan secara meluas dalam ekonomi negara - makanan, industri tekstil, dan dalam farmakologi.

Klasifikasi enzim

Mengikut jenis tindak balas yang dimangkinkan, enzim dibahagikan kepada 6 kelas mengikut klasifikasi hierarki enzim (CF, - kod Suruhanjaya Enzim). Klasifikasi ini dicadangkan oleh Kesatuan Antarabangsa Biokimia dan Biologi Molekul. Setiap kelas mengandungi subkelas, supaya enzim diterangkan oleh satu set empat nombor yang dipisahkan oleh titik. Sebagai contoh, pepsin mempunyai nama EU 3.4.23.1. Nombor pertama secara kasar menerangkan mekanisme tindak balas yang dimangkin oleh enzim:

CF 1: Oksidoreduktase, memangkinkan pengoksidaan atau pengurangan. Contoh: katalase, alkohol dehidrogenase
CF 2: Pemindahan, memangkinkan pemindahan kumpulan kimia dari satu molekul substrat ke molekul substrat yang lain. Antara pemindahan, kinase yang memindahkan kumpulan fosfat, biasanya daripada molekul ATP, amat dibezakan.
CF 3: Hidrolas, memangkinkan hidrolisis ikatan kimia. Contoh: esterase, pepsin, tripsin, amilase, lipoprotein lipase
CF 4: Lyases, memangkinkan pemecahan ikatan kimia tanpa hidrolisis dengan pembentukan ikatan berganda dalam salah satu produk.
CF 5: Isomerase, memangkinkan perubahan struktur atau geometri dalam molekul substrat.
CF 6: Ligase, memangkinkan pembentukan ikatan kimia antara substrat akibat hidrolisis ATP. Contoh: DNA polimerase

Kajian kinetik

Lengkung tepu bagi tindak balas kimia yang menggambarkan hubungan antara kepekatan substrat [S] dan kadar tindak balas v

Penerangan paling mudah tentang kinetik tindak balas enzimatik substrat tunggal ialah persamaan Michaelis-Menten (lihat rajah). Sehingga kini, beberapa mekanisme tindakan enzim telah diterangkan. Sebagai contoh, tindakan banyak enzim diterangkan oleh mekanisme ping-pong.

Struktur dan mekanisme tindakan enzim

Aktiviti enzim ditentukan oleh struktur tiga dimensinya.

Seperti semua protein, enzim disintesis dalam bentuk rantaian linear asid amino, yang dilipat dengan cara tertentu. Setiap urutan asid amino berlipat dengan cara yang istimewa, dan molekul yang terhasil (globul protein) mempunyai sifat unik. Beberapa rantai protein boleh digabungkan untuk membentuk kompleks protein. Struktur tertier protein dimusnahkan oleh haba atau pendedahan kepada bahan kimia tertentu.

Untuk memangkinkan tindak balas, enzim mesti mengikat satu atau lebih substrat. Rantaian protein enzim berlipat sedemikian rupa sehingga jurang, atau kemurungan, terbentuk pada permukaan globul tempat substrat mengikat. Kawasan ini dipanggil tapak pengikat substrat. Ia biasanya bertepatan dengan atau dekat dengan tapak aktif enzim. Sesetengah enzim juga mengandungi tapak pengikat untuk kofaktor atau ion logam.

Sesetengah enzim mempunyai tapak pengikat molekul kecil dan mungkin substrat atau produk laluan metabolik di mana enzim masuk. Mereka mengurangkan atau meningkatkan aktiviti enzim, yang mewujudkan peluang untuk maklum balas.

Pusat aktif beberapa enzim dicirikan oleh fenomena kerjasama.

Kekhususan

Enzim secara amnya menunjukkan kekhususan yang tinggi untuk substratnya. Ini dicapai dengan pelengkap separa antara bentuk, taburan cas dan kawasan hidrofobik pada molekul substrat dan tapak pengikatan substrat pada enzim. Enzim mempamerkan tahap stereospesifikasi, regioselektiviti dan kemoselektiviti yang tinggi.

Model kunci kunci

Konjektur surat-menyurat teraruh Koshland

Situasi yang lebih realistik adalah dalam kes surat-menyurat teraruh. Substrat yang salah - terlalu besar atau terlalu kecil - tidak sesuai dengan tapak aktif

Pada tahun 1890, Emil Fischer mencadangkan bahawa kekhususan enzim ditentukan oleh padanan tepat antara bentuk enzim dan substrat. Andaian ini dipanggil model kunci kunci. Enzim bergabung dengan substrat untuk membentuk kompleks enzim-substrat jangka pendek. Walau bagaimanapun, walaupun model ini menerangkan kekhususan enzim yang tinggi, ia tidak menjelaskan fenomena penstabilan keadaan peralihan yang diperhatikan dalam amalan.

