logo search
UMKD_Enzimologia_Lektsii

Сущность явления катализа

Фермент, выполняя функцию катализатора химической реакции, подчиняется общим законам катализа и обладает всеми свойствами, характерными для небиологических катализаторов, однако имеет и отличительные, уникальные свойства, которые выделяют их на фоне обычных органических катализаторов гомогенного типа. Обеспечиваются эти свойства особенностями строения ферментов.

Сходство ферментов с небиологическими катализаторами заключается в том, что ферменты:

1) катализируют только энергетически возможные реакции, то есть те реакции которые могут протекать и без них;

2) не изменяют направление реакции;

3) не сдвигают равновесие обратимой реакции, а лишь ускоряют его наступление;

4) не расходуются в процессе реакции и выходят из реакции в первоначальном виде.

Oтличие ферментов от небиологических катализаторов заключается в том, что:

1) скорость ферментативных реакций выше, чем реакций, катализируемых небелковыми катализаторами (эффективность действия ферментов). Для большинства ферментов характерно то, что 1 молекула фермента может превратить от 1000 до 1 млн молекул субстрата за 1 минуту. Эта скорость недостижима для небиологических катализаторов (табл. 3.1.1).

Таблица 3.1.1

Скорость протекания некоторых реакций

без катализаторов и в их присутствии

Фермент

Скорость некатализируемой реакции (vнк)

Скорость катализируемой реакции (vк)

(vк)/(vнк)

Уреаза

3*10-10

3*104

1*1014

Химотрипсин

1*10-10

1*102

1*1012

Гликогенфосфорилаза

5*10-15

1,6*10-3

3,2*1011

Гексокиназа

1*10-13

1,3*10-3

1,3*1010

Алкогольдегидрогеназа

6*10-12

2,7*10-5

4,5*106

Карбоангидраза

10-2

105

1*1017

Креатинкиназа

3*10-9

4*10-5

1,33*104

2) ферменты обладают высокой специфичностью действия;

3) ферменты катализируют реакции в очень мягких условиях (обычное давление, нейтральная рН, невысокая t);

4) активность ферментов в клетках строго регулируется как на генетическом уровне, так и посредством определённых низкомолекулярных соединений (субстратов и продуктов реакции, катализируемых этими же ферментами);

5) скорость ферментативной реакции прямо пропорциональна количеству фермента.