ких реакций повышается в 2 раза при повышении температуры на 1СГС и, наоборот, снижается в 2 раза при понижении температуры на 1СГС. Этот показатель получил название температурного коэффициента. Один ко вследствие белковой природы фермент;! тепловая денатурация при повышении температуры будет снижать эф(|>ек тинную концентрацию (|>ермснта с соответствующим снижением скорости реакции. Так, при температуре, не превышающей 45—50 С, скорость реакции увеличивается согласно теории химической кинетики. При температуре выше 50*С на скорость реакции большое влияние начинает оказывать тепловая денатурация белка-фермента, приводящая к полному прекращению ферментативного процесс;! (рпс. 4.1(>)_

Таким образом, термолабпльноетъ, или чувствительность к повышению темперагуры, является одним из характерных свойств ферментов, резко отличающих их от неорганических катализаторов. В присутствии последних скорость реакции возрастает экспоненциально при повышении температуры (см. кривую «а> на рис. 4.16). При температуре 100*С почти все ферменты у I рачпвают свою активное п> (исключение составляет, очевидно, только один (]>ермепт мышечной ткани мпокпплчл, которая выдерживает нлгре пап не до 100" С). Оптимальной для действия большинства ферментов теплокровных жтшотных является температура 40 С; в этих условиях скорость реакции оказывается максимальной вследствие увеличения кинетической энергии реагирующих молекул. При низких температурах (СГС и ниже) ферменты, как правило, не разрушаются, хотя активность их падает ПОЧТИ ДО нуля. Во всех случаях имеет значение время воздействия соот веплвуюшей температуры. В настоящее время для пепсина, трипсина и ряда других <|>ермептов доказано существование прямой зависимости

1 I

Рве. 4.17. Зависимость скорости катализируемой ферментом реакции от рН (стрелка указывает оптимум рН).

между скоростью инактивации фермента и степенью денатурацжж белка. Следует отметить, что на термолабильность ферментов определенное влияние оказывает концентрация субстрата, рН среды и другие факторы.

Зависимость активности ферментов от рН среды. Ферменты обычно наиболее активны в пределах узкой зоны кснщечи рации водородных ниНОБ, соответствующей для Ж1 -mo-] 111 >i х тканей в основном выработанным в процессе эволюции физиологическим значениям pi I с |>еды 6,0 К,0_ При i ра-фическом изображении на крип о и колоколе о бразном формы имеется определенная точка, в которой фермент проявляет максимальную активность; эту точку называют оптимумом рН среды для действия данного фермента (рис. 4.17). При определении зависимости активности фермента от концентрации водородных нопов |ч.ч1кцию проводят при разных значениях pll среды, обычно при стпималь]к>й температуре н наличии достаточно высо ких (насыщающих) ко] щс птраций субстрач;i. В табл. 43 приводятся ончи мальные значения рН среды для ряда ферментов.

Таблица 4.3. Оптимальные значения рН для некоторых ферментов

Фирминт Фирминт I'll

Пепсин 1,5-2,5 Каталаза 6,8-7,0

Катепсин В 4,5-5,0 Уреаза 7,0-7,2

Амилаза из солода 4,9-5,2 Липаза 7,0-8,5

5,8 6,2 панкреатичес кая

( -лх;]] vi3;i кншеч] i.-ы

Трипсин 7,5 8,5

ЛмНЛ.ЧЧЯ СЛЮНЫ 6,8 7,0 Api in 1аз.1 9,5 10,(1

Из данных табл. 4.3 видно, что рН-оптимум действия ферментов лежит в пределах физиологических значении. Исключение составляют пепсин, рН-оптимум которого 2,0 (при рН 6,0 он не активен и не стабилен). Объясняется ЭТО, ВО-перВБТХ,, структур!ioii организацией молекулы (фермента и, во вторых, тем, что пепспи является компонентом желудоч]кчо сока, содержащего свободную соляную кислоту, которая создает оптимальную кислую среду для действия этого фермента. С другой стороны, рН-оптимум аргиназы лежит в сильнощелочной зоне (около 10,0); такой среды нет в клетках печени, следовательно, in vivo аргиназа функционирует, по-видимому, не в своей оптимальной доне рН среди.

Согласно современным представлениям, влияние изменений pll среды НЕ молекулу фермента заключается в воздействии па состояние и степень ионизации кислотных и основных групп (в частности, СООН-группы дикар-боновых аминокислот, SH-группы цистеина, имидазольного азота гисти-дина, NH^-группы лизина и др.). При резких сдвигах от оптимума рН среды ферменты могут подвергаться конформационным изменениям, приводящим к потере активности вследствие денатурации или изменения заряда молекулы фермента. При разных значениях рН среды активный центр может находиться в частично ионизированной или неионизированной форме, что сказывается на третичной структуре белка и соответственно на формировании активного фермент-субстратного комплекса. Имеет значение, кроме того, состояние ионизации субстратов и кофакторов.

Специфичность ферментов. Ферменты обладают высокой специфичностью действия. Это свойство часто существенно отличает их от неорганических катализаторов. Так, мелко из мельченные платина и палладий могут катализировать восстановление (с участием молекулярного водорода) десятков тысяч химических соединений различной структуры. Высокая специфичность фе