ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ, биокатализ, избирательное ускорение химических реакций, протекающих в живом организме, под влиянием ферментов. Основан на снижении энергетического барьера (так называемой энергии активации) за счёт образования промежуточных комплексов фермента с субстратом. Отличается от небиологического катализа высокой эффективностью (повышение скорости реакции вплоть до 10¹⁰– 10¹²-кратной), строгой избирательностью и направленностью действия (субстратной и реакционной специфичностью), а также доступностью к тонкой и точной регуляции (активность фермента может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от условий, в которых протекает реакция). Эти особенности обусловлены строением и свойствами белковой молекулы ферментов. В ней содержатся уникальные по своей структуре активные центры и регуляторные участки. В активном центре происходит сближение реагирующих веществ (субстратов, кофакторов), их упорядоченная ориентация относительно друг друга и молекулы фермента, так называемое индуцированное соответствие. Последовательные превращения реагентов осуществляются в составе фермент-субстратного комплекса по энергетически выгодному пути. При ферментативном катализе химическое превращение может складываться из ряда промежуточных стадий. Образование первичного фермент-субстратного комплекса даёт выигрыш энергии, достаточный для ускорения процесса в целом. Представления о необходимости образования такого комплекса следовали из изучения зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации фермента и субстрата, которая описывается в простейших случаях уравнением Михаэлиса — Ментен. Важную роль в ферментативном катализе играет аллостерическая регуляция. Изучение тонких механизмов ферментативного катализа показало, что в их основе лежат те же законы и принципы, на которых основаны обычные химические реакции. Разработаны модели ферментативного катализа для отдельных классов ферментов. Единая теория ферментативного катализа не разработана, так как механизмы протекания ферментативных реакций сложны и разнообразны, зависят от большого числа переменных величин и в ряде случаев пока не поддаются математическому описанию.