Ферментативный катализ - Гомогенный и гетерогенный катализ. Промышленный катализ. Технологические приемы ускорения и замедления реакций

Ферментативный катализ - каталитические реакции, протекающие с участием ферментов - биологических катализаторов белковой природы. Ферментативный катализ имеет две характерные особенности:

    1. Высокая активность, на несколько порядков превышающая активность неорганических катализаторов, что объясняется очень значительным снижением энергии активации процесса ферментами. Так, константа скорости реакции разложения перекиси водорода, катализируемой ионами Fе2+, составляет 56 с-1; константа скорости этой же реакции, катализируемой ферментом каталазой, равна 3.5-107, т. е. реакция в присутствии фермента протекает в миллион раз быстрее (энергии активации процессов составляют соответственно 42 и 7.1 кДж/моль). Константы скорости гидролиза мочевины в присутствии кислоты и уреазы различаются на тринадцать порядков, составляя 7.4-10-7 и 5-106 с-1(величина энергии активации составляет соответственно 103 и 28 кДж/моль). 2. Высокая специфичность. Например, амилаза катализирует процесс расщепления крахмала, представляющего собой цепь одинаковых глюкозных звеньев, но не катализирует гидролиз сахарозы, молекула которой составлена из глюкозного и фруктозного фрагментов.

Согласно общепринятым представлениям о механизме ферментативного катализа, субстрат S и фермент F находятся в равновесии с очень быстро образующимся фермент-субстратным комплексом FS, который сравнительно медленно распадается на продукт реакции P с выделением свободного фермента; т. о., стадия распада фермент-субстратного комплекса на продукты реакции является скоростьопределяющей (лимитирующей).

F + S <--> FS --> F + P

Исследование зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата при неизменной концентрации фермента показали, что с увеличением концентрации субстрата скорость реакции сначала увеличивается, а затем перестает изменяться (рис. 1.4) и зависимость скорости реакции от концентрации субстрата описывается следующим уравнением: катализ гомогенный промышленность

(II.45)

Здесь Кm - константа Михаэлиса, численно равная концентрации субстрата при V = ЅVMax. Константа Михаэлиса служит мерой сродства между субстратом и ферментом: чем меньше КM, тем больше их способность к образованию фермент-субстратного комплекса.

Характерной особенностью действия ферментов является также высокая чувствительность активности ферментов к внешним условиям - рН среды и температуре. Ферменты активны лишь в достаточно узком интервале рН и температуры, причем для ферментов характерно наличие в этом интервале максимума активности при некотором оптимальном значении рН или температуры; по обе стороны от этого значения активность ферментов быстро снижается.

Рис. 1.4 Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата

3.

Похожие статьи




Ферментативный катализ - Гомогенный и гетерогенный катализ. Промышленный катализ. Технологические приемы ускорения и замедления реакций

Предыдущая | Следующая