Cтраница 2
Белки в присутствии кислот и оснований лабильны. Некоторые белки денатурируются при значениях рН ниже 2 или выше 11, вследствие чего точные определения ионизации нативных белков в этих областях рН становятся невозможными. Скорость денатурации может быть снижена, если определения проводить при низких температурах. Если денатурации избежать нельзя, то ее влияние можно до некоторой степени исключить, измеряя рН непосредственно после смешивания белка с кислотой или основанием и далее - через определенные промежутки времени. Нейтрализация ионизированных групп происходит немедленно, в то время как денатурация, как правило, наступает позднее. [16]
Повышение температуры обычно увеличивает скорость химической реакции; для выражения влияния температуры на скорость реакции введена величина Qm, которая представляет собой отношение скорости реакции при одной температуре к скорости реакции при температуре на 10 С ниже. Однако не всегда правильно, что повышение температуры приводит к увеличению скорости реакции. Например, скорость денатурации яичного альбумина мочевиной падает с ростом температуры. Это верно также для поверхностной коагуляции яичного альбумина. Скорость всех реакций, катализируемых ферментами, падает при достаточно высокой температуре. Это связано с разрушением фермента при высоких температурах. [17]
Оно справедливо лишь в грубом приближении. Реакции, в которых участвуют очень крупные молекулы, такие, как молекулы белка, характеризуются очень большими температурными коэффициентами; скорость денатурации яичного альбумина ( процесс, происходящий при варке яиц) возрастает примерно в 50 раз при повышении температуры на 10 С. [18]
Но оно справедливо лишь в грубом приближении. Реакции, в которых участвуют очень крупные молекулы, такие, как молекулы белка, характеризуются очень большими температурными коэффициентами; скорость денатурации яичного альбумина ( процесс, происходящий при варке яиц) возрастает примерно в 50 раз при повышении температуры на 10 С. [19]
Возможной конформационной ролью водородных связей типа ионных пар в белках является повышение их термической устойчивости. Перутц и Рейд [178] провели сопоставление последовательностей аминокислот в ферре-доксинах, полученных из мезофильных и термофильных бактерий, и воспользовались атомной моделью для сравнения влияния замещений определенных аминокислот в предположении, что структуры всех ферредоксинов идентичны. Результаты этих авторов ясно показывают, что возможное образование внешних ионных пар, связывающих остатки вблизи концевой аминогруппы с другими остатками вблизи концевой карбоксигруппы, может быть ответственно за повышенную термическую устойчивость термофильных ферредоксинов. Перутц и Рейд обратили также внимание на то, что большие ( 20-кратные) различия в скоростях термической денатурации должны соответствовать разнице в свободной энергии активации менее 2 5 ккал / моль, а это значение согласуется с суммарной свободной энергией дополнительной стабилизации, обеспечиваемой несколькими ( 2 - 4) дополнительными водородными связями типа ионных пар. [20]
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. [21]