Зависимость ферментативной реакции от рН среды. Механизм действия рН на активность действия ферментов.
Кинетика ферментативных реакций – наука о скоростях ферментативных реакций, их зависимости от различных факторов. Скорость ферментативной реакции определяется химическим количеством прореагировавшего субстрата или образовавшегося продукта реакции в единицу времени в единице объема при определенных условиях.
Скорость ферментативной реакции зависит от природы фермента, которая определяет его активность. Чем выше активность фермента, тем выше скорость реакции. Активность фермента определяют по скорости реакции, катализируемой ферментом. Мерой активности фермента является одна стандартная единица активности фермента. Одна стандартная единица активности фермента – это такое количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата за 1 минуту.
В процессе ферментативной реакции фермент (Е) взаимодействует с субстратом (S), в результате образуется фермент-субстратный комплекс, который затем распадается с высвобождением фермента и продукта (Р) реакции:
Скорость ферментативной реакции зависит от многих факторов: от концентрации субстрата и фермента, температуры, рН среды, наличия различных регуляторных веществ, способных увеличивать или снижать активность ферментов.
Влияние рН на скорость ферментативной реакции: значение рН, при котором активность фермента максимальна, называется рН-оптимумом фермента. Значения рН-оптимума для различных ферментов колеблются в широких пределах.
|
|
|
Характер зависимости ферментативной реакции от рН определяется тем, что этот показатель оказывает влияние на:
a) ионизацию аминокислотных остатков, участвующих в катализе,
b) ионизацию субстрата,
c) конформацию фермента и его активного центра.
Кинетика ферментативных реакций. Константа Михаэлиса. Уравнение Михаэлиса-Ментен,Лайнуивера-Берка
Кинетика — это учение о влиянии различных факторов на скорость ферментативной реакции. Скорость такой реакции в первую очередь зависит от активности и механизма действия фермента.
Когда количество субстрата не ограничено (значительно больше) по отношению к числу молекул фермента, скорость реакции в этом случае зависит от концентрации субстрата, но не зависит от концентрации фермента. Исходя из теории об образовании в процессе ферментативной реакции промежуточного комплекса между ферментом и субстратом, было введено уравнение, характеризующее зависимость скорости реакции от ряда факторов (уравнение Л. Михаэлиса и М. Ментен), где V — скорость реакции при данной концентрации субстрата; S — концентрация субстрата; Км — константа Михаэлиса — Ментен, моль/л; Vmax— максимальная скорость при полном насыщении фермента субстратом.
|
|
|
Таким образом, скорость ферментативной реакции зависит от концентрации субстрата и степени сродства фермента и субстрата, которую характеризует величина К^. Чем выше эта величина, тем меньше сродства и наоборот.
Если концентрация субстрата велика, а Км мала, значит, в данном случае фермент полностью насыщен субстратом и при этом скорость ферментативной реакции уже не зависит от концентрации субстрата. Скорость реакции может возрасти только при увеличении концентрации фермента.
Реакции, скорость которых не зависит от концентрации субстрата, получили название реакций нулевого порядка. При низкой концентрации субстрата скорость реакции пропорциональна концентрации субстрата в каждый данный момент: V=K*[S], где [S] — молярная концентрация субстрата; К — константа скорости реакции.
Эти реакции называют реакциями первого порядка. В них за каждый равный промежуток времени распадается один и тот же процент оставшегося количества субстрата.
Км представляет собой концентрацию субстрата, при которой скорость реакции равна половине максимальной скорости (^мах). Эту величину выражают в молях на литр. Для большинства ферментативных реакций она колеблется в пределах 10 2-1(Г5 М. Чем выше ,ЙГМ, тем слабее сродство фермента к субстрату. На основании уравнения Лайнуивера — Бэрка можно определить Км, где Км и Vmax — постоянные величины при заданных условиях определения; V, S — переменные.
|
|
|
Можно заключить, что при недостатке субстрата скорость ферментативной реакции зависит как от концентрации субстрата, так и от концентрации фермента.
Следует помнить, однако, что в большинстве ферментативных реакций две, а иногда и более различных молекул субстратов вступают в связь с ферментом и участвуют в этой реакции. Например, в реакции, катализируемой гексокиназой, АТФ и глюкоза являются молекулами-субстратами, а АДФ и глюкоза-6-фосфат являются продуктами этой реакции. Ферментативные реакции с участием двух субстратов обычно осуществляют перенос атома или функциональной группы от одного субстрата на другой.
11. Зависимость скорость реакции от концентрации субстрата.
В процессе ферментативной реакции фермент (Е) взаимодействует с субстратом (S), в результате образуется фермент-субстратный комплекс, который затем распадается с высвобождением фермента и продукта (Р) реакции
Скорость ферментативной реакции зависит от многих факторов: от концентрации субстрата и фермента, температуры, рН среды, наличия различных регуляторных веществ, способных увеличивать или снижать активность ферментов.
|
|
|
Рассмотрим влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции (рис. 30.). При низких концентрациях субстрата скорость прямо пропорциональна его концентрации, далее с ростом концентрации скорость реакции увеличивается медленнее, а при очень высоких концентрациях субстрата скорость практически не зависит от его концентрации и достигает своего максимального значения (Vmax). При таких концентрациях субстрата все молекулы фермента находятся в составе фермент-субстратного комплекса, и достигается полное насыщение активных центров фермента, именно поэтому скорость реакции в этом случае практически не зависит от концентрации субстрата.
График зависимости активности фермента от концентрации субстрата описывается уравнением Михаэлиса – Ментен
где v – скорость ферментативной реакции; [S] – концентрация субстрата; KM – константа Михаэлиса.
Рассмотрим физический смысл константы Михаэлиса. При условии, что v = ½ Vmax, получаем KM = [S]. Таким образом, константа Михаэлиса равна концентрации субстрата, при которой скорость реакции равна половине максимальной.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 2805; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!