Практические примеры

I. Написание уравнения реакции по названию фермента. Международная номенклатура диктует общее правило, по которому строится название фермента:

субстрат Ахубстрат В-тип химического превращения.

Например, фермент, катализирующий превращение молочной кислоты в ПВК, в соответствии с этим правилом, называется L-лактат:НАД' -оксидоредуктаза. Из названия фермента ясно, что субстрат А — это 1-изомер молочной кислоты. Субстрат В — окисленная форма кофермента НАД+. Тип химического превращения — окислительно-восстановительный процесс.

Кофермент НАД осуществляет окисление субстратов путем дегидрирования, т.е. отщепления 2Н. Зная формулу молочной кислоты и принцип действия кофермента НАД+, можно записать уравнение:

Если но условию задачи не требуется писать все субстраты с использованием графических формул, то участие кофермента лишь обозначают краткой записью — НАД+ (окисленная форма) и НАД++ Н+ (восстановленная форма):

В биохимической литературе для обозначения участия кофермента в реакции есть еще один распространенный способ записи:

Оксидоредуктазы очень многочисленный класс ферментов. Многие из них в качестве кофермента содержат НАД или ФАД. Оба кофермента относятся к анаэробным оксидоредуктазам, поэтому в названии фермента часто подчеркивают эту особенность. Например, в данном случае фермент называют L -лактат:НАД+ -дегидрогеназа.

Для дегидрогеназ и в научной, и в научно-практической, и в учебной отечественной и зарубежной литературе укоренился еще один вариант названий. Например, этот же самый фермент называют: НАД-зависимая лак- татдегидрогеназа.

II. Определение вида ингибирования по графической зависимости. Основные типы обратимого ингибирования — конкурентное, неконкурентное и бесконкурентное можно различить с помощью кинетического анализа.

При конкурентном ингибировании постороннее вещество (ингибитор — I) и субстрат (S) имеют пространственное сходство и конкурируют за активный центр фермента (F). Если активный центр фермента занят ингибитором, то фермент не способен связывать субстрат. Взаимодействие конкурентного ингибитора с ферментом будет описываться уравнением

При этом константе диссоциации }) фермент-ингибиторного комплекса (FI) соответствует уравнение

Отсюда следует, что образование FI-комплекса зависит от концентрации I так же, как от концентрации S зависит образование FS-комплекса. Значит, скорость реакции в присутствии конкурентного ингибитора определяется соотношением концентраций I и S.

При неконкурентном ингибировании образование FI-комплекса происходит не в месте соединения с субстратом, а в другой области фермента, поэтому возможно образование ингибиторных комплексов двух видов:

Каждая из этих реакций характеризуется своей константой диссоциации — Kfl и X* , соответственно:

Константы диссоциации К]{ и Кfsi могут иметь как одинаковое, так и разное значение, но анализ графической зависимости показывает, что наклон и величина отрезка, отсекаемого на оси ординат, отличаются от соответствующих параметров в неингибированной реакции (рис. 6.49).

Влияние ингибиторов на скорость ферментативной реакции

Рис. 6.49. Влияние ингибиторов на скорость ферментативной реакции:

а — при неконкурентном ингибировании сродство фермента к субстрату остается неизменным, но максимальная скорость реакции уменьшается; 6 — при конкурентном ингибировании максимальная скорость реакции не меняется, меняется лишь сродство фермента к субстрату

III. Чувствительность ферментов к температуре и переработка молока. Для молочной промышленности характерно контролирование не только качества готовой продукции, но и исходного сырья. Простое, но очень важное требование — охлаждение молока до 4°С обеспечивает надежное уменьшение активности бактериальных и нативных ферментов, что сохраняет качество молока на стадии получения, в процессе доставки и резервирования на фермах и перерабатывающих предприятиях.

В производстве молочных продуктов испытанным средством против нежелательной микрофлоры и ее ферментов является нагревание. Традиционный нагрев молока до 72°С в течение 16 с называют пастеризацией в честь Л. Пастера, который обнаружил, что порчу продуктов можно предотвратить их нагреванием до определенной температуры. Более жесткая обработка — нагрев до 120°С в течение 15 мин, называемый стерилизация, сопровождается изменением вкуса и цвета продукта, что не нравится многим потребителям. Современные технологии позволяют и сохранять первоначальный вкус молока, и нагревать его до 130—140°С за 2—4 с методом ультрапастеризации или ультравысокотемпературной обработки (УВТ-молоко). В новейших технологиях с использованием инфузии пара нагрев молока до 130—145°С достигается менее чем за 1 с при полной гибели микроорганизмов и инактивации ферментов. В сочетании с быстрым охлаждением и упаковкой в асептических условиях УВТ-молоко может храниться до 28—35 сут.

Таким образом, резкое снижение активности ферментов путем понижения и повышения температуры — это действенные способы сохранения качества молока и молочной продукции.

Чувствительность ферментов к температуре используется для оценки качества пастеризации в производстве молочных продуктов. Разные ферменты полностью инактивируются при различных температурах. Например, лактопероксидаза инактивируется при 85°С за 10 с, а щелочная фосфатаза — при 72°С за 15 с.

Если необходимый температурный рубеж не был достигнут, то после охлаждения молока активность ферментов восстанавливается. Поэтому проявление активности некоторых ферментов в молоке и молочных продуктах может служить индикатором процесса пастеризации. Для открытия ферментов используют их биохимические свойства, а для наглядности вводят вещества, дающие окрашенные соединения в ходе реакции, катализируемой ферментом (см. лабораторную работу «Ферментативный метод оценки качества пастеризации молока и молочных продуктов по открытию пероксидазы»).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >