Индукция ферментов в норме и патологии - Крицман М.Г.
Скачать (прямая ссылка):
для них также то, что они ускоряют реакцию между химическими веществами
во много раз больше, чем катализаторы неорганического происхождения.
В соответствии с общепринятым представлением Аррениуса при осуществлении
химической реакции реагируют не все сталкивающиеся между собой молекулы,
а только те, которые обладают некоторой избыточной энергией по сравнению
со средней энергией всех молекул - так называемые активные молекулы.
Активными обычно являются молекулы с повышенной кинетической энергией
поступательного движения, или молекулы, атомы которых находятся на
повышенных колебательных уровнях или электроны которых находятся на более
высоких, чем средний, энергетических уровнях.
Так как количество активных молекул реагирующего вещества пропорционально
общему числу его молекул, то скорость реакции пропорциональна
произведению концентрации реагирующих веществ, согласно формуле:
тпА-\-пВ ~> pC-\-qD.
)
159
При этом скорость реакции будет равна:
v=k[A]m-[B]n,
где k - коэффициент пропорциональности, который носит название константы
скорости реакции; т и п - концентрации реагирующих веществ А и В
соответственно.
Когда концентрация реагирующих веществ равна единице, скорость реакции
равна константе. Константа скорости отражает реакционную способность
участвующих в химической реакции веществ.
Многие ферментативные реакции осуществляются при участии одного исходного
вещества по типу Л-^В. Это так называемая мономолекулярная реакция,
константа скорости которой характеризуется равенством:
где t - время; с0 - исходная концентрация реагирующего вещества; с - его
концентрация к моменту времени t.
Таким образом, константа скорости мономолекулярной реакции имеет
размерность t~x. Иными словами, константа скорости первого порядка
зависит только от единиц размерности времени. Константы скорости более
высокого порядка зависят также от размерности концентрации.
Бимолекулярную реакцию, т. е. реакцию, в которой участвуют два исходных
вещества, можно выразить:
Л-ряЛс; v=-^L=k[A][B],
где А и В - меняющиеся концентрации реагирующих веществ; v - скорость их
взаимодействия.
Константа скорости этой реакции может быть выражена следующим уравнением:
к= 1 ш ИНД]о *(№-[?]о) № + № '
Интегрирование и соответствующий пересчет приводят к следующему
выражению:
Таким образом, величина константы бимолекулярной реакции зависит от
размерности, в которой выражены концентрация реагирующих веществ и время.
160
Полимолекул я рные реакции можно представить как последовательные моно- и
бимолекулярные.
Как уже было упомянуто, скорость взаимодействия между реагирующими
веществами зависит от числа эффективных соударений молекул. Производная
логарифма константы скорости реакции (k) по Т обратно пропорциональна
квадрату абсолютной температуры (Т):
d. In К Е dT '
где R- газовая постоянная; Е-энергия активации, г. е. энергия, которую
следует сообщить одному молю реагирующего вещества для перехода молекул
из исходного в активное состояние. Чем меньше величина этой энергии, тем
с большей скоростью образуется активированный комплекс и соответственно с
большей скоростью протекает реакция.
Зависимость константы скорости от температуры, давления и энергии
активации отражена в уравнении Аррениуса:
k = k0-e~E/RT,
где k0 - константа скорости реакции при неактивированном состоянии
реагирующих веществ; -E/RT - множитель, отражающий долю активных молекул
от общего числа сталкивающихся молекул; e~E/RT - энергия активации.
Однако для правильного выражения указанной зависимости было необходимо
внести еще один поправочный член - стерический множитель Р, отражающий
влияние на скорость реакции пространственного строения реагирующих
веществ:
k - PZ • e~E/RT,
где Z - количество сталкивающихся молекул.
Стерический множитель Р зависит от числа соударений, сопряженных с
пространственным расположением отдельных атомов; он связан с изменением
энтропии. Согласно современным представлениям о роли конформационных
изменений в ферментативных реакциях, он имеет очень большое значение и
сильно влияет на их скорость.
Ферменты как катализаторы ускоряют реакцию, снижая энергию активации, а
также изменяя энтропию реагирующих веществ.
1 1 Индукция ферментов в норме и патологии
161
В соответствии с классическим представлением Michae-lis Menten (1913),
развитым в дальнейшем Briggs, Holdane (1925), между исходным субстратом и
ферментом в процессе катализа образуется комплекс, который затем
распадается на фермент и продукт. При этом между ферментом и субстратом,
возможно, возникают ковалентные связи, а также клешнеобразные связи,
особенно в присутствии металлов. Это, в частности, имеет место при
действии пептидаз. Кроме того, при указанном комплексообразовании играют
роль электростатические связи между положительно заряженным активным
центром фермента и отрицательно заряженной карбоксильной группой
субстрата, что наблюдается, например, при действии холинэстеразы. При
