Температурный коэффициент денатурации

Термолабильность ферментов. Скорость химических реакций зависит от температуры, поэтому катализируемые ферментами реакции также чувствительны к изменениям температуры. Установлено, что скорость большинства биохимических реакций повышается в 2 раза при повышении температуры на 10°С и, наоборот, снижается в 2 раза при понижении температуры на 10°С. Этот показатель получил название температурного коэффициента. Однако вследствие белковой природы фермента тепловая денатурация при повышении температуры будет снижать эффективную концентрацию фермента с соответствующим снижением скорости реакции. Так, при температуре, не превышающей 45—50°С, скорость реакции увеличивается согласно теории химической кинетики. При температуре выше 50° С на скорость реакции большое влияние начинает оказывать тепловая денатурация белка-фермента, приводящая к полному прекращению ферментативного процесса (рис. 4.16). [c.140]

Интересно, что процесс денатурации белков, вызванный всеми перечисленными органическими веществами, не зависит от температуры и, для мочевины например, может иметь отрицательный температурный коэффициент. Этим они существенно отличаются от органических растворителей — таких, как, например, спирт или ацетон. Последние денатурируют и необратимо осаждают белок из растворов при комнатной и более высоких температурах. При критической температуре, лежащей около 65°, осаждение белка происходит при относительно невысоких концентрациях органических растворителей. Тем не менее, как уже указывалось в гл. I, нри температурах, близких к точке замерзания, можно производить фракционирование белков добавлением различных количеств растворителей, не вызывая их денатурации. Полагают, что осаждающее и денатурирующее [c.185]

Кинетика денатурации белков также весьма своеобразна. Как правило, денатурация может быть охарактеризована как реакция первого порядка. Однако в отличие от большинства известных реакций первого порядка денатурация характеризуется очень высоким температурным коэффициентом. Обычно возрастание скорости реакции при повышении температуры на 10° является 2—3-кратным. При денатурации наблюдается ускорение в 100 и более раз. Это соответствует очень высоким энергиям активации реакции денатурации — порядка 40 000 — [c.192]

Понижение температуры стабилизирует белок потому, что ослабляется тепловое движение цепей в молекуле, уменьшается вероятность их расплавления и одновременного разрыва многих слабых связей. При низкой температуре понижается средняя энергия частиц белка, и активация их, необходимая для того чтобы произошло денатурационное превращение, становится менее возможной. Стабильность ферментов, как и других белков, обычно возрастает при низких температурах, но надо помнить, что существуют случаи, когда температурный коэффициент денатурации бывает отрицательным и стабильность таких белков, например при 0°С, оказывается меньшей, чем при комнатной температуре. Подобные исключения, впрочем, встречаются редко. [c.164]

Скорость большинства химических реакций повышается в 2—3 раза при иовышении температуры на 10°. Это справедливо и для ферментативных реакций, хотя в этом случае температурные пределы более узкие. Большая часть ферментов активна в интервале температур от 10 до 50° оптимальная температура для ферментов организма — около 37°. Повышение активности, наблюдаемое при 50° и выше, носит кратковременной характер, так как высокая температура сначала приводит к денатурации ферментного белка, а затем и к его коагуляции, что сопровождается разрушением фермента. Изменение активности фермента при повышении температуры на 10° выражается величиной ( 1о, или температурным коэффициентом. Эта величина для большинства ферментов изменяется в пределах от 1,5 до 3,0. [c.334]

При повышении температуры на 10 скорость реакции денатурации возрастает примерно в 600 раз (совершенно аномальный температурный коэффициент по сравнению с коэффициентом обычных химических реакций, равным 2—3). Следовательно, энергия активации очень мала (55 ккал для макромолекулы, состоящей примерно из 300 аминокислотных остатков, т.е. около 0,2 ккал для одного аминокислотного остатка). [c.441]

Это — весьма полезное правило. Но оно справедливо лишь в грубом приближении. Реакции, в которых участвуют очень крупные молекулы, такие, как молекулы белка, характеризуются очень большими температурными коэффициентами скорость денатурации яичного альбумина (процесс, происходящий при варке яиц) возрастает примерно в 50 раз при повышении температуры на 10 °С. [c.495]

