Механизм действия ферментов

Большую роль в развитии представлений о механизме действия ферментов сыграли классические работы Михаэлиса и Ментен, которые развили положения о Е-S-х комплексах. Согласно их представлениям (1915г.), ферменты обратимо соединяются со своим S, образуя нестойкий промежуточный продукт – Е-S-комплекс, который в конце реакции распадается на ферменты и продукты реакции (Р). Фактически в природе идет ступенчатое превращение S через целый ряд промежуточных реакций: ES₁→ ES₂→ ES₃ … → E + P. Схематически преобразование S в Р можно представить таким образом:

АЦФ, как правило, располагается в глубине молекулы Е.

Математическая обработка реакции образование ЕS-комплекса позволила вывести уравнение, которое называется уравнением Михаэлиса-Ментен:

где V_фр – наблюдаемая скорость фр;

V_max – максимальная скорость фр при неполном насыщении фермента S-том;

[S] – концентрация S;

К_м – константа Михаэлиса-Ментен.

Графически уравнение Михаэлиса-Ментен имеет следующий вид:

При низкой [S] V_фр прямо пропорциональна [S] в каждый данный момент времени (реакция 1-го порядка).

Из уравнения Михаэлиса-Ментен также следует, что при низком значении К_м и высоком значении [S] V_фр является максимальной (в) и не зависит от [S] – это реакция нулевого порядка. Реакция нулевого порядка соответствует явлению, которое называется полным насыщением фермента субстратом.

Гипербола, выражающая зависимость V_фр от [S], называется кривой Михаэлиса. Чтобы правильно определить активность ферментов, нужно добиться реакции нулевого порядка, то есть определять V_фр при насыщающих концентрациях S.

Км численно равна [S] (моль(л)), при которой V реакции равна половине от максимальной. Для определения численного значения Км находят ту [S], при которой Vфр составляет от ½ от Vmax. Таким образом, определение Км играет важную роль для выяснения МД модификаторов на активность фермента.

Иногда график строят методом двойных обратных величин – метод Лайнуивера-Бэрка: Значение как Vmax, так и Км более точно определяется методом двойных обратных величин.

ЛЕКЦИЯ 7

Кинетика ферментативных реакций

V_фр определяется количеством вещества, которое превращается в единицу времени. V этих реакций зависит от влияния внешних факторов (температура, рН, воздействие природных и чужеродных соединений и т.д.).

V_фр является мерой каталитической активности и обозначается просто как активность ферментов.

Измерить активность ферментов можно только косвенно:

1) по количеству превращаемого S;

2) нарастанию концентрации Р в единицу времени.

Для выражения концентрации фермента пользуются:

а) единица измерения ферментов – это то количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоля S в мин. [мкмоль/мин];

б) 1 катал (кат) – количество ферментов, способное вызывать превращение 1 моля S в Р в 1 сек. [моль/с].

1 кат = 6×10⁷Е; 1Е = 16,67 (н кат)

Для выражения активности ферментов пользуются:

а) удельная активность ферментов – это число ферментов на 1 мг или число кат. на 1 кг белка;

б) молекулярная активность или число оборотов – это число молекул S, подвергающихся превращению одной молекулой Е в 1 мин.

Одна молекула каталазы эритроцитов расщепляет в 1 мин 5×10⁶ молекул Н₂О₂.