Биология. В 3-х томах. Т. 1

Каталитическая функция. Гем входит в состав каталаз и пероксидаз, катализирующих расщепление пероксида водорода до кислорода и воды. Содержится он также и в некоторых других ферментах.

6.2.3. Коферменты (например, НАД, НАДФ, кофермент А, АТФ)

Никотинамидадениндинуклеотид (НАД) (рис. 6.7)

Рис. 6.7. Витамин как компонент кофермента (представлены структуры НАД, НАДФ и АТФ)

НАД — производное витамина, известного под названием "никотиновая кислота", — может существовать как в окисленной, так и в восстановленной форме. В окисленной форме НАД при катализе играет роль акцептора водорода:

где е₁ и е₂ — две различные дегидрогеназы.

Конечный результат: 2Н переносятся от А к В. Здесь в качестве связующего звена между двумя различными ферментными системами е₁ и е₂ действует кофермент.

6.3. Скорость ферментативных реакций

Мерой скорости ферментативной реакции служит количество субстрата, подвергшегося превращению в единицу времени, или количество образовавшегося продукта.

Скорость определяют по углу наклона касательной к кривой на начальной стадии (а на рис. 6.8) реакции. Чем круче наклон, тем больше скорость. Со временем скорость реакции обычно снижается, по большей части в результате снижения концентрации субстрата (см. следующий раздел).

Рис. 6.8. Скорость ферментативной реакции

6.4. Факторы, влияющие на скорость ферментативных реакций

При изучении влияния какого-либо фактора на скорость ферментативной реакции все прочие факторы должны оставаться неизменными и по возможности иметь оптимальное значение. Измерять следует только начальные скорости, как указано выше.

6.4.1. Концентрация фермента

При высокой концентрации субстрата и при постоянстве других факторов, таких, как температура и рН, скорость ферментативной реакции пропорциональна концентрации фермента (рис. 6.9). Катализ осуществляется всегда в условиях, когда концентрация фермента гораздо ниже концентрации субстрата. Поэтому с возрастанием концентрации фермента растет и скорость ферментативной реакции.

Рис. 6.9. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента

Опыт 6.1. Изучение влияния концентрации фермента на гидролиз сахарозы, катализируемый сахаразой (инвертазой)

Материалы и оборудование

2%-ный раствор сахарозы

1, 0,75 и 0,5%-ный растворы сахаразы (инвертазы)

Реактив Бенедикта

12 пробирок со штативом

Водяные бани с температурой 38 и 100°С

Стеклянные палочки

Таймер

Дистиллированная вода

Этикетки

Бунзеновская горелка

Методика

1. Добавьте 2 мл прозрачного синего реактива Бенедикта к 2 мл прозрачного бесцветного 1%-ного раствора сахаразы. Нагрейте смесь на водяной бане при 100°С в течение 5 мин (реакция Бенедикта).

2. Повторите процедуру 1 с 2 мл прозрачного бесцветного 2%-ного раствора сахарозы, а затем с 2 мл дистиллированной воды.

3. 5 мл 1%-ного раствора сахаразы доведите до кипения.

4. В восемь чистых сухих пробирок с этикетками 1-8 влейте по 1 мл реактива Бенедикта.

5. Влейте 5 мл 2%-ного раствора сахарозы в пробирку с этикеткой S и поместите на водяную баню, в которой на протяжении всего эксперимента поддерживается температура 38°С.

6. Влейте 5 мл 1%-ного раствора сахаразы в пробирку с этикеткой Е и поместите на водяную баню с температурой 38°С.

7. Выдержите обе пробирки вместе с их содержимым на водяной бане в течение 5 мин для того, чтобы они приобрели нужную температуру.

8. Добавьте раствор фермента к раствору сахарозы и переверните пробирку, чтобы хорошо перемешать эти два раствора.

9. Сразу же включите отсчет времени и вновь поставьте пробирку, содержащую реакционную смесь, на водяную баню.

10. В течение всего опыта непрерывно перемешивайте реакционную смесь.

11. После 30 с инкубации перенесите 1 мл смеси в пробирку 1.

12. С интервалами в 30 с отберите такие же пробы и перенесите их по очереди в пробирки 2-8.

13. Нагрейте пробирки 1-8 на водяной бане с температурой 100°С в течение 5 мин. Отметьте время первого появления кирпично-красного осадка, свидетельствующего о положительной реакции на редуцирующий сахар.

14. Повторите тот же эксперимент, использовав на этот раз прокипяченный раствор фермента (см. п. 3).

15. Повторите всю последовательность процедур дважды: с 0,75%-ным и 0,5%-ным растворами сахаразы.

16. Зафиксируйте наблюдения и объясните полученные результаты.

6.4.2. Концентрация субстрата