Действие ферментов в существенной степени зависит от состава раствора, в том числе от кислотности среды. Для каждого фермента существует оптимальная температура, при которой он в наибольшей степени проявляет свою каталитическую активность (рис. 3.6). Вплоть до достижения этой температуры скорости ферментативных реакций возрастают в соответствии с уравнением Аррениуса. Причем числовое значение температурного коэффициента у для таких реакций может быть значительно большим, чем предсказываемое правилом Вант-Гоффа. Для большинства ферментов оптимальная температура находится в пределах от 40 до 50 °С. При более высоких температурах ферменты теряют свою активность, вследствие тепловой денатурации их белковая часть свертывается подобно тому, как свертывается при варке белок куриного яйца. [c.27]

Денатурация. — К серьезным затруднениям при изучении белков приводит их большая склонность к определенным изменениям, называемым денатурацией. Почти все белки (исключением является желатин) чувствительны к нагреванию температурный коэффициент реакции весьма высок. Аналогичные изменения наступают при действии кислот, щелочей, спиртов, ацетона, мочевины, иодистого калия, трихлоруксусной, вольфрамовой и сульфосалициловой кислот, ультрафиолетового и рентгеновского облучений, при встряхивании или под действием высокого давления. Результат этих воздействий, если и неполностью одинаков, то имеет один и тот же характер. [c.672]

Поскольку денатурация белка обычно сопровождается понижением его растворимости, то нежелательный компонент легко удалить, если подобрать такие условия его денатурации, при которых остальные присутствующие белки не будут затронуты. Скорости термической денатурации и температурные коэффициенты этих скоростей у различных белков часто отличаются друг от друга. Таким образом, иногда оказывается возможным найти условия, при которых одни из компонентов сложной смеси останутся неизмененными, в то время как другие быстро денатурируются и могут быть удалены. [c.77]

В дальнейшем подобная компенсационная зависимость между энергией активации и lg Р2 (А5 в теории абсолютных скоростей реакций) изучалась Хиншельвудом, Лейдлером, Эйрингом и др. исследователями [234, 235]. Интересно отметить, что представления о компенсационном эффекте не противоречат выводам из теории абсолютных скоростей реакций, так как, согласно этой теории, скорость реакции определяется не просто теплотой активации, а изменением свободной энергии [147], при определении которой учитывается и изменение энтропийного фактора. В качестве одного из типичных примеров на стр. 424 монографии по теории абсолютных скоростей реакций [147] рассматриваются кинетические данные по денатурации белков [236, 237]. Несмотря на исключительно высокие температурные коэффициенты этих реакций, соответствующие энергиям активации примерно 100 ккал и больше, реакции протекают с заметными скоростями даже при обычной температуре. Кроме того, как видно из табл. 18, несмотря на то что теплота активации АН изменяется в пределах 50—100 ккал, константы скорости реакции меняются незначительно. Это объясняется тем, что исключительно высокие энергии активации в значительной степени компенсируются сильным возрастанием энтропии в процессе активации [147], в результате чего АР+ остаются почти постоянными и сравнительно небольшими, что приводит, согласно теории абсолютных скоростей реакции, к малоизменяющимся и относительно высоким константам скоростей реакций. [c.532]

Температурная зависимость скоростей ферментативных реакций в отличие от простых гомогенных каталитических процессов характеризуется появлением температурного оптимума, вызванного тепловой денатурацией фермента. Опыты с предварительным выдерживанием ферментов при разных температурах позволяют выбрать такие условия определения температурных коэффициентов начальных скоростей, при которых не происходит заметного образования неактивных форм фермента. В этих условиях всегда наблюдается рост начальной скорости и величины V при возрастании температуры. Температурный оптимум — возрастание, а затем уменьшение скорости при увеличении температуры объясняется инактивацией фермента при высоких температурах, т. е. уменьшением доли реально работающих глобул фермента. Это подтверждается как зависимостью скорости реакции при температурах выше оптимальной от времени пребывания фермента при этой температуре, так и всеми косвенными данными, позволяющими судить о денатурации белка. [c.81]

