Жемістегі пектиннің ферментативті катализдік қасиеті

Жемістегі пектиннің ферментті катализдік реакция кинетикасы Михаэлис-Ментен теңдеуі арқылы түсіндіріледі. Жемістердің құрамындағы пектин анықталып және оның ағзаға ферментативті реакциялар арқылы әсер ету механизмі зерттелді.

Кіріспе: Қазіргі заманғы медицина қажеттіліктері аурулардағы биохимиялық процестердің бұзылу сипатын түсіну үшін ферментативті реакциялар механизмін білу қажеттілігін және ферментативті катализдің барысына мақсатты әсер ету арқылы осы бұзылуларды жою әдістерін әзірлеуді талап етеді. Фармакокинетика және токсикокинетикадағы ферментативті катализдің заңдылықтары организмнен есірткі мен улы заттардың әсер етуі мен кетуіне байланысты.

Зерттеу материалдары: Ферменттер химиялық, биологиялық емес катализаторлармен бірқатар жалпы қасиеттерге ие:

  • - олар реакцияның түпкілікті өніміне кірмейді және реакциядан бастапқы күйінде шығады, яғни, катализ үдерісінде жұмсалмайды;
  • ферменттер реакцияларды активтендіре алмайды. Ол термодинамика заңдарына қайшы. Олар тек еркін энергияның төмендеуінен туындайтын реакцияларды тездетеді;
  • ферменттер реакцияның тепе-теңдік позицияларын ауыстырмайды;
  • жалпы, ферменттер химиялық катализаторлардан ерекшеленеді, яғни олардың биологиялық табиғатын білдіретін ерекше қасиеттермен сипатталады [3]. Ферменттер максималды тиімділікті тек жұмсақ жағдайда ғана көрсетеді [6], температура мен рН мәндерінің кішігірім аралығымен ерекшеленеді (1 және 2-сурет). (36,5 ° C) Жоғары температурадағы ферменттік

белсенділіктің төмендеуі ақуыздың термалды денатурациясымен байланысты 5060 ° C температурада, ал кейде 40 ° C температурада. pH мәндеріндегі белсенділіктің төмендеуі ферменттің иондалуы дәрежесінің өзгеруімен және соның салдарынан ион-ион табиғатының өзгеруімен және оның жоғары құрылымының тұрақтылығын қамтамасыз ететін басқа өзара әрекеттесумен түсіндіріледі. Көптеген ферменттер үшін рН мәндері физиологиялық мәндермен сәйкес келеді (7.3-7.4). Дегенмен, кейбір ферменттер қалыпты жұмыс істеуі үшін күшті қышқыл (пепсин - 1.5-2.5) немесе сілтілі (аргазаз - 9.5-9.9) ортасы қажет.

Пектиндердің сорбциялық қабілеті pН ортаға тәуелді болады. Барлық пектиндер үшін жоғары сорбциялық қабілеті pН = 4-12 аралықта байқалады.

Зерттеу әдістері: Пектин заттарын анықтауда, сорғышты дайындайды және (егер бұл алдын-ала дайындалмаса) құрғақ сүзгінің көмегімен тұрақты салмаққа дейін кептіреді, сол арқылы кальций пектинінің тұнбасының қалдығын сүзуге тура келеді. Сүзгіні тұрақты салмаққа келтіру үшін шамамен 6 сағат қажет. Жаңа піскен жемістер мен көкөністердің орташа салмағын шымтезек, сабақтар мен сүйектерді алып тастап, үгіткіште немесе ерітіндіде өлшеуге болады. 75г жаңа піскен жемістер мен көкөністерді химиялық стаканға салып,75 мл тазартылған су , 75 мл, 0,03 моль/л HCl ерітіндісі. 1% аммоний цитратын қайнаған су ваннасында бір сағат бойы қыздырады, себебі протопектинді гидролиздеу және пектин заттарының су сығындыларын алу, сұйықтықты тұрақты деңгейде сақтау үшін. Содан кейін, әлі де жылы массаны штативтің сақинасында бекітілген шұңқыр арқылы 75 мл көлемде ыдысқа тасымалданады. Өлшенген құты жылы сумен белгіленген мөлшерге дейін толтырады. 20 ° -қа дейін салқындаған кезде, колбаға суық суды белгіленген мөлшерге дейін құямыз, араластырамыз және сүземіз, яғни, бірінші мақтамен, содан кейін қағаз сүзгісінен (бірнеше рет) өткіземіз. 10 мл таза сүзіндіні тамшуырлар

 

