Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
концентрациях субстрата можно пренебречь, приняв ?S1 « [S], по*-
скольку уравнение Михаэлиса—Ментен справедливо , только для небольших^ степеней .превращения субстрата (о чем нельзя забывать, определяя активность ферментов). Напротив, текущая концентрация фермента существенно отличается от его полной концентрации [Б^]
v
вследствие связывания большей или меньшей доли молекул фермента в комплекс Михаэлиса:
га = оу - ces]-
Подставляя это выражение для текущей концентрации фермента в приведенное выше уравнение, после преобразований получаем
: №т] га Z* 7г м-"‘ ”...
м=«.+"м: • ¦¦¦•->¦
. * • » ’», f , ! *7’ . : * I ’ 1 * * *1 4 , 1 ' ’ * Т
Щто уравнение описывает зависимость концентрации фермент-суб-стратного комплекса от исходных концентраций фермента и субстрата. Так как скорость образования продукта реакции V равна b.2[ES], то
‘ * 1 '
Г м J’i \гг и. \t li,м ;. /* /
.Уравнение Михаэлисаг-Ментен
Следует иметь в . виду, что это'уравнение определяет, начальную скорость стационарной реакции Vo, индекс "О" опущен для прощения. Из выведенного уравнения следует, что скррость реакции пропорциональна общей концентрации фермента, тогда рак ее зависимость от концентрации субстрата оказывается значительно более, сложно^.
Рассмотрим, как выглядит эта зависимость .ц наиболее характерных случаях. Напомним, что ^ , ...
V - + k*2
m“ k + i * ¦ •
' i ; ' I’h; 4| Г I r}
и если k+2 < k-| (что наблюдается достаточно часто), то в первом приближении Km te К , иначе говоря, константа Михаэлиса равна константе
S
диссоциации фермент-субстратного комплекса — "субстратной константе".
210
1. Если кок центр аци я субстрата много меньше Im, т.е. [S] < Кт (случай, соответствующий действительно низкой концентрации субстрата или плохому- его связыванию ферментом — большому значению К»), то величиной [S] в знаменателе уравнения Михаэлиса—Ментен можно пренебречь и скорость реакции оказывается пропорционально# концентрации и субстрата, и фермента, а само уравнение приобретает
Ьид ' '
Py[S]
Это выражение соответствует уравнению скорости бимолекулярной kt2‘
реакции. Дробь
К„
которая отвечает константе скорости бимолеку-
лярной реакции, иногда называют бимолекулярной константой скорости и используют соответствующие величины при сопоставлении эффективности действия однотипных ферментов.
2, Если концентрация субстрат? много больше Km, [S] > Кт (концентрация субстрата сама по себе велика или фермент хорошо связывает субстрйт, че(му соответствует нйзкая Кт), то величиной Кт в знаменателе можно пренебрег'и скорость реакции V = к+2р?] оказывается
пропорциональной концентрации фермента, а от концентрации субстрата не зависит. Иными словами, фермент оказывается насыщенным субстратом, свободного фермента в реакционной смеси нет. Стоит обратить внимание на то, что концентрация субстрата в ферментативных реакциях важна не сама посебе, а в сопоставлении с константой,, Михаэлиса, характеризующей Соответствие данного субстрата ферменту.
Сказанное-иллюстрирует рис. 10.1.
При небольших концентрациях субстрата ' скоройъ ' реакции пропорциональна его содержанию в реакЦион-ной смеси, затем наблюдается все возрастающее'отклонение зависимости от линейной и, наконец, при концентрациях субстрата, значительно превышающих Кт, зависимость скорости реакции от концентрации субстрата практически исчезает; причем Сам&
скорость Достигаетv к максимального
Рис. 10.1. Зависимость скорости V катализируемой ферментом ре-
(при данной концентрации фермента) акции от концентрации субстрата
и
значения
211
Vmax =
= к-2ру
Следовательно, V — ir^T^rcl . Это другая форма уравнения Михаэ-
*т +
лиса—Ментен.
3. Бели концентрация субстрата равна константе Михаэлиса, то Кщ + [S] =2[S] И V = Vmax/2.
Приведенное соотношение показывает физический смысл константы Михаэлиса для пары фермент—субстрат: она численно равна концентрации субстрата, при которой скорость реакции достигает половины максимальной величины.
Необходимо иметь в виду, что кинетика Михаэлиса—Ментен справедлива для многих, но не для всех реакций, катализируемых ферментами. Существенные отклонения от нее обнаруживают,' в частности,
' 1 ¦ , ферменты, активность которых возраст ет с увеличением концентрации субстрата.
Величины Vmax и Кщ очень важны для характеристики ферментных реакций; разработан ряд приемов их определения. Наиболее популярен способ расчета данных в соответствии с преобразованным уравнением Михаэлиса—Ментен — так называемый метод двойных обратных величин^ предложенный Г Л айну ивером и Д.Берком. Уравнение Михаэлиса—Ментен преобразуют так, чтобы оно выражало' величину, обратную скорости реакции 1/V (т.е. время, необходимое для превращения определенного количества субстрата) в функции обратной концентрации субстрата (его разбавления) 1/S:
