Білкова природа - фермент
Білкова природа ферментів обумовлює їх нестійкість (лабільність), що виражається в тому, що ферменти втрачають активність в несприятливих умовах середовища. Одним з найважливіших факторів зовнішнього середовища є температура. З підвищенням температури швидкість ферментативного процесу, як і більшості хімічних реакцій, зростає, але на відміну від них в досить вузьких межах. Після досягнення певної температури, характерної для кожного ферменту, спостерігається падіння швидкості ферментативної реакції. Зменшення швидкості пов'язано з деструкцією білкової частини ферменту при підвищених температурах і втратою в результаті цього каталітичної активності. [1]
Білкова природа ферментів обмежує їх застосування в медичній практиці. В організмі, зокрема в кров'яному руслі, знаходиться значна кількість протеолітичних ферментів, з великою швидкістю гидролизующих чужорідні білки. Крім того, більшість білків є антигенами і при попаданні в організм моментально блокуються відповідними антитілами. Незважаючи на зазначені обмеження, спектр застосування різних ферментів в медичній практиці з року в рік розширюється. При створенні комплексних лікарських форм на основі ферментів велика увага приділяється співвідношенню окремих компонентів. [2]
Вагомими доказами білкової природи ферменту є його отримання в чистому вигляді і виділення в формі кристалів білка. До теперішнього часу отримано понад 1000 кристалічних ферментів. [3]
Вильштеттера і ін. Білкова природа ферментів була однозначно доведена в 1926 р американським біохіміком Дж. [4]
Чутливість до підвищення температури вказує на білкову природу ферменту. [5]
Для ферментативних реакцій Q10 змінюється в межах від I до 2, що обумовлено білкової природою ферментів. особливостями протікання ферментативної реакції і внутрішнього середовища організму. Вплив температури на швидкість ферментативної реакції дуже різноманітне. Вона може перш за все впливати на стабільність ферменту, прискорюючи денатурацію ферментативного білка, що пов'язано з інактивацією ферменту; на спорідненість ферменту до субстрату; швидкість розпаду фермент-субстратного комплексу, завжди утворюється при ферментативної реакції; на спорідненість ферменту до активаторам і інгібіторів, якщо вони є в системі. Підвищення температури, з одного боку, прискорює саму ферментативну (каталітичну) реакцію; з іншого боку, прискорюється інактивація ферменту. Таким чином, з підвищенням температури при ферментативних реакціях, як і взагалі при хімічних процесах, зростає реакційна здатність, справжня каталітична активність. Але ферменти є білки, які незворотньо денатурують при збільшенні температури вище 50 С, причому швидкість денатурації при нагріванні збільшується в багато разів швидше, ніж швидкість будь-якого хімічного перетворення. Тому процес інактивації, пов'язаний зі зменшенням концентрації ферменту в системі, обумовлює при подальшому підвищенні температури уповільнення реакції. [6]
Білкова природа ферментів пояснила багато деталей їх синтезу в клітинах, причини, за якими вони легко фіксуються на мембранах, і разом з тим поставила важливу проблему в теореіі каталізу - питання про механізм дії біологічних каталізаторів, які, володіючи дуже складною геометричною структурою, не є цілком жорсткими, подібно кристалічним оксидів або металів, а можуть змінюватися вже в процесі каталітичної реакції. [7]
Ферменти можуть бути визначені як макромолекулярні каталізатори біологічного походження. У цьому визначенні немає вказівок на білкову природу ферментів. і, дійсно, можна допустити, що той чи інший фермент, що не виділений в чистому вигляді, виявиться речовиною небілкової природи. До сих пір, однак, подібні ферменти не були виявлені, тому ми маємо право визначити ферменти також і як каталітично активні білки. [8]
Ферменти, які вдалося виділити в кристалічному стані, мають дуже високу питомою активністю. Розчини кристалічних ферментів здатні виявляти каталітичні властивості при таких незначних концентраціях ферменту, при яких білкова природа ферменту не може бути виявлена звичайними хімічними реакціями на білок. [10]
Використання мікробних ферментів в медицині дуже перспективно і, безсумнівно, буде розширюватися. Труднощі в застосуванні ферментних препаратів для цілей медицини полягають в необхідності очищення їх від пірогенних речовин, токсинів та інших домішок. Беручи до уваги білкову природу ферментів. необхідно перевіряти їх на антигенну дію і алергічну ре акцію організму. [11]
Самнер в 1926 р першим незаперечно довів, що ферменти мають білкову природу. З тих пір в кристалічному вигляді отримано вже понад 100 ферментів, і всі вони виявилися білками. В даний час питання про білкової природи ферментів вирішене настільки виразно, що під словом фермент автоматично мається на увазі білок. [12]
Кристалічні ферменти мають дуже високу каталітичної активності, не змінюється при багаторазових перекристалізації. Було встановлено також, що зниження активності ферменту завжди супроводжується частковою денатурацією білка. Всі ці факти змусили остаточно визнати білкову природу ферментів. [13]
Це не означає, однак, що визнання білкової природи ферментів було остаточно відкинуто. [14]
Самнер не здався і приступив до виконання складного завдання: довести, що каталітична активність є властивістю самого білка. Як приклад його роботи згадаємо про очищення специфічного антитіла антіуреази; Самнер показав, що після часткового перетравлення уреази залишкова ферментативна активність точно відповідає кількості речовини осаждаемого антіуреазой. Після роботи Самнера багато ферментів були отримані в кристалічному вигляді і білкова природа ферментів перестала викликати сумніви. [15]
Сторінки: 1 2