Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции. Уравнение Михаэлиса-Ментен.
Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата носит гиперболический характер. При постоянной концентрации фермента скорость реакции постепенно увеличивается достигая максимума; когда дальнейшее увеличение концентрации субстрата уже не влияет на скорость реакции, в этом случае говорят, что фермент насыщен, а субстрат в избытке. Михаэлис и Ментен предположили, что механизм ферментативных реакций описывается моделью: В которой скорость реакции определяется распадом фермент-субстратного комплекса. Модель предполагает, что равновесие между свободными ферментом, субстратом и фермент-субстратным комплексом устанавливается быстро по сравнению со скоростью реакции. Реакция достигает максимальной скорости, когда весь фермент находится в комплексе с субстратом Vmax= k2[ES]max = k2[E]0. Это условие выполняется, если реакция протекает при избыточной концентрации субстрата.
Для всех реагирующих веществ вместо активностей можно использовать их концентрации При формулировке кинетического выражения для скорости ферментативной реакции Михаэлис и Ментен сделали три допущения:
1) Стационарное состояние реакции в момент равновесия, когда скорости образования и расходования ES равны;
2) Весь фермент в условиях насыщающих концентраций субстрата превращается в энзимсубстратный комплекс ES;
3) Если весь фермент в виде ES, то скорость реакции максимальна и Vmax=k2[ES]. V = Vmax[S]/(Km+[S])
уравнение Михаэлиса-Ментен.
Ингибирование ферментов. Конкурентное ингибирование. Использование конкурентного ингибирования для лечения заболеваний.
Ингибирование ферментов. Конкурентное ингибирование. Использование конкурентного ингибирования для лечения заболеваний. Ингибитор фермента — вещество, замедляющее протекание реакции с участием этого фермента. Примером, когда фермент ингибируется необратимо, является отравление парами ртути или зарином. Зарин — боевое отравляющее вещество, ингибитор холинэстеразы. Конкурентное ингибирование при различных концентрациях ингибитора в двойных обратных координатах В этом случае ингибитор связывается в активном центре фермента и конкурирует за него с субстратом. Таким образом, конкурентный ингибитор не связывается с фермент-субстратным комплексом
Конкурентный ингибитор обычно структурно схож с субстратом, однако фермент не способен катализировать реакцию в присутствии ингибитора из-за отсутствия у последнего необходимых функциональных групп. Константу ингибирования обычно определяют так: проводят ряд измерений кажущейся константы Михаэлиса при различных концентрациях ингибитора, затем строят зависимость этой величины от концентрации ингибитора. Тангенс угла наклона полученной прямой равен Km/Ki.
Многие лекарственные препараты оказывают своё терапевтическое действие по механизму конкурентного ингибирования. Например, четвертичные аммониевые основания ингибируют ацетилхолинэстеразу, катадизирующую реакцию гидролиза ацетилхолина на холин и уксусную кислоту.
При добавлении ингибиторов активность ацетилхолинэстеразы уменьшается, концентрация ацетилхолина (субстрата) увеличивается, что сопровождается усилением проведения нервного импульса. Ингибиторы холинэстеразы используют при лечении мышечных дистрофий. Эффективные антихолинэстеразные препараты - прозерин, эндрофоний и др