Министерство общего и профессионального образования
Свердловской области
Департамент муниципального образования «город Нижний Тагил»
Образовательноеучреждение МОУ СОШ № 10
Направление:научно-техническое
Воздействие внешних факторов наферментативную систему человека
Исполнители:учащиеся 10 «А» класса
ЧирковаТатьяна
ЦыпушкинаТатьяна
Научный руководитель: Балбашова Ю. А.,
МОУ СОШ №10,учитель химии Iкатегории
Нижний Тагил
2006
Эксперт-рецензия
Авторы исследовательского проекта:Чиркова Татьяна, Цыпушкина Татьяна, МОУ СОШ № 10
Тема исследовательского проекта: Воздействиевнешних факторов на ферментативную системучеловека
Направление: научно-техническое
Тема проекта актуальна, хорошо осмыслена и разработана учащимися.
В оформлении проекта четко выделены 4 раздела:
1. Введение, гдевыражена аргументация и актуальность решаемой проблемы. Четко сформулированыцели и задачи.
2. Теоретическийраздел представлен анализом литературы и периодики по проблеме исследования.
3. Практическийраздел представлен в виде отчета о проделанных в большом количестве химическихэкспериментов.
4. В заключенииподведены итоги, выводы, дана самооценка собственных действий по достижениюцели, определена перспектива и дальнейшее направление исследования.
Проект сопровождается иллюстрациями, фотографиями. Оформление достойногоуровня.
Проблема, которая затрагивается в исследовательской работе, актуальна длячеловечества, т.к. непосредственно касается его здоровья.
Выводы, сделанные в ходе работы, еще раз подтверждают вредное воздействиеионов тяжелых металлов, алкоголя, самолечения. К исследованию проблемы авторыподошли творчески: ими разработан и выполнен эксперимент по изучению активностифермента под действием биологически активных веществ. Действительно, многиелюди относятся к пищевым добавкам легкомысленно, что иной раз приводит кнарушению здоровья.
Полученные и представленные в виде таблиц и графиков результаты, можносчитать достоверными, т.к. опыты проводились по несколько раз, и высчитывалосьсреднее значение.
В изложении исследовательского проекта присутствует логика,убедительность, рассуждения аргументированы.
Данная тема взаимосвязана с различными областями знаний: химия, биология,математика, английский язык, экология.
Авторы проекта проявили логику мышления, способность к самостоятельномуанализу, умение вычленить главное и определить пути решения проблем.
Данный проект отличает то, что его исследования осуществимы в школьнойлаборатории, доступные реактивы позволяют повторять эксперимент несколько раз итем самым добиваться достоверных результатов.
Рекомендации: рекомендовать данную работу к участию в научно-практическойконференции – 2006.
ШМО СОШ № 10.
02.02.06.
Эксперт-рецензия
Авторы исследовательского проекта:Чиркова Татьяна, Цыпушкина Татьяна, МОУ СОШ № 10
Тема исследовательского проекта: Воздействиевнешних факторов на ферментативную системучеловека
Направление: научно-техническое
Авторы проекта провели широкий обзор литературы и современной периодикипо данной проблеме; воспользовались статьями иностранных издательств (переводыпредложены в приложении). В изложении материала присутствует логика,рассуждения аргументированы.
Практическая часть исследовательского проекта представлена в виде отчетао результатах экспериментов, которые отражают степень воздействия внешнихфакторов на активность амилазы. Опыты поставлены в соответствии четкойинструкции, полученные достоверные результаты проанализированы и представлены ввиде таблиц, графиков.
Содержание демонстрационных материалов исчерпывающе демонстрирует ходпрактической работы.
В своих исследованиях авторы затронули актуальные проблемы: экология(воздействие катионов тяжелых металлов на здоровье человека), вредные привычки(употребление алкоголя), самолечение (применение биологически активныхдобавок).
Очевидны собственные достижения юных исследователей: разработка методикиизучения активности фермента под действием БАДов. Полученные результатыподтвердили гипотезу, заявленную во введении.
Проект обладает такими характеристиками, как перспективность инаправленность на результат. В дальнейшем объектом пристального изучения станути другие ферменты.
