Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
через начало координат, и, следовательно, в этом смысле рассматриваемая
система неотличима от системы, описываемой уравнениями (8.144) и (8.145).
Однако в данном случае делается неявное предположение, что А и AS
конкурируют за фермент. Поэтому в условиях избытка активатора при
графическом анализе с использованием суммарных концентраций будет
наблюдаться конкурентное ингибирование. Действительно, нередко при
увеличении концентрации металла-активатора скорость реакции вначале
увеличивается до максимума, а затем по мере дальнейшего увеличения
концентрации металла снижается.
Свободный субстрат может образовывать с ферментом тупиковый комплекс:
S + A
Е +AS
EAS
Е+А +Р.
(8.165)
ES
Уравнения скорости для такой системы аналогичны уравнениям (8.163) и
(8.164), например (8.163) принимает вид
1 +
КаК'м
as
(8.166)
+
К?
где Kis - константа диссоциации комплекса ES. Если фермент вообще не
взаимодействует со свободным субстратом, константа Kis является
бесконечно большой величиной и (8.166) упрощается до (8.156). Кажущиеся
константы Михаэлиса, которые получают из графиков двойных обратных
величин для системы,
11 и
54
Глава 8
описываемой уравнением (8.166), равны
jsAS
/С5М.каж ~~f7Xs ' (8-167)
а Ам
+ *?
(^+f). (8.168)
Если использовать суммарные концентрации, а не концентрации свободных
форм, то уравнение (8.166) примет вид
V -
Kf J (Ка Ч~ at ~Т st) - Vl(Ka -j- at ~j- st)2 - 4OfSt)
(8.169)
Общий случай, при котором и свободный субстрат, и свободный ион металла
связываются с ферментом, включает все частные случаи, рассмотренные выше,
и может быть представлен в виде следующей схемы:
Ki БАХ,
^ \
Е X? EAS -" Е + А + Продукты
(8.170)
A + S
Уравнение скорости в стационарных условиях является слишком сложным для
того, чтобы его можно было использовать на практике; в равновесных
условиях
----------------------------- Г- (8-171)
J + I 1+ТГ + '
где
КмК!=КмК^КаКм. (8.172)
Соответствующее (8.171) уравнение, в котором используются суммарные
концентрации, является слишком сложным.
Иногда ионы металла-активатора выполняют двойную функцию- они связываются
как с ферментом, так и с субстратом. Следовательно, истинным субстратом
является комплекс активатор- субстрат, который в свою очередь образует
активный
Ингибирование и активация ферментов
555
комплекс с комплексом фермент-активатор. Уравнения скорости для таких
систем сходны с уравнениями, описывающими рассмотренные выше системы, в
которых происходит образование комплексов фермент-активатор и субстрат-
активатор. Так, для системы
A AS
Е ЕА <->- EAAS (8.173)
t_________|
)
А + Р
уравнение скорости как в стационарных, так и в равновесных условиях имеет
вид
^as kakas * (8.174)
] , м , s м
as ' as-a
где KSA - константа диссоциации комплекса ЕА. Если использовать
концентрации свободных А и S, то, делая соответствующие подстановки в
(8.155), найдем
1 KASKa КАКА5Ка
a-s a2s
(8.175)
Таким образом, зависимость v от концентрации свободного активатора не
является гиперболической, поскольку активатор взаимодействует с ферментом
дважды, в том числе один раз в ¦составе комплекса с субстратом
(увеличение а при фиксированном значении s увеличивает как as, так и а).
При неупорядоченном связывании активатора и комплекса активатор-субсграт
по механизму
Е EA.AS > Е + 2А -f Р (8.176)
|-e^yEAS:g=gl
уравнение скорости в стационарных условиях является очень сложным, а в
равновесных условиях оно имеет такой же вид, как и уравнение (8.151):
V~ КА д-Ад-AS • (8.177)
J АМ АМ s м
~т~ as "г" а as-а
И*
556
Глава 8
Если использовать концентрации свободных форм субстрата и активатора, то
0=5 кЩ< к* KAKASK ' (8.178)
as а a2-s
В этом случае зависимость v от концентрации свободного активатора также
не является гиперболической.
Кинетический анализ обеих систем-(8.173) и (8.176) --лучше всего
проводить на основании уравнениий (8.174) или (8.177), записанных с
помощью концентраций свободного активатора и комплекса AS. Если
концентрации истинных субстратов (в данном случае А и AS) использовать не
удается, то при построении графиков зависимости скорости реакции от
концентрации одного или обоих субстратов (в рассмотренных выше случаях
изменяется концентрация свободного А, а исходное количество S остается
постоянным) могут получаться S-образные кривые. Поскольку подобное
поведение нередко ошибочно связывают с наличием кооперативных эффектов,
ниже мы остановимся на этом вопросе более подробно.
Несущественные активаторы
Несущественные активаторы могут проявлять свое действие в результате
связывания либо с ферментом, либо с субстратом (либо с обоими) и
отличаются от необходимых активаторов тем, что фермент обладает некоторой
активностью и в их отсутствие. Уравнения скорости для систем, в которых
несущественный активатор связывается с ферментом, сходны с уравнениями,
полученными .для систем с частичным ингибированием. В простой
упорядоченной системе (8.146) будет наблюдаться частичная активация, если
