CCF20081011015

Ćwiczenie 2

Enzymy - Czynniki kinetyczne wpływające na szybkość reakcji enzymatycznej

Wpływ temperatury na szybkość reakcji enzymatycznej

Podwyższenie temperatury powoduje z zasady przyspieszenie szybkości reakcji. Po podwyższeniu temperatury o 10°C. szybkość reakcji zwiększa się przeważnie 2-3 krotnie. Dotyczy to zarówno reakcji niekatalizowanych jak i prowadzonych z udziałem katalizatorów nieorganicznych, a także reakcji enzymatycznych.

W skład enzymów wchodzą także białka, które w podwyższonej tempera-turze ulegają denaturacji i tracą swoje własności biologiczne. W reakcji enzymatycznej początkowo wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się szybkość reakcji. Po osiągnięciu pewnego optimum szybkość reakcji spada z powodu denaturacji białka i inaktywacji enzymu. Białka enzymatyczne, za wyjątkiem niektórych enzymów, zaczynają ulegać procesom denaturacji już powyżej temperatury 40-50°C. W temperaturze wrzenia wody inaktywują się prawie wszystkie enzymy i jest to jeden ze sposobów odróżnienia enzymów od katalizatorów nieorganicznych

Wpływ pH na szybkość reakcji enzymatycznej

Wpływ pH na białko enzymowe jest dwojakiego rodzaju. W środowisku silnie kwaśnym czy zasadowym białko ulega denaturacji i nieodwracalnie traci swoje własności biologiczne. Dla każdego enzymu można wyznaczyć optymalna wartość pH, przy której katalizowana przez niego reakcja przebiega najszybciej. Nawet niewielkie odchylenia od tej wartości wpływają na zmniejszenie szybkości reakcji. Tłumaczy się to wpływem stężenia jonów wodorowych na stopień dysocjacji grup aminowych i karboksylowych występujących w rodnikach łańcucha polipeptydowego. Powoduje to wytworzenie innego układu ładunków i zmiany w trzeciorzędowej strukturze białka enzymowego. Ponieważ aktywność enzymu związana jest ściśle z układem przestrzennym łańcucha, a zwłaszcza centrum aktywnego, nawet niewielkie zmiany pH mogą poważnie zmniejszyć aktywność enzymu._

Wpływ stężenia substratu na szybkość reakcji enzymatycznej.

Przy stałym stężeniu enzymu szybkość reakcji enzymatycznej zależy w pewnych granicach od stężenia substratu. Przy bardzo niskim stężeniu substratu szybkość reakcji zależy liniowo (wprost proporcjonalnie ) od tego stężenia (reakcja rzędu I). Przy bardzo wysokich -w stosunku do stężenia enzymu - stężeniach substratu szybkość reakcji ma wartość maksymalną i niezależną od dalszego zwiększania stężenia (reakcja rzędu 0). Przy pośrednim stężeniu substratu mamy do czynienia z reakcją rzędu ułamkowego.

Takie stężenie substratu, przy którym szybkość reakcji osiąga wartość równą połowie szybkości maksymalnej 1/2 V_max. , wyrażone w molach na dcm³ ewentualnie w gramach na dcm'’ - określa się mianem stałej Michaelisa-Menten (K_m) . Im mniejszego potrzeba stężenia substratu (S) aby uzyskać szybkość reakcji 1/2 V_max. , tym mniejsza jest wartość K_m i tym większe powinowactwo enzymu do substratu, będące odwrotnością stałej Michaelisa, 1/K_m.

Wyznaczenie wartości K_m pozwala określić stopień powinowactwa różnych enzymów i różnych substratów. Dla reakcji hamowanych można tym sposobem określić charakter i intensywność inhibicji.

Wykonanie ćwiczenia:

i