Задание 8. Специфичность действия ферментов

Материалы и оборудование: 1) арбузные семечки или соевая мука (свежеразмолотая); 2) фарфоровые ступки с пестиком; 3) весы с разновесами; 4) цилиндр мерный на 25 мл; 5) пробирки; 6) 1% р-р мочевины; 7) 1% р-р тиомочевины; 8) 1% р-р глицина; 9) 1% р-р аспарагина; 10) 0,02% спиртовой р-р фенолфталеина в капельнице.

Ферменты, в отличие от неорганических катализаторов, обладают высокой специфичностью действия, т.е. способностью катализировать строго определенные реакции. За счет специфичности ферментативного катализа и 100% выхода достигается строгая упорядоченность и взаимосвязь отдельных химических реакций в клетке, которые в своей совокупности составляют биологический обмен веществ.

Причиной специфичности действия ферментов является то, что для проявления каталитического действия должен образоваться комплекс между активным центром фермента и субстратом. При изменении структуры субстрата этот комплекс не образуется и каталитическое действие фермента не проявляется.

По степени специфичности между отдельными ферментами наблюдаются значительные колебания. Наиболее сильным выражением специфичности является абсолютная специфичность фермента, т.е. способность фермента катализировать превращение только одного субстрата. Примером фермента, обладающего очень высокой специфичностью, является уреаза, катализирующая гидролиз мочевины на углекислый газ и аммиак. Наименьшей специфичностью обладают ферменты, действующие на определенные химические связи независимо от строения молекулы, в которой они находятся. Например, липазы гидролизуют любые сложноэфирные связи, в том числе и в молекулах различных жиров.

Для определения степени специфичности фермента изучается его действие на ряд субстратов с близким химическим строением. Если фермент действует только на один субстрат и не действует даже на очень близкие ему в химическом отношении вещества, то это свидетельствует о высокой или даже абсолютной специфичности данного фермента. Если же фермент действует, хотя и с различной эффективностью на целую группу веществ, то его специфичность является низкой.

Определяем действие уреазы на ряд сходных по формулам веществ: мочевину, тиомочевину, глицин, аспарагин.

Ход работы:

Очистить 8-10 шт. арбузных семян и растереть, тщательно перемешать в ступке с 25-30 мл воды. Дать отстояться суспензии 5 мин. В 4 пробирки отмерить по 5 мл суспензии семян арбуза в воде, затем добавить в 1 пробирку 2 мл 1% р-ра мочевины, во 2-ю пробирку – 2 мл 1% р-ра тиомочевины, в 3-ю -2 мл 1% р-ра глицина и в 4-ю – 2 мл 1% р-ра аспарагина. Во все пробирки добавляется по 2 капли раствора фенолфталеина.

Содержимое пробирок перемешивают легким встряхиванием и оставляют стоять при комнатной температуре на 15-20 мин. По истечении времени в пробирке, где был раствор мочевины, наблюдают изменение окраски индикатора, обусловленное накоплением в растворе аммиака при гидролизе мочевины уреазой. Гидролиз идет по схеме:

(слабая щелочь, дающая с фенолфталеином розовую окраску)

Сравнить строение мочевины со строением субстратов, добавленных в другие колбы:

Результаты записать в таблицу:

№ колбы	Источник фермента	Субстрат	Исходная окраска	Изменение окраски	Причина изменения окраски
1	5 мл сус-пензии из арбузных семечек	Мочевина
2	То же	Тиомочевина
3	-"-	Глицин
4	-"-	Аспарагин