Комплекс выполненных работ позволяет судить о заинтересованности авторовданной темой.
К изучению активности фермента амилазы учащиеся подошли творчески,предложили новые методики изучения и соотнесли их к существующим.
Установленная взаимосвязь темыисследования с областями знаний: химии, биологии, экологии, социологии,истории.
В проектной работе предложентезаурус, свидетельствующий о внимательном отношении к научной терминологии.
Выбор специальной научно-популярной литературы широкий, использовалисьИнтернет, иностранные издания, перевод которых осуществился самостоятельно.
Желательно, чтобы авторы не останавливались на достигнутом, а продолжалисвои исследования по данном вопросу.
Содержание
Введение. 3
Глава I. Теоретическая часть
1.1. Историяоткрытия ферментов. 5
1.2. Природа ферментов. 6
1.3. Специфичность ферментов. 8
1.4. Состав ферментов. 10
1.5. Классификация ферментов. 11
1.6. Номенклатура ферментов. 12
1.7. Активность ферментов. 14
1.8. Значение ферментов. 18
Глава II. Практическая часть. Воздействие внешних факторов на амилазу слюны
2.1. Характеристика объектаисследования………………………………………………… 24
2.2. Исследование воздействия внешних факторов на амилазуслюны… 25
Заключение. 32
Списоклитературы… 34
Приложение. 35
TOC o «1-3» h z u Тезаурус. 44
Введение
Человек, являясь неотъемлемой частью природы по химическому составусвоего организма, представляет собойотображение химического состава окружающей среды (почвы, воздуха, воды, флоры ифауны). В течение миллионов лет формировалась ферментативная система, котораяустанавливает связь между химическим составом употребляемых человеком в пищупродуктов и нормальной работой всех его органов и систем.
Ферменты являются двигателями жизни! Катализируя биохимические реакции,обеспечивающие жизнедеятельность, увеличивают их скорость в тысячи раз. Всеферменты по своей химической природе являются полипептидами (белками) – оченьсложной структурой. Многие факторы могут вызвать изменение их строения и, темсамым, свести их функциональную значимость к нулю. Это может привести кнежелательным последствиям. Прекращение одного химического процесса по цепочкенарушает работу всего органа, системы и, наконец, жизнедеятельности всегоорганизма. Неблагоприятная экология, вредные привычки, неправильное питаниеприводит к серьёзным проблемам здоровья. Многие люди, прислушиваясь к рекламе,видят выход из создавшегося положения в ежедневном употреблении искусственныхбиологически активных добавок (БАДы). Компании, их производящие, обещают людям идеальный, безопасный и надёжныйпуть к укреплению здоровья, увеличению продолжительности жизни.
Парафармацевтики – это группа БАДов, получаемых из лекарственныхрастений, поэтому в большинстве случаев их состав не идентифицирован. БАДы продают в аптеках безрецепта врача, распространяют среди населения через рекламных агентов. Людиохотно покупают «безвредные» лекарства в надежде на выздоровление или поднятиеобщего тонуса организма. А по своей сути биодобавки являются мощным факторомвоздействия на организм человека, в томчисле, и на ферментативную систему.
Гипотеза: ферментативнаясистема человека подвергается изменениям под действием факторов внешней среды.
Объект исследования: ферментпищеварительной системы – амилаза.
Предмет исследования: влияниефакторов на активность амилазы.
Цель: изучить влияниеразличных внешних факторов на активность амилазы слюны.
Задачи:
— изучить научную литературупо проблеме исследования;
— подобрать методическиеуказания для постановки опытов;
— провести опыты ипроанализировать их в диаграммах и таблицах.
Методы исследования:
— анализ литературы;
— проведение химическогоэксперимента;
— анализ результатов,полученных в ходе поставленных химических экспериментов.
База исследования: кабинетхимии МОУ СОШ № 10.
Глава I. Теоретическая часть
1.1. История открытия ферментов
Наукусоставляет не только достигнутый результат, но и путь, ведущий к результату,путь от незнания к знанию, медленный, извилистый, скачкообразный, в каждойобласти зависящий от достижений смежных наук и общего развития мировоззрения.
