Головна

ферментативна кінетика

  1. Кінетика відновлення заліза
  2. Кінетика і її завдання. Кінетичне рівняння. Константа швидкості і її залежність від температури (рівняння Арреніуса), порядок реакції, енергія активації і їх визначення.
  3. Кінетика послідовних реакцій
  4. Кінетика процесу сушіння
  5. Кінетика реактора - розділ теорії реакторів, яка пояснювала б і описує закономірності поведінки реактора при ненульових реактивностях.
  6. Кінетика реактора в енергетичних режимах
  7. Просторово-незалежна кінетика.

Ферментативний каталіз істотно відрізняється від неферментативного, в зв'язку з чим в кінетиці ферментативних реакцій розроблені зовсім особливі закономірності. Вони дозволяють виділити ферментативну кінетику в самостійний розділ хімічної кінетики, в якому вивчається залежність швидкості реакцій, каталізуються ферментами, від концентрації реагуючих речовин (ферментів і субстратів) і від умов їх взаємодії (температури, рН, концентрації


коферментів і кофакторів, наявності різних ефекторів: активаторів і інгібіторів).

Вивчення кінетики ферментативного дії має важливе теоретичне значення, оскільки тільки з позицій кінетики можна підійти до вирішення питання про механізм ферментативного дії. Але воно також необхідно з практичних позицій, так як тільки маючи певні відомості про кінетику дії того чи іншого ферменту, можна підібрати оптимальні умови для його роботи, а також впливати на його активність в заданому напрямку на різних стадіях технологічного процесу.

Питання, пов'язані з кінетикою ферментативних реакцій, детально викладені в спеціальних розділах біохімії і ензимології, тому основну увагу приділимо тим положенням, які необхідні для грамотного підходу до роботи з ферментами: підбору умов для визначення активності ферменту, визначення початкової швидкості ферментативної реакції, вибору субстрату, визначенню його насичує концентрації, оптимуму дії температури і рН, впливу кофакторов, активаторів і інгібіторів.

Наявність ферменту в розчині або екстракті можна визначити виходячи з швидкості катализируемой їм реакції, про яку можна судити або по накопиченню продуктів реакції, або по убутку субстрату.

Здебільшого ферментативні реакції є реакціями змішаного порядку. Типова крива ходу ферментативної реакції (рис. 8.1) має наступний вигляд:

Таким чином, хід ферментативної реакції в часі не може бути описаний одним математичним рівнянням, оскільки всі ферментативні реакції в самому початку свого протікання (коли є надлишок субстрату і утворилося мало продуктів реакції) є ре-


акціями нульового порядку, і тільки потім вони набувають характеру реакції першого або другого порядку. Швидкість реакції нульового порядку з часом не змінюється, залежність кількості утворився продукту від часу залишається прямо пропорційною (див. Рис. 8.2). Для реакцій першого порядку швидкість реакції в кожен даний момент часу пропорційна наявної концентрації субстрату, а отже, спостерігається постійне падіння швидкості реакції з плином часу (див. Рис. 8.3).

Для того щоб правильно визначити потенційні можливості даного ферменту як каталізатора, потрібно враховувати швидкість ферментативної реакції в той момент часу, коли фактори, що уповільнюють швидкість ферментативної реакції (нестача субстрату, специфічне інгібування продуктами реакції, часткова теплова денатурація ферменту і ін.), Не встигають проявити свою дію і спостерігається пряма пропорційна залежність між продуктами реакції і часом.

Така швидкість називається початковою швидкістю ферментативної реакції і позначається Vo.

На практиці Vo визначають графічним методом, для чого будують криву ходу ферментативної реакції в часі. Початкова швидкість визначається як тангенс кута нахилу дотичної, проведеної з початку координат до кривої ходу ферментативної реакції (див. Рис. 8.1).

Vo= tg a

При роботі з конкретним ферментом тривалість реакції слід вибирати виходячи з експериментальних даних, за початкової швидкості реакції.

Залежно від завдання, яке стоїть перед дослідниками або технологами, тими, хто працює з ферментами, вибирається той чи інший підхід в цій роботі. Мається на увазі наступне.



1. Якщо необхідно виділити і охарактеризувати фермент з будь-якого біологічного об'єкта, харчової сировини, слід застосувати або відомі схеми виділення та очищення, або розробити оптимальну схему для даного ферменту, варіюючи і випробовуючи різні поєднання основних етапів очищення і виділення ферментів (білків): екстракцію, різні режими осадження, гель-хроматографію і інші методи, засновані на відмінностях у фізико-хімічних характеристиках окремих ферментів (див. також гл. 2). При цьому на кожному етапі виділення і очищення слід характеризувати ферментний препарат по ферментативної активності і вмісту білка. У цьому випадку визначення ферментативної активності (визначення Vo) проводять з використанням стандартного субстрату; виявляють оптимальні значення рН і температури. І всі подальші дослідження проводять при насичує концентрації субстрату, оптимум температури і рН. Вивчення впливу специфічних активаторів і інгібіторів дозволяє в цьому випадку отримати цінні відомості про будову активного центру і можливий механізм каталітичної дії. Тут необхідно підкреслити важливість ретельного методичного підходу при роботі з ферментами. Не слід шкодувати часу і зусиль на вибір режиму екстракції (тривалість, температура, екстрагент, тип екстракції - вичерпна чи ні), вибір методики визначення активності, її відпрацювання і можливу модифікацію для даного конкретного об'єкта дослідження; крім того, робота з ферментами різного ступеня очищення також має свої особливості, свою специфіку: вони мають різний рН і термостабильностью і, крім цього, можуть по-різному реагувати на вплив різних чинників.

2. Якщо завдання полягає у визначенні того, яким чином буде поводитися даний фермент (ферментний препарат) в конкретному режимі розглянутої харчової технології, необхідно проводити дослідження ферментативної дії за умов даного технологічного процесу (концентрація субстрату, тривалість, рН, температура, вологість), вивчити вплив різних компонентів харчової сировини і використовуваних добавок на активність ферменту з метою визначити можливість і способи впливу на ферментативний процес у бажаному напрямку.

Перейдемо до розгляду факторів, що впливають на швидкість ферментативних реакцій.

ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ФЕРМЕНТІВ | Вплив концентрації субстрату на швидкість ферментативної реакції.


ГЛАВА 8. ФЕРМЕНТИ | Механізм ферментативної реакції | КЛАСИФІКАЦІЯ І НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ | оксидоредуктази | гідролітичні ферменти | ЗАСТОСУВАННЯ ФЕРМЕНТОВ В ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЯХ | Борошномельне виробництво і хлібопечення | Виробництво крохмалю та крохмалепродуктів | кондитерське виробництво | Виробництво плодово-ягідних соків, безалкогольних напоїв і вин |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати