Ферменти - біологічні каталізатори білкової природи

Термін фермент в даний час вже без всяких сумнівів застосовується до біологічних стимуляторів білкової природи. Відкриття рибозимов - молекул РНК з ферментативною активністю - представляє поки лише єдиний виняток з цього загального правила. Отримано понад 1000 кристалічних ферментів, структура багатьох з них вивчена за допомогою сучасних фізико-хімічних методів. Лабораторний синтез рибонуклеази і лізоциму лише додаткове підтвердження їх білкової природи.

Вивчення окремих метаболічних реакцій, проміжних метаболітів, механізмів регуляції роботи каталізаторів проводиться головним чином з використанням очищених препаратів фермен-тов. Високоочищені препарати ферментів необхідно мати також і для того, щоб отримати на-надійно дані про кінетику, кофакторами, активних центрах, про структуру і механізм дії ферментів.

Методи виділення та очищення ферментів - це методи виділення і очищення білків.

Очищення ферменту починається з виділення даного ферменту з грубого клітинного екстракту, що містить безліч інших компонентів. Невеликі молекули видаляються діалізом або гель-фільтрацією, нуклеїнові кислоти осідають шляхом додавання антибіотиків (стрептоміцину) і т.д. Основна проблема-відокремити потрібний фер-мент від сотень хімічно і фізично подібних біл-ків. Якщо контроль за виділеним білком доставляє досить багато клопоту досліднику, про присутність ферменту і його кількості на всіх етапах очистки можна стежити за його активності. У загальному вигляді під активністю розуміють кількість ферменту або біологічного матеріалу, що містить фермент, який за певних умов каталізує в одиницю часу перетворення певної кількості реагенту, званого субстратом. Активність - це зміна кількості субстрату під впливом ферменту в одиницю часу. Під зміною субстрату розуміють снижающееся в одиницю часу кількість субстрату або ж збільшення кількості продукту. Поняття "активність ферменту" по суті справи ідентична поняттю "швидкість ферментативної" реакції. Ферментативна активність виражається в одиницях активності. У зв'язку з існуванням різних систем одиниць обчислення введена міжнародна (стандартна) одиниця активності. Вона носить символ "U" (unit-одиниця) і визначається як 1 мкмоль субстрату / хв. В системі СІ в якості одиниці ферментативної активності використовують "катав" (kat). Катав визначається як 1 моль / сек.

1kat = 1 моль / сек.

Розмірність її занадто велика, на практиці користуються меншими кратними значеннями, починаючи з нанокатала (нкат). Це одна мільярдна катала або 10 -9 кат. У порівнянні з міжнародної одиницею наступне рівняння

У практиці лабораторій широко користуються поняттям питома активність. Для цього чіслоcтандартних одиниць перераховують на будь-яку одиницю порівняння. Це може бути мг білка в пробі або обсяг досліджуваної біологічної рідини. Визначення активності ферментів широко поширене в будь-якій сучасній клінічній лабораторії.

При дослідженні кінетики реакцій використовується і таке поняття як молекулярна активність. Вона показує, скільки молекул субстрату в секунду перетворюються в продукт 1 молекулою ферменту і використовується для порівняльної характеристики активності декількох ферментів.