Факторы, определяющие величину ферментативной активности

На величину ферментативной активности влияет рН, температура, концентрация субстата и конформационные изменения в ферменте. Рассмотрим эти факторы в отдельности.

Механизм влияния ионов Н+, на активность фермента очень сложен, так как включает в себя многие процессы, такие как изменение конформации белка, протонирование реакционных групп в активном центре, химические изменения в фермент-субстратном комплексе и др. Большинство ферментов имеет колоколообразную зависимость от рН, при этом оптимальные значения рН и ширина колокола определяются природой фермента. Так пероксидаза относительно мало чувствительна к изменениям рН (1 - 2 единицы от оптимального значения), лишь понижение рН ниже 4 и повышение выше 11 приводит к ее денатурации. Лизоцим наоборот очень чувствителен к незначительным изменениям рН.

Температура влияет на величину Км, которая является комбинацией трех скоростей реакции (6-3). По уравнению Аррениуса это влияние имеет степенной характер.

Где R - газовая постоянная, Т - абсолютная температура, ΔЕакт - энергия активации, е - основание натурального логарифма, z - частота столкновений. Однако, в отличие от неферментативных реакций, увеличение скорости наблюдается лишь в сравнительно небольшом температурном интервале. Причиной снижения скорости ферментативных реакций за температурным оптимумом является денатурация белковой молекулы фермента, сопровождающаяся падением каталитической активности. Для щелочной фосфатазы этот оптимум лежит в районе 37 °С, для пероксидазы он равен 15 °С. Добавление неионных детергентов уменьшает инактивацию фермента и позволяет использовать более высокую температуру.

Концентрация субстрата также должна быть оптимальной для каждой конкретной пары фермент-субстрат. Превышение концентрации субстрата выше оптимального значения приводит к торможению активности фермента за счет так называемого субстратного торможения.

Состав буферного раствора важен для кинетики ферментативной реакции, прежде всего из-за возможного наличия в нем ингибиторов или кофакторов. Для щелочной фосфатазы необходимо присутствие в буфере 2-х валентных ионов и отсутствие фосфатных анионов. Для пероксидазы ингибиторами являются ионы S , N3, CN-, J . Важна также ионная сила раствора, которая влияет на конформацию фермента.

На конформационные изменения белковой молекулы фермента кроме рН, температуры и ионной силы раствора сильное влияние оказывет способ получения конъюгата. При его получении необходимо стремиться к максимальному сохранению нативной конформации фермента.

Назад

ФБУН НИИ эпидемиологии
и микробиологии имени Пастера
Отдел новых технологий