Скорость ферментативных реакций

Скорость суммарной ферментативной реакции, измеряемая по образованию продукта Р, в соответствии с (4.245) может быть выражена:

С учетом выражения (4.249) получим:

Уравнение (4.251) является основным уравнением стационарной кинетики простейших ферментативных реакций и носит название уравнения Михаэлиса—Ментен—авторов, которые экспериментально показали справедливость этого уравнения по отношению ко многим ферментативным процессам. Следует, однако, сказать, что Михаэлис и Ментен придавали иной смысл величине Km. Они считали, что концентрация комплекса [ES] определяется лишь соотношением констант K-i/K+i. Влияние К+2 на величину [ES] было учтено Бриггсом и Холденом, однако уравнение (4.251) сохранило название первых авторов.

Согласно уравнению (4.251), стационарная скорость простой ферментативной реакции линейно зависит от начальной концентрации фермента. Опыт показывает, что эта закономерность выполняется для самых разнообразных ферментативных реакций в широком ряду концентраций фермента. Такая зависимость сохраняется при основном условии, что [E]₀<C[S]. Повышение концентрации фермента за пределы этого неравенства (или понижение концентрации субстрата) нарушает линейную зависимость.

Зависимость стационарной скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата выражается гиперболической функцией. При малых концентрациях субстрата, когда [S]<C/C_m, можно принять, что K_m-\-[S] & Km, и, следовательно,

Рис. 4.108. Скорость ферментативных реакций по уравнению Михаэлиса — Ментен

Таким образом, при малых концентрациях субстрата скорость ферментативной реакции приблизительно линейно изменяется с изменением концентрации субстрата. При значительном повышении концентрации субстрата, когда [S]^>/C_m, можно считать, что Km+[S]«[S], В этом случае уравнение (4.251) будет иметь вид:

Следовательно, при некоторой концентрации субстрата стационарная скорость реакции достигает постоянного значения, не зависящего от дальнейшего увеличения [S]. Постоянная скорость ферментативной реакции, достигаемая при полном насыщении фермента субстратом, носит название максимальной скорости V, т. е.

При экспериментальном изучении зависимости скорости реакции от концентрации субстрата при постоянной концентрации фермента можно получить данные для вычисления^- константы Km и V.

Если в уравнении (4.251) произведение /С+г[Е]₀ заменить на V, получим уравнение Михаэлиса в следующей форме:

Нетрудно видеть, что при v/V=0,5Km= [S]. Это означает, что константа Km численно равна концентрации субстрата, при которой стационарная скорость ферментативной реакции равна половине максимальной скорости (рис. 4.108).

При графическом выражении y=f[S] в виде уравнения (4.255)" нахождение V и Km представляет известные технические трудности, поскольку зависимость имеет гиперболический характер. В связи с этим было предложено несколько способов транс-

Читайте далее >>