КОНЦЕНТРАЦИЯ ФЕРМЕНТА И СУБСТРАТА

РН

Умеренные изменения рН оказывают влияние на ионное состояние фермента и субстрата. Как показывают измерения ферментативной активности при различных рН, оптимум активности для разных ферментов находится в широких пределах рН.

Однако большая часть ферментов организма человека имеет оптимум рН, близкий к нейтральному, совпадающий с физиологическим значением рН.

Зависимость активности от рН определяется следующими факторами.

1. денатурацией фермента при очень высоких или низких рН

2. изменением величины заряда молекул субстрата или фермента. Активность фермента может изменяться в результате изменений либо его структуры, либо заряда функциональных остатков, участвующих в катализе или связывании субстрата. Для примера рассмотрим взаимодействие «-» фермента (Е) с «+» субстратом (SH).

Е^- + SH⁺ Е-SH

При низких рН происходит протонирование Е^-

Е^- + H⁺ ЕH

При высоких рН – депротонирование субстрата

SH⁺ S + H⁺

Поскольку взаимодействовать друг с другом могут только Е^- и SH⁺, при крайних значениях рН эффективная концентрация Е^- и SH⁺ будет низкой, что приведет к снижению скорости реакции. И только в области, выделенной двойной штриховкой, в нужном ионном состоянии находятся одновременно и Е, и S, а максимальной концентрации они достигают в точке Х.

Скорость любой ферментативной реакции непосредственно зависит от концентрации фермента. Существующая линейная зависимость между этими величинами, когда скорость реакции прямо пропорциональна количеству присутствующего фермента, справедлива только в определенных условиях, например, в начальный период ферментативной реакции, т.к. в этот период не происходит обратной реакции, а концентрация продукта оказывается недостаточной для обратимости реакции. Именно в этом случае начальная скорость реакции будет пропорциональна концентрации фермента. Фермент при взаимодействии с субстратом образует фермент-субстратный комплекс, который подвергается распаду на продукт и свободный фермент.

Если упростить это уравнение

то в уравнениях для скоростей прямой и обратной реакций обязательным компонентом является концентрация фермента

Однако в уравнениях для константы равновесия концентрация фермента не имеет значения

Как видно, константа равновесия ферментативной реакции не зависит от концентрации фермента.