Ещёв незапамятные времена, на заре возникновения цивилизации, люди в своейпрактической деятельности сталкивались с различными ферментативными процессамии использовали их для своих целей. Это спиртовое и молочнокислое брожение,применение сычуга для приготовления сыров, солода и плесневых грибов. Вероятно,первым, кто попытался создать общее представление о химических процессах вживом организме, был врач и ученый Парацельс, родившийся в Швейцарии в конце XVвека. Несмотря на наивность (с совершенной точки зрения), взгляды Парацельса вомногом были прогрессивными, так как для понимания жизненных явлений он пыталсяпривлечь реальные силы природы. Именно с этих позиций Парацельс и егопоследователи подошли к рассмотрению сущности ферментации, давно известногопонятия обозначавшего разного рода брожения, главным образом спиртовое имолочнокислое.
ВXVI и начале XVII века уже делались попытки рассматривать ферментации какхимические процессы. И Василий Валентин(первая половина XVI века), и АндрейЛибавий (1550-1616 гг.) считали ферменты (или дрожжи) особым веществом, хотя иподчиняли его действия неким нематериальным силам. Другим последователемПарацельса был знаменитый голландский химик Иоганн Баптиста Ван Гельмонт(577-1644 гг.). Именно он охарактеризовал фермент как агент, вызывающийхимические процессы в организме и управляющий ими. Качественный скачок вразвитии учения о ферментациях произошёл в связи с исследованиями великогофранцузского химика Антуана Лавуазье, совершившего переворот в химии и впервыевнедрившего в химические исследования строгие количественные методы. К концуXVIII века уже было известно, что встречаются химические процессы, протекающиес участием какого-то агента, без которого процесс практически не идёт.
Первые успехи были достигнуты при изучении превращениякрахмала в сахар. Решающая роль в этих исследованиях принадлежит работампетербургского академика К.С. Кирхгофа,который открыл новую страницу в истории и химии ферментов. В начале XIX векабыло открыто немало химических реакций, среди них были и некоторыеферментативные реакции. Юстус Либих был одним из наиболее крупных авторитетовсреди химиков XIX века. В это время было открыто ещё несколько ферментов. В 1836 г. Т. Шванн впервыеобнаружил в желудочном соке фермент животного происхождения, названный импепсином. Несколько позже, в 1857 г., А.Корвизар описал другой фермент, переваривающийбелки — трипсин. В XIX веке (1897 г.) Эдуард Бухнер убедительно доказал химическую природуферментов. В 1907 г. был удостоен Нобелевской премии по химии. [1]
1.2. Природаферментов
Послетого как стало возможным исследование ферментов в бесклеточной среде, былаокончательно установлена их химическая природа. Было выявлено, что все онипредставляют собой вещества белковой природы и, как все белки, могут бытьпростыми и сложными в зависимости от сопутствующего компонента небелковогохарактера (простатической группы).
Так мы подчёркивали, что свойство каждого белкаопределяется последовательностью расположения остатков аминокислот в ихмолекуле. Эта последовательность называется первичной структуройбелка. В последние годы разработаны очень надёжные, и дажеавтоматизированные методы изучения первичной структуры, что дало возможностьопределить полную аминокислотную последовательность для многих белков, в томчисле и для ферментов.
Помимо первичной структуры, определяемойпоследовательностью расположения аминокислот, для проявления специфическихсвойств белка (в том числе ферментативной активности) важную роль играют болеевысокие уровни — вторичная и третичная структуры, сущность которых заключаетсяв определённом расположение полипептидных цепей в пространстве. Вторичнаяи третичная структурыбелковподдерживаются сравнительно слабыми внутримолекулярными связями, и поэтому легкомогут быть разрушены разными физическими и химическими воздействиями. Такое нарушение высшихструктур белка без повреждения его первичной структуры составляет сущностьденатурации. При денатурации белок нередко утрачивает свои биологическиесвойства, в случае ферментов исчезает ферментативная активность. Современныеметоды исследования позволяют получить представление не только о первичнойструктуре белков. Есть ферменты, для которых полностью выясненопространственное расположение атомов, составляющее их молекулу, то есть,расшифрованы вторичная и третичная структуры. Это достигнуто благодаряприменению исключительно тонкого и сложного метода, так называемогорентгеноструктурного анализа.
