Cтраница 1
Белковая природа ферментов обусловливает их неустойчивость ( лабильность), выражающуюся в том, что ферменты теряют активность в неблагоприятных условиях среды. Одним из важнейших факторов внешней среды является температура. С повышением температуры скорость ферментативного процесса, как и большинства химических реакций, возрастает, но в отличие от них в довольно узких пределах. По достижении определенной температуры, характерной для каждого фермента, наблюдается падение скорости ферментативной реакции. Уменьшение скорости связано с деструкцией белковой части фермента при повышенных температурах и потерей в результате этого каталитической активности. [1]
Белковая природа ферментов ограничивает их применение в медицинской практике. В организме, в частности в кровяном русле, находится значительное количество протеолитических ферментов, с большой скоростью гидролизующих чужеродные белки. Кроме того, большинство белков являются антигенами и при попадании в организм моментально блокируются соответствующими антителами. Несмотря на указанные ограничения, спектр применения различных ферментов в медицинской практике из года в год расширяется. При создании комплексных лекарственных форм на основе ферментов большое внимание уделяется соотношению отдельных компонентов. [2]
Вескими доказательствами белковой природы фермента являются его получение в чистом виде и выделение в форме кристаллов белка. К настоящему времени получено более 1000 кристаллических ферментов. [3]
Вильштеттера и др. Белковая природа ферментов была однозначно доказана в 1926 г. американским биохимиком Дж. [4]
Чувствительность к повышению температуры указывает на белковую природу фермента. [5]
Для ферментативных реакций Q10 изменяется в пределах от I до 2, что обусловлено белковой природой ферментов, особенностями протекания ферментативной реакции и внутренней среды организма. Влияние температуры на скорость ферментативной реакции очень многообразно. Она может прежде всего влиять на стабильность фермента, ускоряя денатурацию ферментативного белка, что связано с инактивацией фермента; на сродство фермента к субстрату; скорость распада фермент-субстратного комплекса, всегда образующегося при ферментативной реакции; на сродство фермента к активаторам и ингибиторам, если они имеются в системе. Повышение температуры, с одной стороны, ускоряет саму ферментативную ( каталитическую) реакцию; с другой стороны, ускоряется инактивация фермента. Таким образом, с повышением температуры при ферментативных реакциях, как и вообще при химических процессах, растет реакционная способность, истинная каталитическая активность. Но ферменты представляют собой белки, которые необратимо денатурируют при увеличении температуры выше 50 С, причем скорость денатурации при нагревании увеличивается во много раз быстрее, чем скорость любого химического превращения. Поэтому процесс инактивации, связанный с уменьшением концентрации фермента в системе, обусловливает при дальнейшем повышении температуры замедление реакции. [6]
Белковая природа ферментов объяснила многие детали их синтеза в клетках, причины, по которым они легко фиксируются на мембранах, и вместе с тем поставила важную проблему в теореии катализа - вопрос о механизме действия биологических катализаторов, которые, обладая очень сложной геометрической структурой, не являются вполне жесткими, подобно кристаллическим оксидам или металлам, а могут изменяться уже в процессе каталитической реакции. [7]
Ферменты могут быть определены как макромолекулярные катализаторы биологического происхождения. В этом определении нет указаний на белковую природу ферментов, и, действительно, можно допустить, что тот или иной фермент, не выделенный в чистом виде, окажется веществом небелковой природы. До сих пор, однако, подобные ферменты не были обнаружены, поэтому мы вправе определить ферменты также и как каталитически активные белки. [8]
Надо сказать, что авторы нового метода были абсолютно уверены в правильности своих выводов. Особенно энергично и последовательно отстаивал точку зрения о белковой природе ферментов Нортроп. Вместе с тем в научной печати, особенно в европейской, появились многочисленные рассуждения о том, что новый метод это лишь способ выделения фермента из раствора в адсорбированном на белке виде, что эти методы отнюдь не являются методами очистки ферментов. [9]
Ферменты, которые удалось выделить в кристаллическом состоянии, обладают очень высокой удельной активностью. Растворы кристаллических ферментов способны проявлять каталитические свойства при таких незначительных концентрациях фермента, при которых белковая природа фермента не может быть обнаружена обычными химическими реакциями на белок. [10]
Использование микробных ферментов в медицине весьма перспективно и, несомненно, будет расширяться. Трудности в применении ферментных препаратов для целей медицины состоят в необходимости очистки их от пирогенных веществ, токсинов и других примесей. Принимая во внимание белковую природу ферментов, необходимо проверять их на антигенное действие и аллергическую ре акцию организма. [11]
Самнер в 1926 г. первым неопровержимо доказал, что ферменты имеют белковую природу. С тех пор в кристаллическом виде получено уже более 100 ферментов, и все они оказались белками. В настоящее время вопрос о белковой природе ферментов решен настолько определенно, что под словом фермент автоматически подразумевается белок. [12]
Кристаллические ферменты обладают очень высокой каталитической активностью, не меняющейся при многократных перекристаллизациях. Было установлено также, что снижение активности фермента всегда сопровождается частичной денатурацией белка. Все эти факты заставили окончательно признать белковую природу ферментов. [13]
Это не значит, однако, что признание белковой природы ферментов было окончательно отвергнуто. [14]
Самнер не сдался и приступил к выполнению трудной задачи: доказать, что каталитическая активность является свойством самого белка. В качестве примера его работы упомянем об очистке специфического антитела антиуреазы; Самнер показал, что после частичного переваривания уреазы остаточная ферментативная активность точно соответствует количеству вещества осаждаемого антиуреазой. После работы Самнера многие ферменты были получены в кристаллическом виде и белковая природа ферментов перестала вызывать сомнения. [15]