2 курс / Биохимия / Книжки и сборники / Biokhimia_dlya_chaynikov

превышать этот лимит путем образования совокупностей. В таких группах

продукт одного фермента является субстратом для близко связанного фермен- та. Это позволяет субстрату проникать в группу и проходить от фермента к ферменту так, если бы он продвигался по конвейерной ленте. (Генри Форд гор-

дился бы таким достижением!)

Еще одна сложность состоит в том, что многим ферментам требуется боль-

ше одного субстрата. Чтобы задействовать множественные субстраты, приме- няется техника последовательного или двойного замещения. В последователь-

ном замещении весь субстрат должен одновременно связаться с ферментом

перед выходом продукта. В таком замещении порядок, в котором оно происхо-

дит, не играет особой роли. В двойном замещении, или попеременном взаимо-

действии перед полным связыванием субстрата образуется один или больше продуктов. Механизм двойного замещения временно модифицирует фермент.

И снова математика:графики Лайнувивера-Берка

Давным-давно, до изобретения компьютеров, нахождение Км и Fmax было

весьма нетривиальной задачей. Сегодня, программы по построению соответ-

ствующих кривых позволяют проводить анализ данных и определять целевые значения очень быстро. Тем не менее в биохимии существует относительно простой способ аналитического определения значений этих двух констант. Он заключается в построении графика Лайнувивера-Берка, также известного как

график двойной обратной зависимости. График основан на преобразовании

уравнения Михаэлиса-Ментен до следующего вида.

i = ikj_ + _L

У ГтахИ Ктах '

Построение графика Лайнувивера-Берка сопряжено с определенными труд- ностями. Одна из них состоит в том, что в предложенной процедуре умыш- ленно переоценивается низкая скорость взаимодействия субстрата. По этой причине небольшие погрешности в измерениях приводят к получению недо-

пустимо больших ошибок на графике. В результате такой график можно при-

менять только для получения общего представления о величинах Км и Ктах.

Современные компьютеры позволяют аппроксимировать данные в гиперболу с гораздо большей точностью.

Уравнение имеет форму у = тх + b и описывает линейную зависимость. График обратной величины скорости 1/ Кот обратной величины концентрации

субстрата 1/ [S ] представляется прямой линией, пересекающей ось ^ в точке

1/Fmax, а ось* — в точке -1/Км (рис. 6.10).

График Лайнувивера-Берка — это наиболее популярный графический

способ нахождения значений Км и Ктах. Тем не менее существуют и другие

ГЛАВА 6 Ферментативная кинетика: ускоряемся 123

Зависимость [S\!V от [S] также описывается линейным законом. В методе Иди-Хофсти строиться график (рис. 6.12) для следующего уравнения.

шах *

V

м

VI [S]

Рис. 6.72. График Иди-Хофсти

Как и в предыдущем случае, зависимость V от VI[S\ представляется прямой

линией. (Химики и математики просто обожают прямые линии!)

Ингибирование:подавлениеферментов

Ингибиторы — это вещества, которые снижают активность ферментов.

Они делятся на два больших класса: конкурентные ингибиторы, которые кон-

курируют с субстратом, и неконкурентные ингибиторы, которые соответствен-

но с ним не конкурируют. (Звучит как тавтология, но с этим ничего не поде-

лаешь — определения такие, какие есть.) Смешанные ингибиторы обладают

характеристиками как конкурентных, так и неконкурентных ингибиторов. (Не-

конкурентные ингибиторы очень специфичны и встречаются крайне редко.) В целом процессы носят обратимый характер, но существуют также необра-

тимые ингибиторы, которые значительно видоизменяют фермент или связь с ним на постоянной основе. Любое ингибирование служит для регуляции

ферментативной активности. У ингибирования широкая область применения

ГЛАВА 6 Ферментативная кинетика: ускоряемся 125

в медицине. Наиболее примечательными примерами выступают противоэпи- лептические средства и препараты химиотерапии, наряду с неизменно попу- лярной виагрой. Многие яды также действуют как ингибиторы.

Конкурентное ингибирование

Конкурентный ингибитор проникает в активное место фермента и таким образом предупреждает субстрат от входа в реакцию. Такая помеха приводит к

снижению числа формирующихся фермент-субстратных комплексов, а значит

уменьшает скорость катализа. В большинстве случаев часть ингибитора ими-

тирует участок субстрата. Увеличение концентрации субстрата перекрывает

это ингибирование, из-за чего увеличивается вероятность того, что в активное место проникнут молекулы субстрата, а не молекулы ингибитора.

Неконкурентное ингибирование

Неконкурентные ингибиторы не проникают в активные центры, но вместо этого связывают некоторые другие участки фермента. Такие вещества обыч-

но не имитируют субстрат. Этот вид ингибирования понижает число оборотов

фермента. В отличие от конкурентного ингибирования увеличение субстрата

не приводит к подавлению неконкурентного ингибирования. У этого вида ин-

гибирования имеется множество форм и не существует простой описательной

модели.

График ингибирования

Для изучения ферментного ингибирования строятся графики Лайнувивера-

Берка. На рис. 6.13 и 6.14 показано, как изменяется график в случае добав- ления неконкурентного и конкурентного фермента. По графику ферментного

ингибирования можно легко определить его класс. В неконкурентном фер-

ментном ингибировании значение Км остается неизменным. В случае конку- рентного ингибирования постоянной оказывается величина Vmax.

Регуляция ферментов

В общем случае нерегулированное увеличение концентрации субстрата приводит к повышению скорости реакции. Наряду с этим увеличение концен- трации продукта вызывает обратный эффект. Регуляция продукта выступает

способом контроля реакции по принципу обратной связи. Тщательное регули-

рование активности ферментов оказывается востребованным во многих случа- ях. Такое регулирование осуществляется четырьмя способами.

126 ЧАСТЬ 2 Фундамент биохимии: белки