Некоторым белкам свойственен ещё более высокийуровень структуры — четвертичная структура. Этоуже надмолекулярный уровень: функционирование такого белка нуждается не водной, а в нескольких молекулах (чаще всего в двух или четырёх), которые вместеобразуют комплекс, обладающий всеми специфическими свойствами. Каждая отдельнаямолекула такого белка, составляющая четвертичный комплекс, называетсясубъединицей. Многие ферменты построены из субъединиц. В одних случаяхсубъединицы сами обладают активностью, в других — субъединицы по отдельностинеактивны. Субъединицы, сопоставляющие молекулу фермента, могут бытьодинаковыми, но могут и отличатся друг от друга.
Представление о молекуле фермента какструктуре, состоящей из субъединиц, позволяет нам объяснить одно очень интересное и практически важноеявление. Существуют ферменты, различающиеся по строению, но катализирующие однуи ту же реакцию, они называются изоферментами.Такие ферменты довольно широко распространены в организме, и их выявление имеетбольшое значение в медицине. [2]
1.3. Специфичностьферментов
Одно из наиболее поразительных свойствферментов их специфичность. Специфичность ферментов проявляется по-разному иможет быть выражена в разной степени. Прежде всего, следует различатьспецифичность по отношению к субстрату и к типу химической реакции, катализируемойферментом.
Специфичностьпо отношению к типу химической реакции.
Каждый фермент катализирует одну химическуюреакцию или группу реакций одного типа. Наиболее ярким проявлением этого видаспецифичности могут служить довольно частые случаи, когда одно и то жехимическое соединение выступает как субстрат действия нескольких ферментов,причём каждый из них катализирует специфическую для него реакцию, приводит кобразованию совершенно различных продуктов.
Специфичностьпо отношению к субстрату.
Наряду, с только что описанной формой специфичности фермента по отношению ккатализируемой им реакции существует и другая, тесно связанная с первой, формаспецифичности, выражающаяся в способности фермента атаковать субстрат толькоопределённого химического строения. Иногда фермент способен действовать толькона один единственный субстрат. Тогда говорят, что он обладает абсолютной специфичностью.Значительно чаще фермент влияет на группу субстратов, имеющих сходное строение.Такую специфичность называют групповой.Особый интерес представляет так называемая стереохимическаяспецифичность, состоящая в том, что ферментдействует на субстрат или группу субстратов, отличающихся особым расположениематомов в пространстве.
Абсолютнаяспецифичностьвстречается редко. Хорошимпримером фермента, обладающего очень высокой, практически абсолютнойспецифичностью, может служить уреаза, катализирующая гидролиз мочевины.
Долгое время считалось, что мочевина является единственным субстратомуреазы. Но не так давно было показано, что кристаллическая уреаза можетдействовать и на близкого родственника мочевины — оксимочевину,отличающуюся наличием в молекуле одногоатома кислорода.
Правда, реакция гидролиза мочевины под влиянием уреазы протекает в 120раз медленнее, чем гидролиз мочевины.
Таким образом, понятие «абсолютная специфичность» является визвестной мере относительным.
Групповая специфичностьхарактеризует подавляющее большинство ферментов и состоит в том, что фермент,проявляя свойственную ему специфичность по отношению к реакции, способендействовать не на один, а на несколько, иногда на большое число субстратов сосходным химическим строением. Например, три разных фермента, действующие нааминокислоты, обладают групповой специфичностью, так как действуют не накакую-нибудь одну аминокислоту, а на многие, иногда на все аминокислоты.
Относительно групповая специфичность проявляется тогда, когда ферментбезразличен к структуре соединения и имеет значение лишь тип связи. Примеромслужит химотрипсин, расщепляющий только пептидную связь.
