Подробное решение параграф §18 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Теремов А.В., Петросова Р.А. Углубленный уровень 2017
Ст. 100
Вспомните, какие органические вещества выполняют ферментативную функцию. Какое влияние оказывают ферменты на химические реакции, протекающие в клетке и организме?
Ферментативную функцию в клетке выполняют белки. Нуклеиновые кислоты хранят и передают наследственную информацию, а белки входят в состав ферментов, поэтому выполняют ферментативную функцию.
Каждый фермент оказывает каталитическое действие на строго определенную химическую реакцию в живом организме, не оказывая практически влияния на другие реакции.
Ст. 104
Вопросы и задания
1. Какова химическая природа ферментов? Охарактеризуйте строение фермента и каждого его центра (см. рис. 68).
Ферменты имеют белковую природу, причём представляют собой глобулярные белки.
Субстратный (адсорбционный) центр – это участок активного центра фермента, на котором происходит сорбция (связывание) молекулы субстрата. СЦ формируется одним, двумя, чаще тремя радикалами аминокислот, которые обычно расположены рядом с каталитическим центром. Главная функция СЦ – связывание молекулы субстрата и ее передача каталитическому центру в наиболее удобном для него положении.
Активный центр образован из остатков аминокислот, находящихся в составе различных участков полипептидной цепи или различных сближенных полипептидных цепей. Образуется на уровне третичной структуры белка — фермента. В его пределах различают субстратный (адсорбционный) центр и каталитический центр. Кроме активного центра встречаются особые функциональные участки – аллостерические (регуляторные) центры.
Регуляторный (аллостерический центр) – участок молекулы фермента вне его активного центра, который обратимо связывается с каким — либо веществом. Такое связывание приводит к изменению конформации молекулы фермента и его активности. Активный центр либо начинает работать быстрее, либо медленнее. Соответственно такие вещества называют аллостерическими активаторами либо аллостерическими ингибиторами.
2. Объясните последовательность взаимодействия субстрата с ферментом.
При взаимодействии фермента с субстратом можно выделить три стадии:
1. Первая стадия: образование фермент — субстратного комплекса, т.е. Присоединение субстрата к макромолекуле фермента.
2. Вторая стадия: непосредственно ферментативная реакция.
3. Третья стадия: отделение продуктов превращения субстрата от фермента.
3. Как скорость реакции зависит от концентрации фермента и субстрата? Почему при повышении концентрации субстрата скорость реакции возрастает до определённой величины, а далее остаётся неизменной?
Скорость реакции зависит не столько от концентрации субстрата, сколько от концентрации фермента. Таким образом, скорость реакции прямо пропорциональна концентрации фермента. Однако при увеличении концентрации субстрата она возрастает лишь в начале. Это связано с тем, что число молекул фермента определяет, как быстро будет происходить химическая реакция.
4. Рассмотрите график 3 на рис. 70. Как изменяется скорость реакции в пределах 0–40°С? Какая температура является оптимальной и почему? Как изменяется скорость реакции в интервале от 40 до 60 °С? Ответ поясните.
Скорость реакции и активность фермента зависят от температуры, причём она понижается как при низких температурах, так и при высоких. При низких температурах слишком мала энергия активации молекул как субстрата, так и фермента. При высоких температурах белки — ферменты денатурируют, т. е. сворачиваются и полностью разрушаются. Оптимальным считается температурный интервал от 30 до 40 °С.
5. Как изменяется активность фермента в зависимости от рН среды? Почему ферменты работают в основном в среде, близкой к нейтральной, а не в кислых или щелочных средах? Какие ферменты активны в кислой среде?
На активность фермента и скорость реакции влияет и pH среды.
Ферменты активны при различной концентрации ионов Н+ и ОН". Большинство из них работают эффективно в узких пределах pH, чаще в нейтральной среде. Сдвиг концентрации ионов водорода может изменить электрический заряд белка — фермента, что приведёт к изменению конфигурации молекулы и падению активности.
6. На графике 5 рис. 70 приведены кривые активности трёх ферментов –амилазы слюны, липазы поджелудочной железы и пепсина желудочного сока. Зная, где в пищеварительном тракте находятся эти ферменты, определите, какой график соответствует активности каждого из них.
А – амилазы слюны;
В – пепсин желудочного сока;
С – липазы поджелудочной железы.