Вопрос №24
Сродство между субстратом и ферментом. Понятие о константе Михаэлиса.
Уравнение Михаэлиса-Ментен.
концентрация фермента - лимитирующий фактор в образовании продукта. Это наблюдение легло в основу ферментативной кинетики, разработанной учёными Л. Михаэлисом и М. Ментен в 1913 г.
Уравнение Михаэлиса-Ментен - основное уравнение ферментативной кинетики, описывающее зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата.
Если концентрация субстрата значительно больше Km (S >> Km), to увеличение концентрации субстрата на величину Кm практически не влияет на сумму (Km + S) и её можно считать равной концентрации субстрата. Следовательно, скорость реакции становится равной максимальной скорости: V = Vmax. В этих условиях реакция имеет нулевой порядок, т.е. не зависит от концентрации субстрата. Можно сделать вывод, что Vmax - величина постоянная для данной концентрации фермента, не зависящая от концентрации субстрата.
Если концентрация субстрата значительно меньше Km(S << Km), то сумма (Km + S) примерно равна Кm, следовательно, V = Vmax[S]/Km, т.е. в данном случае скорость реакции прямо пропорциональна концентрации субстрата (реакция имеет первый порядок).
Vmах и Km - кинетические характеристики эффективности фермента.
Vmax дает характеристику каталитической активности фермента и имеет размерность скорости ферментативной реакции моль/л, т.е. определяет максимальную возможность образования продукта при данной концентрации фермента и в условиях избытка субстрата. Кm характеризует сродство данного фермента к данному субстрату и является величиной постоянной, не зависящей от концентрации фермента. Чем меньше Кm, тем больше сродство фермента к данному субстрату, тем выше начальная скорость реакции и наоборот, чем больше Кm, тем меньше начальная скорость реакции, тем меньше сродство фермента к субстрату.
З
ависимость
скорости реакции от концентрации
субстрата описывается гиперболической
кривой (уравнениеМихаэлиса-Ментена).
KМ — константа Михаэлиса, равная концентрации субстрата, при которой скорость реакции составляет половину от максимальной
Константа Михаэлиса характеризует сродство фермента к субстрату . Высокое сродство фермента к субстрату характеризуется низкой величиной km и наоборот.
Вопрос №25
Ингибирование активности ферментов: обратимое и необратимое. Конкурентное и неконкурентное. Уравнение Лайунивера-Берка.
Ингибиторы – низкомолекулярные вещества, уменьшающие активность ферментов.
По степени связывания фермента и ингибитора:
Обратимое ингибирование
Необратимое ингибирование
Обратимое ингибирование – ингибитор непрочно связывается с ферментом (нековалентные связи) и после отделения ингибитора активность фермента восстанавливается.
К
онкурентноеНеконкурентное
Конкурентное – ингибитор похож на субстрат.
Субстрат конкурирует с ингибитором за присоединение в АЦ, т. к. они похожи.
Тип ингибирования зависит от концентрации субстрата (рис. 3): при увеличении концентрации субстрата он вытесняет ингибитор и АЦ, и максимальная скорость реакции не измениться, а константа Михаэлиса будет увеличиваться.
Н
еконкурентное
– ингибитор не похож на субстрат.
Субстрат не конкурирует с ингибитором за присоединение в АЦ, ингибитор присоединяется в другом (например, аллостерическом).
Тип ингибирования не зависит от концентрации субстрата (рис. 4): т. е. при максимальном увеличении концентрации субстрата скорость реакции в присутствии ингибитора будет меньше (это связано с уменьшение количества ферментов).
Необратимое ингибирование – ингибитор связан с ферментом прочными ковалентными связями и необратимо выводит фермент из реакции.
Специфическое
Неспецифическое
Спецефическое – ингибитор связан со спецефической группой в активном центре (например, с SН-группой серина связываются многие токсические вещества – делициды, зорин и т. п.).
Неспецифическое – ингибитор связан с ферментом вне АЦ (тяжелые металлы). Например, аспирин необратимо ингибирует фермент циклооксигеназу, которая образует медиаторы воспаления – простагландины. Следовательно, аспирин является противовоспалительным жаропонижающим средством.