Стереохимическая и оптическаяспецифичность имеет особое значение. Проявляется только в случае оптическиактивных веществ, и фермент активен только по отношению к одной стереоизомернойформе соединения. Например, L-аргиназа разлагает L-аргинин на L-орнитини мочевину, но не действует на А-аргинин. Известнымпримером служит d и L-специфичность оксидаз аминокислот. Стереохимическая иоптическая активность так же может быть абсолютной и относительной. Например,карбоксипептидаза, расщепляющая карбобензокси-глицил-L-фенилаланин совсем недействует на субстрат с А-фенилаланином; с другой стороны, эстеразасвиной печени разлагаетметиловый эфир L-миндальной кислоты лишь вдвое быстрее, чем его А-изомер. [3]
1.4. Составферментов
Послетого, как стало возможным исследование ферментов в бесклеточной среде, былаокончательно установлена их химическая природа. Было выявлено, что все онипредставляют собой вещества белковой природы и как все белки, могут бытьпростыми и сложными в зависимости от сопутствующего компонента небелковогохарактера (простатической группы).
Ферменты — простые белки — построены только изаминокислот, и их каталитические свойства обусловлены свойством самой белковоймолекулы. К этой группе ферментов относится большинство гидролитическихферментов.
Ферменты — сложные белки — содержат в своёмсоставе, помимо белкового компонента, ещё и небелковый. Например, нуклеотиды,витамины, атомы (катионы) металла. К таким ферментам обычно относятся ферментыокислительно-восстановительного действия. Прочность связи между белковымкомпонентом и простатической группой в сложных ферментах может быть различной.В некоторых случаях связь прочная, в других — простатическая группа довольнолегко отделяется, например при диализе. Легко диссоциирующиеся простатическиегруппы ферментов получили название коферментов. При отделении простатическойгруппы от белковой части фермента — последний теряет свою активность.
В простых ферментах активный центр образуетсянепосредственно группировкой аминокислотных остатков в спиральной цепи белковоймолекулы. В сложных ферментах он образуется простатической группой и некоторымиприлегающими к ней остатками. Размер активных центров значительно меньше самоймолекулы фермента. На один активный центр приходится масса молекулы смолекулярным весом 30000. В простых ферментах пространственная группировка этихаминокислотных остатков сама по себе определяет структуру активного центра икаталитическую активность фермента. В сложных ферментах структура активногоцентра определяется простатической группой и боковыми группами некоторыхаминокислотных остатков, пространственная структура которых оказываетсущественное влияние на специфичность и каталитическую активность небелковогокомпонента. Среди таких аминокислотных остатков наибольшее значение имеютSH-группы цистеина, несколько меньшее значение имеют карбонильные группыдикарбоновых аминокислот.
1.5. Классификацияферментов
Известнооколо 2 тысяч ферментов, но список этот не закончен. В зависимости от типакатализируемой реакции все ферменты подразделяются на 6 классов:
ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ – ферменты, катализирующие окислительно-восстановительныепроцессы в организме. Они осуществляют перенос водорода и электронов и подсвоим тривиальным названием известны какдегидрогеназы, оксидазы и пероксидазы. Эти ферменты отличаются тем, что имеютспецифические коферменты и простатические группы.
ТРАНСФЕРАЗЫ – ферменты, переносящие атомныегруппы (в зависимости от того, перенос какой группы они осуществляют, ихсоответственно называют). Среди них известны ферменты, осуществляющие транспортбольших остатков, например гликозилтрансферазы и другие. Трансферазы благодаряразнообразию переносимых ими остатков принимают участие в промежуточном обменевеществ.
ГИДРОЛАЗЫ – ферменты, катализирующиегидролитическое расщепление различных субстратов (при участии молекул воды). Взависимости от этого среди них различают эстеразы, расщепляющие сложноэфирнуюсвязь между карбоновыми кислотами (липаза) тиоловых эфиров, фосфоэфирную связь и так далее; гликозидазы,расщепляющие гликозидные связи, пептид — гидролазы, действует на пептиднуюсвязь и другие.
ЛИАЗЫ — к этой группе относятся ферменты,способные отщеплять различные группы от субстрата негидролитическим путём собразованием двойных связей или, напротив, присоединять группы с двойной связью.При расщеплении образуется Н2О или СО2 или большиеостатки — например ацетил. Лиазы играют весьма важную роль в процессе обменавеществ.
ИЗОМЕРАЗЫ – ферменты, катализирующиепревращение изомерных форм друг в друга, то есть, осуществляющиевнутримолекулярное превращение различных групп.