Это правило оказывается весьма полезным. Правда, выведенная закономерность — лишь грубое правило для большинства реакций нри повышении температуры скорость увеличивается ириблизнтельно в 2 раза, но бывает, что она возрастает в 1,5 раза, а иногда и в 4 раза. Температурный коэффициент может быть н еще больше для реакций, в которых участвуют очень крупные молекулы, такие, например, как молекулы белка скорость денатурации яичного альбумина (процесс, происходящий при варке яиц) возрастает приблизительно в 50 раз при повышении температуры на 10°. [c.330]

Наиболее благоприятные условия для проявления специфичности и предотвращения денатурации определяются стехиометри-чеоким уравнением. Определение этих условий основано на литературных данных и мнениях ряда авторов обзорных статей. Однако выше уже подчеркивалось, что поведение какого-либо одного белка по отношению к определенному реагенту или к определенным условиям денатурации не обязательно совпадает с поведением другого белка. Как правило, наиболее благоприятными являются реакции, быстро протекающие при малых концентрациях реагентов и температурах от 0 до 25°. Низкие температуры в этом случае более предпочтительны вследствие того, что температурный коэффициент процесса денатурации белка гораздо выше, чем температурный коэффициент обычных химических реакций. Важность контроля рН подчеркивается условиями, приведенными в сносках к табл. 1 и указываемыми соответствующими уравнениями. Большинство реакций протекает в почти нейтральной области, что требует соответствующего буфе-рировакия реагирующей системы. В целом ряде приведенных ниже случаев специфичность групповых реагентов при изменении рН пропадает. Кроме того, в ряде случаев выделяющиеся низкомолекулярные продукты реакции могут катализировать новые реакции, денатурировать белок или иным образом влиять на не-забуференную систему. Продолжительность реакций варьирует от нескольких минут до нескольких дней. Если желательно полностью блокировать одну группу без изменения других, то для определения оптимальных условий необходимы предварительные опыты с каждым белком. Обычно нужные сведения получают, наблюдая за ходом реакции с помощью количественного анализа функциональных групп. [c.285]

Температура. При повышении температуры от О до 40 °С активность ферментов, как правило, повышается (рис. 40). Температурный коэффициент = 2, что указывает на повышение скорости ферментативной реакции в два раза при изменении температуры на 10 "С. Дальнейшее повышение температуры до 45—55 С приводит к резкому снижению активности ферментов вследствие тепловой денатурации белка. Все ферменты имеют свою оптимальную температуру, при которой активность их максимальная (для многих ферментов оптимальной является температура 37— 40 °С). Однако имеются и термостабильные ферменты, например миоки-наза, активность которой сохраняется при нагревании до 100 °С. При понижении температуры активность ферментов снижается. Тем не менее необратимая денатурация их не происходит, так как в условиях оптимальных температур их активность восстанавливается (примером может служить зимняя спячка животных). Это свойство ферментов испол1эзуется при замораживании продуктов, а также органов и генетического материала, используемых для трансплантации. [c.101]

Следует заметить, что найденная величина температурного коэффициента парциальной теплоемкости белка является верхней границей реального значеиия. Вьгзвано это тем, что из-за наложения процесса денатурации и плавности перехода в область пасьицения значение температуры /нас установить с достаточной надежностью пе удается. Поэтому приходится лишь констатировать, что с ксы лежит в угле 3-10 1 " уд [c.114]

Для некоторых вирусов, таких, например, как ВТМ и Х-вирус картофеля, тепловая инактивация, по-видимому, тесно связана с денатурацией вируспого белка. Температурный коэффициент инактивации велик, что вообще характерно для денатурации белка. У подобного рода вирусов невозможно вызвать полную потерю инфекционности, если при этом не наблюдается такл е выраженная в значительной степени денатурация белка. Лау- [c.314]

Влияние температуры на активность ферментов. Согласно закону Ваит-Гоффа скорость химических реакций увеличивается примерно вдвараза при повышении температуры на (О С (коэффициент Q ,). Это прааило справедливо также и для ферментативных реакций, однако только а ограниченной области значений температуры. При повышении температуры свыше 40 — 50 происходит инактивация белкового катализатора из-за тепловой денатурации. Следовательно, ферментативные реакции отличаются от реакций, катализируемых соединениями небелковой природы, наличием температурного оптимума. Причиной быстрого падения активности является высокая величина коэффициента Qio для процесса тепловой денатурации белка. Следует отметить, что ферменты термофильных бактерий имеют весьма высокий температурный оптимум. [c.185]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология