Теоретичний вступ

Тема: Кінетика ферментативних реакцій типу Міхаеліса – Ментен

Мета: Навчитись користуватись програмою "KINETICS" для обчислення максимальної швидкості ферментативної реакції та константи Міхаеліса.

Теоретичний вступ

Розглянемо реакцію взаємодії ферменту E із субстратом S з утворенням короткоживучо­го фермент-субстратного комплексу ES:

k₁ k₂

E'+S ES→E'+P

k _{– 1}

E' – вільний фермент.

Загальна концентрація ферменту:

[E]=[E']+[ES]

[E']=[E]–[ES] (1)

Кінетичне рівняння для швидкості утворення і розпаду фермент-субстратного комплексу ES:

k₁ – константа швидкості перетворення E'+S→ES,

k _–1 – константа швидкості перетворення ES→E',

k₂ – константа швидкості перетворення ES→P.

Після запуску ферментативної реакції деякий час концентрація фермент-субстратного комплексу ES залишається сталою (стаціонарний стан), тому і:

k₁·[E'][S]–(k _–1+k₂)·[ES]=0

Підставивши сюди (1), одержимо вираз для концентрації фермент-субстратного комплексу у стаціонарному стані в залежності від концентрації субстрату:

де – константа Міхаеліса.

Швидкість ферментативної реакції:

Максимально можлива концентрація фермент-субстратного комплексу рівна концентрації фер­менту: [ES]_max=[E]. Отже, максимальна швидкість реакції:

v_max=k₂[E]

Таким чином одержуємо рівняння Міхаеліса – Ментен:

Графічна залежність швидкості ферментативної реакції від концентрації субстрату показана на рисунку.

При малій концентрації субстрату [S] швидкість реакції і ми маємо реакцію 1-го порядку. При високій концент­рації субстрату [S] швидкість реакції прямує до максимальної: v→v_max=const і ми маємо реакцію 0-го порядку. Отже, при зростанні концентрації субстрату порядок даної реакції поступово змінюється від 1 до 0.

З рівняння Міхаеліса – Ментен легко одержати лінійну за­лежність між оберненою швидкістю ферментативної реакції та оберненою концентрацією субстрату:

Графік цієї залежності – лінійний – графік Лайнуївера – Берка. З графіка легко одержати величини v_max і K_M.