ЛИГАЗЫ — раньше эти ферменты не отделяли отлиаз, так как реакция последних часто идёт в двух направлениях, однако недавнобыло выяснено, что синтез и распад в большинстве случаев происходит подвлиянием различных ферментов, и на этом основании выделен отдельный класс лигаз(синтетаз). Ферменты, обладающие двойным действием, получили названиебифункциональных. Лигазы принимают участие в реакции соединения двух молекул,то есть синтетических процессах, сопровождающихся расщеплениеммакроэнергитических связей АТФ или других макроэргов. [5]
1.6. Номенклатураферментов
Ферментология очень долго не располагала строгойнаучной номенклатурой ферментов. Наименования ферментам давали по случайнымпризнакам (тривиальная номенклатура), по названию субстрата (рациональная), похимическому составу фермента, наконец, по типу катализируемой реакции ихарактеру субстрата.
Примерами тривиальнойноменклатуры могут служить названия таких ферментов, как пепсин (от греч. пепсин — пищеварение), трипсин (от греч.трипсис — разжижаю) и папаин (отназвания дынного дерева Carica papaja,из сока которого он выделен). По действию все эти ферменты являютсяпротеолитическими, т. е. ускоряют гидролиз протеинов (белков). Характерноеназвание было дано группе окрашенных внутриклеточных ферментов, ускоряющихокислительно-восстановительные реакции в клетке, — цитохромы (от лат. citos — клетка и chroma — цвет).
Наибольшее распространение получила рациональная номенклатура, согласнокоторой название фермента составляется из названия субстрата характерногоокончания — аза. Она была предложенаболее столетия тому назад, в 1883 г. Э. Дюкло — учеником Л. Пастера. Так, фермент,ускоряющий реакцию гидролиза крахмала, получил название амилаза (от греч. амилон — крахмал), гидролиза жиров — липаза (от греч. липос — жир), белков(протеинов) — протеаза, мочевины — уреаза (от греч. уреа — мочевина) и т. п.
Когда методами аналитической химии были достигнутыизвестные успехи в расшифровке химической природы простатических групп,возникла новая номенклатура ферментов. Их стали именовать по названию простатической группы, например, геминфермент(простатическая группа — гем), пиридоксаль-фермент (простатическая группа — пиридоксаль) и т.п.
Затем вназвании фермента стали указывать как на характерсубстрата, так и на типкатализируемой реакции. К примеру,фермент, отнимающий водород от молекулы янтарной кислоты, называютсукцинатдегидрогеназой, подчеркивая этим одновременно и химическую природусубстрата, и отнятие атомов водорода в процессе ферментативного действия:
— 2Н
НООС — СH2 – СН2 –CООН НООС — СН = СН – СООН
Янтарная кислота Дегидрирование Малеиновая кислота
В 1961 г. Международная комиссия по номенклатуре ферментовпредставила V Международному биологическому конгрессу проект номенклатуры,построенный на строго научных принципах. Проект был утвержден конгрессом, иновая номенклатура прочно вошла в ферментологию. Согласно этой (Московской)номенклатуре название ферментов составляют из химического названия субстрата иназвания той реакции, которая осуществляется ферментом. Если химическая реакция, ускоряемая ферментом, сопровождаетсяпереносом группировки атомов от субстрата к акцептору, название ферментавключает также химическое наименованиеакцептора. Например, пиридоксальфермент, катализирующий реакциюпереаминирования между L-аланином и кетоглутаровой кислотой, называетсяL-аланин: 2-оксоглутарат аминотрансфераза. В этом названии отмечены сразу триособенности: 1) субстратом является L-аланин; 2) акцептором служит2-окcоглутаровая кислота; З) от субстрата к акцептору передается аминогруппа. Названияферментов по научной номенклатуре неизмеримо выигрывают в точности, ностановятся в ряде случаев гораздо сложнее старых, тривиальных. Так, уреаза(тривиальное название), ускоряющая реакцию гидролиза — мочевины на оксидуглерода (IV) и аммиак, по научной номенклатуре именуется карбамид — амидогидролазой:
Н2N — СО – NН2 + Н2О 2NН3 + СО2
В этом названии дано точноехимическое наименование субстрата и указано, что фермент катализирует реакциюгидролиза аминогруппы. Трегалаза, ускоряющая реакцию гидролиза трегалозы,называется трегалоза-1-глюко-гидролазой… В связи со значительным усложнениемнаучных названий в новой номенклатуре допускается сохранение наряду с новымистарых тривиальных, рабочих названий ферментов. Международной комиссией былсоставлен детальный список всех известных в то время ферментов, существеннодополненный в 1972 г.при пересмотре, как классификации, так и номенклатуры некоторых ферментов, гдерядом с новым научным названием каждого фермента приведено старое, а такжеуказан химизм катализируемой ферментом реакции и в некоторых случаях природафермента. Таким образом, исключается возможность путаницы в наименованииферментов. В 1964 г.список включал 874 фермента; в последующее время он был существенно дополнен ивозрос до 1770 ферментов в 1972 г. и до 2003 ферментов в 1979 г.
