Ферменты. Строение и механизм действия. Кинетика ферментативных реакций, страница 6

Максимальная скорость V_max отражает число оборотов фермента, если известна концентрация активных центров [Е]₀, так как

V_max = k₂[Е]₀. Кинетическая константа k₂ называется числом оборотов.

Таблица 5

Величины k₂ для различных ферментов

Фермент Карбоангидраза Ацетилхолинэстераза Химотрипсин ДНК-полимераза I

Число оборотов/cек 600 000 25 000 1000 15

Число оборотов фермента - это то количество молекул субстрата, которое превращается в продукт реакции в единицу времени при полном насыщении фермента субстратом. Другими словами, это мера эффективности работы фермента. Самым активным   из   известных  ферментов   является   карбоангидраза

(табл. 5).

Методы определения величин К_М и V_max. Кинетические константы односубстратной реакции определяют путем измерения скорости реакции при различных концентрациях субстрата (S). Наиболее удобный способ для их расчета - это линеаризация уравнения Михаэлиса–Ментен, графические методы определения константы К_М и V_max. Ниже представлены графики Лайнуивера-Берка и Иди-Хофсти.

Ниже представлен график Лайнуивера–Берка.

	1 / [S]

 

Статистический анализ показал, что метод Иди–Хофсти дает более точные результаты, чем метод Лайнуивера–Берка, так как в первом случае и зависимые, и независимые переменные входят в величины, откладываемые на обеих осях координат. Очень точный графический метод - «прямой график» Эйзенталя-Корниш-Боудена. Координаты экспериментальных точек откладывают на осях, затем через каждую пару точек проводят прямую. Полученные прямые пересекаются в точке {K_M;V_max}.

Далее приведен график Иди–Хофсти.

 

 

Ниже представлен график Эйзенталя–Корниш-Боудена.

 

Ингибирование и активация ферментов. Эффекторы - соединения, специфично влияющие на скорость ферментативных реакций. Одни из них ускоряют процесс и называются активаторами, другие замедляют и носят название ингибиторов ферментов. По принципу действия ингибиторы делят на обратимые и необратимые.

Обратимое ингибирование. Конкурентный ингибитор структурно подобен субстрату и потому связывается в активном центре фермента, вследствие чего препятствует связыванию субстрата в том же центре (см. ниже рисунок). Конкурентный ингибитор уменьшает скорость реакции, снижая долю молекул фермента, связавших субстрат. Неконкурентный ингибитор и субстрат могут связываться молекулой фермента одновременно, т. е. участки их связывания не перекрываются. Неконкурентный ингибитор уменьшает число оборотов фермента, а не снижает долю связавших субстрат молекул фермента.

Конкурентное и неконкурентное ингибирование различаются по кинетике.

Далее приведена схема конкурентного ингибирования.

Отличительной особенностью конкурентного ингибирования является способность субстрата при достаточно высокой концентрации (~ 5–10 К_м) предотвращать ингибирование, другими словами, защищать фермент.

Ниже представлены графики:

Лайнуивера–Берка

1 / [S]

 

Иди–Хофсти

	V / [S]

Далее приведена схема неконкурентного ингибирования.

Видно, что при неконкурентном ингибировании V_max уменьшается, а К_М не изменяется, и повышение концентрации S не снимает ингибирования.

Лайнуивера–Берка

Иди–Хофсти

2.3. Классы ферментативных реакций. Основные коферменты

Ферменты классифицируются как катализаторы определенных реакций, а не как индивидуальные химические соединения.

Согласно классификации Международного союза по биохимии (IUB), все ферменты разделены на шесть классов, каждый класс – на подклассы и последние, в свою очередь, на подподклассы. Каждый фермент, кроме того, имеет свой порядковый номер внутри подподкласса. Иначе говоря, фермент характеризуется классификационным номером, состоящим из букв КФ (ЕС, Enzyme Classification) и четырех чисел: номера класса, подкласса, подподкласса и порядкового номера. Существует систематическая номенклатура (IUB) ферментов и их тривиальные, общеупотребительные, названия.