Молекулярные основы действия ферментов - Севери Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
т. e. равен приращению парциального мольного объема реагентов при
образовании активированного комплекса.
Формула (2) показывает, что ДУ^ можно определить из наклона графика
зависимости In k от Р. Если же ДУ*41 от давления не зависит, то уравнение
(2) интегрируется. В этом случае
К* = К(4)
k = V~PA^/RT- (5)
(где индекс "о" обозначает атмосферное давление) и - .
In ftD9 - In ftp
ДУ* = - RT-----^(6
P2 - Pi
Важно отметить, что непосредственно измерить парциальный объем
активированного комплекса практически невозможно, и поэтому ДУ*
оказывается единственной доступной измерению ¦объемной характеристикой,
указывающей на те изменения, которые сопровождают образование (и распад)
этих промежуточных состояний.
Написанные соотношения применим к простейшей ферментативной реакции
E + si EsXe + P. (7)
ft-i
сделав добавочные упрощающие предположения.
1. Рассмотрим случай, когда fe2'C6-i-
При этом уравнение для скорости реакции v = dP/dt можно переписать в
виде [3]
(8)
1+ К [SJ v '
где константа равновесия
К = -[-S]- = -А_ (9)
[Е] [S] ft_i '
л следовательно,
К = K0e-p^/RT. (Ю)
Здесь ДУ - парциальный мольный объем реакции E + S+^ES, т. е.
AV=Ves - (Ve+Vs), (11)
и предполагается, что ДУ от давления не зависит. k2 в уравнении (8)
зависит от давления согласно формулам (2) или (5). Но что-
6* 163
бы вскрыть смысл, который в рамках .уравнения (7) (и при условии k2t^k-
i) имеет измеряемый на опыте объем активации, запишем вторую стадию
реакции (7) в соответствии с теорией абсолютных скоростей реакций:
. к
ES^Xf->E + Р, (12)
где
и как в (5) где аналогично (3)
К? = -^=КЙ"^?"Т. (13)
[ESJ
= k-2.0 е-рд v2 /RT> (14)
AV? = Vx * - Ves . (15}
т. е. AVI* есть приращение парциального мольного объема комплекса ES
при переходе в промежуточное активированное
состояние X?.
Подставив теперь (10) и (14) в (8), получаем
1 + Ко [S] е-PAV/RT
В двух крайних экспериментальных ситуациях это уравнение упрощается и
позволяет извлечь из опыта полезную информацию:
а) если K[S]^>1, то из (8) и (14) находим
и = ks [Е] = k2,0 [Е] е -TA^/RT; (17)
б) если, наоборот, K[S] <?l, то из (8), (10) и (14) имеем
г, = k2.0 К0 [Е] [S] е~р<д v?+av)/RT (18>
Следовательно, измерения, произведенные при большой концентрации
субстрата (точнее, при [S] 1 /К), позволяют с помощью (17)
определить д"у|*- активационный объем реакции
диссоциации продуктивного комплекса ES. При низкой концент-
рации субстрата аналогичные измерения под давлением дают возможность с
помощью (18) вычислить суммарный объемный эффект A V'= AVj! + AV. Для
дальнейшего это выражение
удобно с помощью (15) и (11) переписать в виде
AV* = Vxf - (VE +'Vs). (19)
Таким образом, произведя две _серии опытов под давлением, мы получаем
возможность найти AV* и ДУ- парциальный объ-
164
ем реакции образования комплекса ES (см. формулу (11)). Если из
независимых измерений (например, денситометрических [13] J определен
парциальный объем фермента VE, то, пренебрегая обычно сравнительно малым
парциальным мольным объемом субстрата, из (19) можно вычислить
парциальный мольный объем активированного промежуточного состояния Xf
стадии диссоциации комплекса ES: ,
Vx# et VE + AV\ (20)
2. Случай, когда
При этом вместо (8) имеем
у__ ^1^2 [Е] [S] . (21)
VfMS] '
а) если kx [S] > k2, то
v = ki [Е] = *2.0 [Е] е~рд/RT, что в точности
совпадает с результатом, полученным в случае 1а.
б) если kx [S] -С&2, то
o=*,lE][S], (22)
где в соответствии с (5)
Ai-Ai,oe_PA^/RT. (23)
Здесь Avf есть приращение суммы парциальных мольных объемов фермента и
субстрата при образовании активированного комплекса процесса E + S-"-
(ES)^ [4].
Из всего изложенного можно заключить, что исследование ферментативной
кинетики под гидростатическим давлением позволяет определить либо