көмегімен 400- 500 мл мөлшерде стакаканға тамызамыз, 0,1 моль/л 100 мл NaOH ерітіндісін қосамыз және пектиннің суаруы үшін 5-7 сағатқа қалдырамыз. Содан кейін қоспаға 50 мл 0.1моль/л сірке қышқылы ерітіндісі қосылады. 5 минуттан кейін 50 мл. 2н CaCl2 ерітіндісін қосып, бір сағатқа қалдырылады; ерітіндіде кальций пектатының флокулярлы ақ тұнбасы пайда болады. Шыныдағы қомпаны 5 минут қайнатамыз. Содан кейін алдын ала кептірілген, өлшенген сүзінді арқылы сүзіледі. Қалдықты ыстық сумен шайып отырамыз, құрамында сұйықтық хлордың бар екенін анықтайтын, ақ кристалды AgNO3 түзілмегенше. Хлордан тазартылған, кальцийдің пектат қалдықтарын сүзгімен бірге бюксқа салып, 1000 тұрақты салмақта кептіреміз.

Зерттеу нәтижелері: 500 мл сығындыларды дайындау үшін 50 г жеміс целлюлозасы алынған. Демек, 10 мл сүзінді 1 г жемістегі ((50 * 10/500) = 1 г) пектинді заттар бар.)10 мл сүзіндіде, яғни, 1 г жемісте 0,022 г кальций пектаты анықталды. Демек, 100 грамм жемістерде 2,2 г кальций пектаты немесе 2,2% болады. Пектикалық қышқылға айналу үшін 0.9235 коэффициентіне көбейтіп, кестедегі мәліметтер алынды.

Атауы

Қызылша

Алма

Банан

Кәді

Алмұрт

құрма

10 мл-де кальций пектатының мөлшері

0,007

0,019

0,01

0,011

0,009

0,017

Пектин қышқылының мөлшері

0,8

1,75

0,9

1,01

0,83

1,5

Алынған мәліметтерді талдай отырып, келесі қорытынды жасауға болады: іс жүзінде барлық жемістерді зерттейтін пектиннің нормасына сәйкес келеді. Қызылша мен алмұрттың құрамында пектиннің мөлшері қалыптыдан төмен, бұл сақтау кезінде жеміс-жидектегі пектиннің мөлшері төмендейді.

Жеміс

баялды

қырыққабат

картоп

қызылша

сәбіз

алма

лимон

банан

алмұрт

асқорыту, сағат

3,3

3

2

3

3

2,4

1,3

3

2,3

Зерттелінген жемістердің құрамындағы пектинге байланысты белгілі бір уақыт аралығында қорытылады. Құрамындағы пектиннің мөлшері 0,4 -1,1 аралығында болса, тірі организмге әсер етіп қорытылу уақыты орта есеппен 23 сағат аралығы.

Биокатализаторлардың қатаң ерекшелігін түсіндіру кезінде Э.Фишердің (1890) [2] гипотезасы қолданылады. Оған сәйкес ферменттің белсенді орталығы мен субстрат молекуласы (кілт-құлып) арасында геометриялық сәйкестік бар (4-сурет).

5-cypeт. Koшлeнд гипoтeзacын cypeтгeйт¡н диаграмма ń-фepмeнтcyбcтpaĸпeн бipiгeдi, нэтижесіндеферменттердің бeлceндi тoптapы бīpīĸтipiлeдi. Б- kīlliī немесе үлкен мoлeĸyлaлap фepмeнтпeн бaйлaныca aлмaйды.

4-çypeт. Фишердің '' ĸiлт «дне ĸyлып" гипoтeзacы а- ферменттің молекул асы яtэнe eĸi түрлі субстраттың мoлeĸyлacы б- фермент-субстрат ĸeшeнi, в- фермент cyбcтpaтпeн бaмлaныcпaйды.

1959 жылы Кошленд «кілтті және құлыптау» гипотезасының жаңа түсіндірмесін ұсынды [2]. Ол фермент пен субстрат арасындағы динамикалық өзара әрекеттесуді ұсынды. Осы көзқарасқа сүйене отырып, ферментпен байланысқан субстрат, соңғы құрылымындағы белгілі бір өзгерістерді тудырады. Ферменттің белсенді орталығын құрайтын амин қышқылының қалдықтары ферменттің функциясын ең тиімді түрде орындауға мүмкіндік беретін субстратты қамтитын геометриялық ыңғайлы пішінді алады (5-сурет)

Ферментативті процестердің қалыптасқан өнімдерінің формасы белсенді орталыққа сәйкес келмейді. Сондықтан, олар белсенді орталықтан бөлініп, содан кейін босатылған белсенді орталық жаңа субстрат молекулаларын ала алады. Белсенді орталық біркелкі емес [1]. Шартты түрде оны екі секцияға бөлуге болады - байланыстырушы (адсорбция) және каталитикалық (6-сурет).

