Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
641
фермента описывается механизмом, представленным схемой (8.394), в которой
А и Р - это NAD+ и NADH, а В и Q - этанол и ацетальдегид соответственно.
Эти исследования показали также, что при очень высоких концентрациях
этанола кинетическая схема становится еще более сложной из-за образования
этанолом комплекса с двойным комплексом Е. NADH, как показано на рис.
8.51. Предполагается, что в этом непродуктивном комплексе конформация
фермента (F) отличается от конформации фермента в комплексах основного
пути реакции. Этот комплекс (F.NADH.Этанол) может образоваться также при
взаимодействии NADH с двойным комплексом Е.Этанол. Диссоциация NADH из
непродуктивного комплекса и последующее связывание NAD+ приводят к
образованию комплекса F.NAD+.Этанол, который может изомеризоваться в
продуктивный тройной комплекс Е. NAD+.Этанол. Функционирование этого
более медленного пути приводит к частичному ингибированию активности
фермента при очень высоких концентрациях этанола. Аргументы, которые
привели к построению такой сложной кинетической схемы, подробно
обсуждаются в работах [1761, 5148]. Интересной особенностью
подтвержденной экспериментально модели, представленной на рис. 8.51,
является то, что степень уравнения, описывающего ингибирование реакции с
помощью NADH, изменяется необычным образом при варьировании концентрации
этанола. При низких концентрациях этанола следует ожидать, что
ингибирование реакции NADH будет описываться уравнением второй степени,
поскольку NADH взаимодействует с Е и комплексом Е.Этанол. По мере
увеличения концентрации этанола конкуренция между этанолом и NADH за Е
должна привести к тому, что ингибирование будет описываться уравнением
первой степени. Однако при очень высоких концентрациях этанола будет
функционировать дополнительный путь связывания субстрата, что приведет к
образованию комплекса Р.Этанол. При этих условиях NADH будет связываться
как с этим комплексом, так и с комплексом Е.Этанол, и ингибирование будет
описываться уравнением второй степени. Таким образом, при увеличении
концентрации этанола степень уравнения, описывающего ингибирование
реакции с помощью NADH, уменьшается от второй до первой и затем вновь
увеличивается.
Ясно, что наличие разветвлений в кинетической схеме реакции может
приводить к очень сложным кривым зависимости скорости реакции от
концентрации субстрата или модификатора. В некоторых случаях, если не
проведено прямых исследований по связыванию, такие эффекты могут быть
ошибочно приняты за проявление кооперативности. Кроме того, вполне
возможно, что для ферментов, которые осуществляют кооперативное
связывание субстрата, могут наблюдаться более сложные кривые зависимости
скорости от концентрации субстрата из-за дополни-
642
Глава 8
тельных эффектов, приводящих к увеличению степени уравнения скорости
реакции. В большинстве случаев кинетические аномалии наблюдаются или при
очень высоких, или при очень низких концентрациях субстрата. Это не
является неожиданным, поскольку в двухсубстратных системах второстепенные
альтернативные пути реакции вполне могут остаться незамеченными при
концентрациях субстрата, близких к Км,- Для выяснения полной кинетической
схемы ферментативной реакции необходимо проводить исследования в очень
широком интервале концентраций субстрата. Анализ результатов таких
"следований часто оказывается весьма сложным, поскольку при низких
концентрациях могут возникнуть затруднения при точном определении
начальных скоростей реакции, а при высоких концентрациях может
проявляться неспецифическое влияние на ферментативную активность исхнной
силы или диэлектрических свойств раствора.
Кинетические эффекты изомеризации
Как показано различными исследователями, кинетические механизмы для
ферментов, которые находятся в двух или более формах, могут приводить к
сложным уравнениям скорости в стационарных условиях. Например,
односубстратный механизм
согласно которому фермент может находиться в двух различных
конформационных состояниях (Е и F), приводит к уравнению стационарной
скорости вида (8.367). В стационарных условиях скорость реакции для
такого механизма описывается уравнением второй степени, однако как
связывание субстрата ферментом, так и скорость реакции в равновесных
условиях описываются простым уравнением первой степени (Михаэлиса - Мен-
тен). Такая модель впервые была рассмотрена Блюмом [468] для объяснения
кинетических аномалий, наблюдающихся при взаимодействии миозина с АТР.
Вебер [5013] представил эту модель в виде схемы (8.399). Если нет прямого
взаимопревращения фермент-субстратных комплексов (ES^FS), схема
(8.399) приводит к простому уравнению скорости - уравнению первой
степени.
Имеется ряд моделей, которые предусматривают медленную изомеризацию
фермент-субстратных комплексов. Простейшая из
ES ^ F-'S
(8.399)
Ингибирование и активация ферментов
643
этих моделей, предложенная Рабином [3777], представлена схемой
к**___________