1.7. Активностьферментов
Для исследования или практического работника, занимающегося ферментами,определение активности ферментов — это постоянная, повседневная работа, потомучто любое изучение свойств ферментов, любое применение их в практическойдеятельности — в медицине и в народном хозяйстве — всегда связано снеобходимостью знания, с какой скоростью протекает ферментативная реакция.Чтобы понять и правильно оценить результаты определения ферментативнойактивности, нужно совершенно отчётливо представить себе, от каких факторов зависитскорость реакции, какие условия оказывают на неё влияние. Таких условий много.Прежде всего, это соотношение концентрации самих реагирующих веществ: ферментаи субстрата. Далее, это всевозможные особенности той среды, в которой протекаетреакция: температура, кислотность, наличие солей или других примесей, способныхкак ускорять, так и замедлять ферментативный процесс, и так далее. Попытаемсярассмотреть поближе эти условия.
ВЛИЯНИЕРЕАКЦИЙ СРЕДЫ
Для большинства известных в настоящее время ферментов определён оптимумРН, при котором они обладают максимальной активностью. Эта величина — важныйкритерий, служащий для характеристик фермента. Иногда это свойство ферментовиспользуют для их препаративного разделения. Наличие оптимума РН можнообъяснить тем, что ферменты представляют собой полиэлектролиты и их зарядзависит от значения РН. Иногда сопутствующие вещества могут изменить оптимумРН, например буферные растворы. В некоторых случаях в зависимости от субстратовферменты с неярко выраженной специфичностью имеют несколько оптимумов.Например, пепсин расщепляет белки яйца при РН 1,5- 2,0, синтетические субстраты- при РН 4,0. Отсюда следует, что величина (РН оптимум) — весьма чувствительныйпризнак для данного фермента. Она зависит от природы субстрата, составабуферного раствора и поэтому не является истинной константой. Нужно иметь ввиду также свойства ферментов как белковых тел, способных к кислотно-щелочнойденатурации. Кислотно-щелочная денатурация может привести к необратимымизменениям структуры фермента с утратой его каталитических свойств.
ВЛИЯНИЕДРУГИХ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Присутствие в реакционной среде некоторых ионов может активироватьобразование активного субстрата ферментного комплекса, и в этом случае скоростьферментативной реакции будет увеличивается. Такие вещества получили название активаторов. При этом вещества,катализирующие ферментативные реакции, непосредственного участия в них непринимают. На активность одних ферментов существенно влияет концентрация солейв системе, другие ферменты не чувствительны к присутствию ионов. Однаконекоторые ионы абсолютно необходимы для нормального функционирования некоторыхферментов. Известны ионы, которые тормозят активность одних ферментов иявляются активаторами для других. К числу специфических активаторов относятсякатионы металлов: Na+, K+,Rb+,Cs+,Mg2+,Ca2+,Zn2+,Cd2+,Cr2+,Cu2+,Mn2+,Co2+,Ni2+,Al3+. Известнотакже, что катионы Fe2+,Rb+,Cs+ только вприсутствии Mg действуют как активаторы, в других случаях эти катионы неявляются активаторами. В большинстве случаев один или два иона могутактивировать тот или иной фермент. Например, Mg2+ — обычныйактиватор для многих ферментов, действующий на фосфоримированные субстраты,почти во всех случаях может быть заменён Mn