Байланыстыру аймағын қалыптастыратын амин қышқылының қалдықтары белсенді тордағы субстратты ұстап қамтамасыз етеді.

б-cypeт. Фермент молекуласьіныңмоделі (ушінші Ķÿpылым|

Химиялық реакциялардың кинетикасының жалпы тән емес бір ерекшелігі бар. Бұл функция субстратпен

қағидалары ферментативті реакцияларға қолданылады, қанықтыру феномені болып табылады [5].

алайда ферменттер болмаған кездегі әдеттегі реакцияларға

7-cypeτ. Фepмeнтaтивтl peaĸцияныц бастапқы жылдl⅜ıдытыньщ субстрат

концентрация сына тэyeлдiлiгī

7- суретте субстрат концентрациясының фазалық процесінің жылдамдығына әсерін көрсетеді. Мұндағы S - субстрат, P - өнім. Субстрат концентрациясының төмендесе, реакция жылдамдығы пропорционалды түрде артады (n=1). Субстраттың концентрациясы арта бастағанда, жылдамдықбаяу өседі және пропорционалдылық бұзылады (орта бөлімі, n <1)

Қанықтылық әсерін зерттеу Л.Михаэлис және M. Ментенді 1913жылы ферменттер мен ферментативті кинетика әрекеттерінің жалпы теориясын құруға әкелді:

E÷S

E4l· P

Ферментативті процестің бірінші кезеңі тез және кері қайталанады, екіншісі - баяу және кері қайтарылмайтын болып табылады. k + 1, k + 2 және k-1 - тиісінше екі алдыңғы және бір кері реакция жылдамдығының тұрақтылары.

Қанықтылықтың субстратпен әсер етуіне байланысты, өнімнің түзілу жылдамдығы Р субстратының

концентрациясына S пропорционалды емес, кешен [ЕS] концентрациясына пропорционалды:

ŋ = Л,?[ES]

Ферментті-субстрат кешені диссоциацияланатындықтан, ES комплексін S субстратына және E ферментке ыдырау келесі өрнекпен ұсынылуы мүмкін:

κ fc_ļ ([Æ]-[ÆS]X[S]-[£S])

s ⅛_1 [ÄS■] ’

Субстрат қаныққан кезде, комплекстің концентрациясы субстрат концентрациясына қарағанда аз болса, алдыңғы өрнектің формасы өзгереді:

κ J[£]-[£S])([$])

Егер k + 2 және [ES] үшін табылған мәндер ферментативті реакция жылдамдығына арналған өрнекпен алмастырылса: __ Fmax [£][S] Fmax[S]

D^ [£] ₧+m)^ ¾+m'

Бұл Vmax және Ks тұрақтыларының екеуі де белгілі болған жағдайда ферментативті реакция жылдамдығы мен субстрат концентрациясының [S] арасындағы сандық қатынасты білдіретін Михаэлис-Ментен теңдеуі. Кейінгі зерттеулер Махаэлис-Ментен теңдеуі реакция өнімдерініңферменттерімен әсер етуі мен өзара әрекеттесуін ескермегендіктен ферментативті процестің бастапқы сатысына ғана қатысты екенін көрсетті, сондықтан түпнұсқалық теңдеу дұрыс [3]

⅛Ч-1

E →- S * * ES * · E ÷ Р.

Михаэлис- Ментен теңдеуін талдау эксперименттерде пайда болатын көптеген заңдылықтарды түсіндіруге мүмкіндік береді.

Егер, [S] << Km, онда:

Егер, [S] >>Km, онда:

〇 = ⅛№Ị

υ = k,2[E],

Шын мәнінде, көптеген ферментативті реакцияларда кем дегенде екі немесе үш комплекстер пайда болады, ол белгілі бір жүйеде орын алады:

Қорытынды: Қазір көптеген аурулардың алдын алу және ферментативтік әсер ету кинетикасының механизмі

емдеуде пектин пайдаланылады. Бірнеше жемістердегі зерттелінді.

пектиннің мөлшері анықталып, пектиннің ағзаға

 

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

  1. Байрамов В.М. Основы химической кинетики и катализа. – М.: Academa, 2003. – 252 с.
  2. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор Биология: – М.: Мир, 1990. –209 с.
  3. М. Диксон, Э. Уэбб Ферменты. – М.: Мир, 1982. – 1120 с.
  4. Зеленин К.Н. Химия. – СПб.: Специальная литература, 1997. –306 с.
  5. Келети Т. Основы ферментативной кинетики. – М.: Мир, 1990. – 325 с.
Жыл: 2018
Қала: Алматы
Категория: Медицина