Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
график зависимости скорости реакции от концентрации субстрата будет S-
образным. Хардинг [1782] высказал предположение, что S-образную кинетику
в случае треониндегидратазы (КФ 4.2.1.16) из Е. coli можно объяснить
именно нестабильностью фермента. При изучении кинетики действия этого
фермента наблюдали S-образную зависимость, если скорость реакции
определяли на основании измерения количества продукта, образовавшегося за
данный промежуток времени. Однако при определении истинной начальной
скорости реакции получали гиперболическую зависимость.
Труднее отличить от истинной кооперативности случай, когда инактивация
фермента является равновесным процессом, который может быть обращен (или
частично обращен) субстратом. Так, кинетические данные, характеризующие
механизмы, включающие изомеризацию фермента рассмотренного ранее типа,
можно было бы объяснить обратимой (полностью или частично)
Ингибирование и активация ферментов
659
Рис. 8.62. Зависимость относительной скорости реакции (q>=w/F) от полной
концентрации субстрата для фермента, функционирующего по механизму
(8.153-8.154), при равных концентрациях активатора и субстрата [3765].
Предполагается, что в случае / сродство субстрата к активатору достаточно
велико и весь субстрат находится в составе комплекса AS; в случае 11
константа диссоциации комплекса AS [уравнение (8.155)] принята равной
10~4 М; в случае III константа диссоциации комплекса AS тоже принята
равной 10~* М, но, кроме того, свободный активатор является конкурентным
ингибитором и Ki равно Ам для комплекса AS и составляет 0,5 мМ.
денатурацией фермента. Например, представленная схемой (8.423) простая
модель, рассматривающая две формы фермента (Е и F), будет приводит^ к
уравнению второй степени для скорости реакции в стационарных условиях.
Е ч--*¦ ES -*¦ Е + Продукты. (8.423)
1 1
F ч=з= FS
Образование комплекса субстрат-активатор
Кинетика действия ферментов, истинным субстратом которых является
комплекс активатор - субстрат, уже обсуждалась выше (см. с. 545-556).
Было отмечено, что если рассматриваются зависимости начальной скорости
реакции от полной концентрации субстрата или от полной концентрации
активатора, а не от концентрации комплекса активатор - субстрат, то
наблюдаются S-образные кривые. Так, механизмы, представленные схемами
(8.153) и (8.154), приводят к кинетическому уравнению (8.160), из
которого следует, что зависимость и от at или st не является
гиперболической.
Однако такая зависимость будет наблюдаться, если концентрация одного из
реагентов постоянна и настолько превышает константу диссоциации комплекса
активатор-субстрат, что практически весь реагент, концентрация которого
варьируется, находится в составе комплекса. Таким образом, при
концентрации А, достаточно высокой для того, чтобы добавленный суб-
660
Глава 8
v
Рис. 8.63. Зависимость начальной скорости реакции, катализируемой
пируваткарбоксилазой, от полной концентрации АТР4- и Mg2+ [433]. Сплошные
кривые - скорости в равновесных условиях, рассчитанные! в предположении
неупорядоченного связывания истинного субстрата (MgATP2-) и ак-
4 THBaTopaMg2+ [уравнение (8.176)]. Пунктирные кривые - скорости
3 для этой же системы в предположении, что свободный АТР4- дей-
2 ствует как неконкурентный ингибитор. Кривая I (левая ось орди-
/ нат): [Mg2+],=[ATP4-]/+l мМ;
кривая II (правая ось ординат): [Mg2+] t = [АТР4-] (i кривая III (правая
ось ординат): [АТР4_](=
4 8 12 16
[%г+](цда[АТР4-]( xlofM
= |Mg2+l(+0,4MM.
страт находился в составе комплекса AS, кинетические схемы (8.153) и
(8.154) приводят к следующему простому уравнению:
Еще одна трудность при анализе систем, описывающихся кинетическим
уравнением (8.160), может возникать в том случае, когда свободный
субстрат (или активатор) способен связываться с ферментом как обратимый
ингибитор. В результате может наблюдаться более сильное отклонение от
простой гиперболы графика зависимости скорости от концентрации субстрата
[3765]. Кривые такого типа представлены на рис. 8.62.
Еще более сложным является случай, рассмотренный на с. 554, когда фермент
должен связывать как активатор, так и комплекс активатор-субстрат. Для
таких систем наблюдаются
S-образные зависимости начальной скорости от концентрации свободного
активатора [уравнение (8.175)]; при использовании же рассчитанных
концентраций комплекса активатор-субстрат, свободного активатора и
свободного субстрата получается простая кинетика Михаэлиса. Как и в более
простом случае, обсуждавшемся выше, осложнения могут возникать, если
свободный субстрат действует как обратимый ингибитор фермента. Такой
случай наблюдается при функционировании пируваткар-боксилазы (КФ
6.4.1.1), истинным субстратом которой является MgATP2-, а свободный Mg2+
действует как активатор (рис. 8.63).
\
\
\
\
\
\
\
\
. \
Глава 9 Кофакторы ферментов
Как уже отмечалось в гл. 1, для осуществления ферментативной реакции во
многих случаях необходимо, помимо субстрата и фермента, еще одно