Model surat-menyurat teraruh

Pada tahun 1958, Daniel Koshland mencadangkan pengubahsuaian model kunci kunci. Enzim secara amnya tidak tegar, tetapi molekul yang fleksibel. Tapak aktif enzim boleh mengubah bentuk apabila substrat mengikat. Kumpulan sisi asid amino tapak aktif mengambil kedudukan yang membolehkan enzim melaksanakan fungsi pemangkinnya. Dalam sesetengah kes, molekul substrat juga mengubah bentuk selepas mengikat di tapak aktif. Tidak seperti model kunci kunci, model muat teraruh menerangkan bukan sahaja kekhususan enzim, tetapi juga penstabilan keadaan peralihan.

Pengubahsuaian

Banyak enzim mengalami pengubahsuaian selepas sintesis rantai protein, tanpanya enzim tidak mempamerkan aktivitinya sepenuhnya. Pengubahsuaian sedemikian dipanggil pengubahsuaian pasca terjemahan (pemprosesan). Salah satu jenis pengubahsuaian yang paling biasa ialah penambahan kumpulan kimia kepada sisa sampingan rantai polipeptida. Sebagai contoh, penambahan sisa asid fosforik dipanggil fosforilasi dan dimangkinkan oleh enzim kinase. Banyak enzim eukariotik adalah glikosilasi, iaitu, diubah suai oleh oligomer sifat karbohidrat.

Satu lagi jenis pengubahsuaian pasca translasi yang biasa ialah belahan rantai polipeptida. Sebagai contoh, chymotrypsin (protease yang terlibat dalam pencernaan) diperolehi dengan membelah kawasan polipeptida daripada chymotrypsinogen. Chymotrypsinogen adalah prekursor tidak aktif kepada chymotrypsin dan disintesis dalam pankreas. Bentuk tidak aktif diangkut ke perut, di mana ia ditukar kepada chymotrypsin. Mekanisme ini diperlukan untuk mengelakkan pembelahan pankreas dan tisu lain sebelum enzim memasuki perut. Prekursor enzim yang tidak aktif juga dipanggil "zymogen".

Kofaktor enzim

Sesetengah enzim menjalankan fungsi pemangkin dengan sendirinya, tanpa sebarang komponen tambahan. Walau bagaimanapun, terdapat enzim yang memerlukan komponen bukan protein untuk menjalankan pemangkinan. Kofaktor boleh sama ada molekul tak organik (ion logam, kelompok besi-sulfur, dll.) atau organik (contohnya,

1. Ciri-ciri tindak balas enzimatik

2. Kesan suhu terhadap aktiviti enzim

3. Kesan pH terhadap aktiviti enzim

4. Pengaktif dan perencat enzim

saya. Semua tindak balas enzim mempunyai 4 ciri

· Aktiviti enzim yang tinggi;

· Keterbalikan tindakan enzim;

· Kekhususan tindakan enzim;

· Labiliti (sensitiviti).

Aktiviti enzim yang tinggi. Enzim menyebabkan kadar tindak balas enzimatik yang tinggi, yang dicirikan oleh bilangan pusing ganti enzim - ini ialah bilangan molekul substrat yang ditukar menjadi produk tindak balas di bawah tindakan satu molekul enzim per unit masa. Sebagai contoh, alkohol dehidrogenase mempunyai aktiviti 4700 unit, fosforilase - 50,000 unit, a-amilase - 16,000 unit.

Keterbalikan tindakan enzim ditubuhkan oleh Danilevsky. Keterbalikan tindakan enzim merujuk kepada pembentukan kompleks ES dan pecahannya, i.e. tindak balas yang melibatkan enzim boleh pergi kedua-duanya dalam satu arah (biosintesis) dan dalam arah yang bertentangan (penguraian).

Kekhususan tindakan enzim- setiap enzim hanya bertindak pada substrat tertentu atau kumpulan substrat yang berkaitan. Sebagai contoh, invertase bertindak pada sukrosa; a-amilase – hanya untuk kanji dan dekstrin; protease - kepada protein.

Terdapat dua sudut pandangan yang menerangkan kekhususan tindakan enzim. Menurut idea kiasan E. Fischer, "enzim menghampiri substrat seperti kunci kepada kunci," i.e. Topografi tapak aktif enzim bukan sahaja sangat teratur, tetapi juga tetap tegar. Tapak aktif enzim sepadan dengan topografi hanya satu substrat tunggal. Pandangan kedua, yang dicadangkan oleh D. Koshland, ialah teori korespondensi teraruh antara enzim dan substrat: konformasi enzim, terutamanya pusat aktifnya, mampu melakukan pengubahsuaian tertentu. Bergantung pada mobiliti konformasi tapak aktif, enzim dapat berinteraksi dengan sama ada sedikit atau pelbagai jenis substrat. Dengan kata lain, pada saat pembentukan kompleks ES, perubahan berlaku dalam struktur kedua-dua enzim dan substrat. Akibatnya, mereka menyesuaikan diri antara satu sama lain.

