КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Влияние концентрации субстрата. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на скорость ферментативных реакций, является концентрация субстрата
Одним из наиболее важных факторов, влияющих на скорость ферментативных реакций, является концентрация субстрата. В большинстве случаев график зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата представляет собой гиперболу (рис. 6.5). Кривую можно разбить на два участка: участок, на котором согласно закону действующих масс скорость реакции пропорциональна концентрации реагирующих веществ, и участок, на котором скорость реакции не зависит от концентрации субстрата, она постоянна и максимальна. Числовое значение субстрата, при котором скорость реакции равна половине максимальной скорости, называется константой Михаэлиса Км. Основные положения ферментативной кинетики, основанные на взаимоотношениях между ферментами и различными концентрациями субстратов, были разработаны еще в 1913 г. Л. Михаэлисом и М. Ментен. Предложенные ими уравнения, связывающие скорость реакции с концентрацией субстрата, в дальнейшем незначительно видоизменялись, однако общие принципы остались незыблемыми. Согласно этим принципам, фермент Е и субстрат S вступают в реакцию со скоростью, константа которой обозначается к+1. При этом образуется комплекс ES, способный диссоциировать на исходные фермент и субстрат со скоростью, константа которой обозначается А:_,. В случае же продуктивной ферментативной реакции из этого комплекса со скоростью к+2 выделяются фермент и продукты превращения субстрата. Моносубстратную ферментативную реакцию можно записать следующим образом:
Е + S -^-* ES -^* Е + Р (1)
где Р — продукты превращения субстрата. В момент времени t концентрация свободного фермента будет равна [Е0] — [ES]. Если концентрация субстрата гораздо больше, чем концентрация фермента, находящегося в составе фермент-субстратного комплекса, то содержанием субстрата в этом комплексе можно пренебречь. В этом случае скорость образования фермент-субстратного комплекса будет равна:
^=*+1[S]-([E0]-[ES]). (2)
Наряду с образованием фермент-субстратного комплекса возможна его диссоциация со скоростью к_х на фермент и исходный субстрат, а также распад с образованием продуктов реакции, протекающий со скоростью к+2. Этот процесс описывается уравнением
^=*_,[ES] + *+2[ES]. (3)
В состоянии равновесия скорость образования комплекса и его распада равна, следовательно:
*+1([Е0] - [ES]) • [S] = (*_, + к+2) ■ [ES]. (4)
После ряда упрощений получаем: rpci _ _ [Ер] • [S],,. 1 J [S] + (к+1 + *_,)/*+, • w)
Л. Михаэлис и М. Ментен постулировали, что скорость реакции определяется как скорость распада фермент-субстратного комплекса (константа скорости равна к+2). Следовательно: u = *+2-[ES]. (6) Подставляя вместо [ES] его значение, из уравнения (5) получаем: = к+7[Е0] ■ [S] т [S] + (к+2 + к_,)/к+] ■ Упростить это уравнение можно следующим образом: обозначим А:+2[Е0] как Vmax, т. е. скорость реакции в условиях, когда весь фермент связан с субстратом, а (к+2 + £_,)Д+1 как константу Михаэлиса Км. При подстановке этих величин в уравнение (7) получаем:
Кы + [S]
Уравнение (8) является основным уравнением Михаэлиса—Ментен применительно к моносубстратным ферментативным реакциям. Это уравнение связывает между собой начальную скорость реакции, максимальную скорость реакции и исходную концентрацию субстрата. В случае, если начальная скорость реакции равна половине максимальной скорости реакции, уравнение (8) принимает вид: (9)
2 Км + [S] ■
Разделив обе части уравнения на Vmm, получаем:
1= [S3. (Ю) 2 Kw + [S] V ">
Решая уравнение (10) относительно Км, получаем, что Км равно [S].
Следовательно, константа Михаэлиса численно равна такой концентрации субстрата, при которой скорость ферментативной реакции равна половине максимальной. Константа Михаэлиса имеет большое значение при исследовании ферментов; она является весьма важным параметром, характеризующим, в частности, степень сродства фермента к субстрату. Выражение, обратное уравнению (8), представляет собой:
Это линейное уравнение Лайнуивера—Бэрка, благодаря которому возможно определять в одном эксперименте константу Михаэлиса и максимальную скорость исследуемой ферментативной реакции. В графическом варианте метод Лайнуивера и Бэрка называют еще методом двойных обратных величин (рис. 6.6). При построении графика на оси абсцисс откладывают величину, равную 1/[S], а на оси ординат — \/Vnax. В некоторых случаях для определения константы Михаэлиса и максимальной скорости реакции более перспективным является метод Эди—Хофсти. При использовании этого метода на оси ординат откладывают v, на оси абсцисс — y/[S]. Полученная прямая линия отсекает на оси ординат отрезок, равный Vmax, а с осью абсцисс образует угол а, тангенс которого равен Vmax / Км (рис. 6.7).
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 808; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |