Тема 6. Ферменты (энзимы)

Большинство химических реакций в живых организмах протека­ет с участием ферментов. Ферменты являются мощными биологи­ческими катализаторами, ускоряющими течение самых разнообразных химических процессов. По своей природе ферменты - специфические белки, простые или сложные. Все ферменты под­разделяются по типам катализируемых реакций на 6 классов: 1) оксидоредуктазы; 2) трансферазы; 3) гидролазы; 4) лиазы; 5) изомеразы; 6) лигазы (синтетазы). Каждый из названных классов, в свою очередь, делится на подклассы и подподклассы.

В настоящее время выделено и изучено 3500 ферментов, 400 из которых получены в кристаллической форме. Активность одних ферментов (простых) определяется только струк­турой самого белка, других (сложных) - присутствием кофакторов, прочно связанных с белковой молекулой (простетических групп) или слабо связанных (коферментов).

Активность ферментов зависит от природы фермента, рН среды, температуры и других условий. Замечательной особенностью фер­ментов является специфичность их действия.

Работа 23. Приготовление раствора фермента -амилазы (кф 3.2.1. 1) слюны

Амилаза вырабатывается в клетках слюнных желез и че­рез их протоки поступает в ротовую полость, где и проявля­ет свое действие на крахмал, расщепляя его до декстринов и мальтозы.

Ход опыта

В мерную пробирку выделить 1 мл слюны. Прилить 9 мл дистиллированной воды. Перемешать. Получится раствор амилазы слюны в соотношении 1:10, т. е. в каждом мл разбавленного раствора слюны будет содержаться 0,1 часть амилазы от ее концентрации в слюне, находящейся в ротовой полости, т. е. неразбавленной.

Задание: 1. Приготовить рабочий раствор амилазы слюны.

2. Объяснить, какие железы синтезируют амилазу слюны.

Работа 24. Обнаружение в слюне амилазы и определение специфичности ее действия

Для обнаружения в том или ином объекте (материале) фермента и установления специфичности его действия ис­пользуют соответствующий предполагаемому энзиму субст­рат.

nH₂O nH₂O

( С₆Н₁₀О₅)_{n амилаза} декстрины _{амилаза} мальтоза

Амилаза слюны является эндоамилазой. Этот фермент, гидролизуя кислородные мостики между остатками глюкозы, расщепляет крахмал сначала на высоко­молекулярные частицы - амилодекстрины, которые по своим свойствам и химическому строению приближаются к крахмалу. Затем происходит дробление амилодекстринов на части­цы меньшей молярной массы - эритродекстрины. Последние подвергаются расщеплению на мальтодекстрины, ко­торые по свойствам приближаются к мальтозе.

О ходе ферментативного гидролиза крахмала судят по изменению окраски, возникающей при добавлении раствора йода в инкубационную среду. Крахмал дает с йодом синее окрашивание, декстрины, в зависимости от длины цепочки, - фиолетовое или красновато-коричневое; в пробирке, где гид­ролиз прошел полностью и образовалась мальтоза, цвет ин­кубационной среды сохраняет слабо-желтую окраску раствора йода.

Ее отсутствие в инкубируемой смеси свидетельствует о наличии в исследуемом мате­риале амилазы.

Специфичность - действие фермента только на определенный субстрат (или катализ определенной реакции.).

Ход опыта

Налить в две пробирки по 2 мл 0,1% раствора крахмала. Затем в 1-ю пробирку прилить 1 мл воды, а во 2-ю - 0,5 мл разба­вленной слюны. Содержимое пробирок перемешать.

Поставить пробирки в водяную баню или термостат при 37°С на 10 мин.

По истечении этого времени пробирки вынуть и внести в каждую по капле 1% раствора йода. Отметить окраску растворов.

Задание: 1. Выполнить опыт.

2. По окраске проб определить, есть ли в слюне фермент амилаза?

3. Отметить, на какой субстрат этот энзим способен действовать (т.е. его специфичность).