Kekhususan enzim memainkan peranan penting dalam proses metabolik dalam organisma hidup. (Jika enzim tidak mempunyai sifat unik, maka tidak akan ada metabolisme dalam organisma hidup)

Berdasarkan kekhususan, enzim dibahagikan kepada 2 kumpulan:

· Kekhususan mutlak - enzim bertindak hanya pada satu bahan tunggal atau memangkinkan hanya perubahan tertentu bahan ini;

· Kekhususan relatif atau kumpulan - enzim bertindak serentak pada banyak substrat yang mempunyai beberapa sifat struktur yang sama.

Labiliti (sensitiviti) – semua enzim adalah sensitif kepada peningkatan suhu dan nilai pH yang rendah, di mana kehilangan aktiviti enzim berlaku.

II. Faktor terpenting yang bergantung kepada aktiviti enzim ialah suhu.

Secara grafik, pergantungan kadar tindak balas enzimatik pada suhu adalah seperti berikut:

Pada 0°C, dan lebih-lebih lagi pada suhu di bawah 0°C, tindakan kebanyakan enzim berhenti. Peningkatan suhu (lengkung 1) melebihi 0°C menggalakkan peningkatan dalam aktiviti enzim (bilangan perlanggaran bahan bertindak balas meningkat). Pada suhu tertentu enzim mempamerkan aktiviti maksimum. Bagi kebanyakan enzim, suhu operasi optimum ialah 40-50°C. Peningkatan selanjutnya dalam suhu membawa kepada ketidakaktifan enzim (penurunan aktiviti) disebabkan oleh denaturasi haba molekul protein (lengkung 2).

Perubahan dalam kadar tindak balas dengan setiap kenaikan suhu 10°C dinyatakan oleh pekali suhu Q 10 . Pekali suhu ialah nisbah kadar tindak balas pada suhu tertentu v t +10 kepada kadar tindak balas pada suhu 10 ° C di bawah ini:

Nilai Q 10 untuk tindak balas kimia terletak dalam julat 2-4, untuk tindak balas enzimatik - antara 1 dan 2; Q 10 tindak balas enzim berkurangan dengan ketara dengan peningkatan suhu.

III. Setiap enzim melakukan tindakannya dalam zon pH yang agak sempit. Kebergantungan grafik aktiviti enzim pada pH mempunyai bentuk:

Dalam persekitaran berasid, pada nilai pH yang rendah, ia mempunyai bentuk EH 2 +, dalam bentuk ini ia tidak aktif. Pada pH optimum, enzim mempunyai aktiviti maksimum dan berada dalam bentuk EH; Apabila medium dialkalikan, enzim mengambil bentuk E.

Aktiviti optimum sepadan dengan kawasan pH tertentu, dan setiap enzim mempunyai nilai pH optimum tindakannya sendiri (contohnya, a-amilase bakteria mempunyai pH optimum pada 6, dan a-amilase kulat mikroskopik mempunyai pH optimum 4.7). Nilai pH optimum adalah berkaitan dengan komposisi asid amino enzim.

Bentuk lengkung berbentuk loceng boleh dijelaskan oleh sifat amfoterik enzim; cabang menaik dan menurun bagi lengkung ini adalah lengkung pentitratan tipikal dan ditentukan oleh nilai pK kumpulan ionik yang terletak di tapak aktif enzim.

Untuk menentukan kumpulan berfungsi yang termasuk dalam pusat aktif enzim, adalah perlu untuk menentukan pergantungan aktiviti enzim ini pada pH pada suhu yang berbeza dan menentukan nilai pK. Mengetahui nilai ΔpK untuk cabang berasid dan beralkali bagi pergantungan v = f(pH), kumpulan berfungsi yang sepadan dengan nilai ini ditemui.

IV. Semua bahan yang mengiringi enzim semasa tindak balas boleh dibahagikan kepada pengaktif, perencat dan sebatian neutral.

Penggerak– sebatian kimia yang meningkatkan tindakan enzim (contohnya, glutation mengaktifkan tindakan protease, NaCl meningkatkan aktiviti amilase); perencat– sebatian yang menyekat aktivitinya (contohnya, kumpulan –CN menyekat aktiviti enzim pernafasan yang terletak dalam sistem sitokrom) dan sebatian neutral tidak mempunyai kesan ke atas enzim.

Proses perencatan boleh boleh balik Dan tidak dapat dipulihkan.

Inhibitor boleh balik adalah:

· Tindakan kompetitif - perencat berinteraksi dengan kumpulan berfungsi tapak aktif enzim. Perencatan dalam kes ini bergantung pada kepekatan substrat: jika [S] tinggi, maka pengaruh perencat [I] mungkin tidak muncul; jika [S] kecil, maka perencat boleh menyesarkan substrat daripada sambungan dengan enzim, yang tindakannya dihalang. Kompleks ternary ESI tidak pernah terbentuk semasa perencatan kompetitif.

· Perencatan bukan persaingan diperhatikan apabila perencat tidak dapat melekat pada enzim, tetapi ia tidak boleh mengikat kompleks enzim-substrat, menukarnya kepada bentuk tidak aktif.

· Dalam perencatan campuran, perencat bertindak pada kedua-dua tapak pengikatan ES dan tapak pemangkin enzim.