Вопрос 3. Особенности ферментативной кинетики

n А) Скорость реакции зависит от концентрации субстратов и фермента, а химические только от концентрации субстрата.

n Б) От условий взаимодействия: не только от температуры, рН, но и концентрации коферментов и кофакторов, наличия различных эффекторов: активаторов и ингибиторов.

n В) В большинстве своем ферментативные реакции являются реакциями смешанного порядка.

Начальная скорость ферментативной реакции это - скорость ферментативной реакции в тот момент времени, когда факторы, замедляющие скорость ферментативной реакции (нехватка субстрата, специфическое ингибирование продуктами реакции, частичная тепловая денатурация фермента и др.), не успевают проявить свое действие и наблюдается прямая пропорциональная зависимость между продуктами реакции и временем. Она обозначается V₀.

Начальная скорость определяется как тангенс угла наклона касательной, проведенной из начала координат к кривой хода ферментативной реакции.
V₀=tga

А) Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции. Концентрация субстрата является важнейшим фактором, определяющим скорость ферментативной реакции. Еще в 1902 г. В. Анри при изучении реакции ферментативного гидролиза сахарозы предположил, что фермент фруктофуранозидаза взаимодействует со своим субстратом, затем это соединение распадается, фермент остается в первоначальном виде, а суб­страт сахароза оказывается расщепленной на глюкозу и фруктозу.

Это предложение было в дальнейшем развито Л. Михаэлисом и М. Ментен. В 1913 г. они постулировали следующие уравнения фермен­тативной реакции:

где k₊₁ — константа скорости реакции образования комплекса ES,

k_-1, k₊₂ — константы скорости реакции распада комплекса ES в двух направле­ниях.

Тогда— константа диссоциации комплекса ES равна отношению констант скоростей обратной и прямой реакции:

где [c₀j — концентрация фермента в начале ферментативной реакции, [&] — концентра­ция субстрата, [ES] — концентрация комплекса «фермент—субстрат», [Е₀]—[ES] — концентрация фермента, не связанного в комплексе с субстратом.

В ходе ферментативной реакции в любой момент времени фермент существует в двух формах: свободной и связанной, т. е. в форме комп­лекса ES.

Скорость ферментативной реакции будет максимальной при такой кон­центрации субстрата, когда весь фермент перейдет в комплекс ES, т.е. когда все активные центры насыщены субстратом и дальнейшее увеличе­ние концентрации субстрата не приведет к увеличению скорости реакции.

Преобразуя представленное выше уравнение, получим выражение, которое будет иметь следующий вид:

Это уравнение названо уравнением Михаэлиса—Ментен. Оно имеет огромное значение для выражения зависимости действия ферментов от концентрации субстрата. Однако оно содержит и ряд недостатков, в част­ности, при его выводе было сделано несколько допущений, например, не учитывалась вторая стадия ферментативной реакции — образование Е и Р.

В связи с этим был предложен ряд усовершенствованных уравнений, с учетом влияния образовавшихся продуктов реакции. В настоящее вре­мя наиболее широко используют уравнение Холдейна—Бриггса. Оно име-

l 11 1Л 1Л ПЫТТ*