Биологический каталог




Ферменты. Том 1

Автор М.Диксон, Э.Уэбб

&-2^-3 "Ь^+1^-2^-4 ~T~ ^+1^-2^+5 ~\~^-1^-3^+4 ~\~ ^-1^+4^+5» C9 — ^_i^+2^-3"T" &-i&+2&-4 "Ь ^-1^+2^+5 ~Ь ^-2^+3^-4 "T"^-2^+3^+5» C10 = ^+1^-2^+3~f"^-1^+2^+4 ~f" &+1&+3&-4 ~f"^+2^-3^+4 ~f" ^+3^+4^+5»

C12 ~ ^+2^+3^-4~\~ ^+2^+3^+5»

8 членов числителя:

-У- о- с- С-

к+,к+3к+4к45а26 к+гк+3к+4к^,а62 k_tk?2k+4ktiob к ?,k_2k+3k?5ab

"V N> <У- О

k-tk-3k+tk-5az k_2kt}k.4к_5bz к^,к^2к.4 k.sz к_,к^гк 3k_5z

32 члена знаменателя:

3 членов, оканчивающихся на Е:

/<^,/r_34t4a к_2к+3к^4Ь

k+3k+4k+sab

к-,к-2к-4

О

кчк^2к_3

S членов, оканчивающихся но ЕЛ

]\

к_гк,3к.5г

8 членов, оканчивающихся но ЕВ

k+1k+3k_4ob k^zktlk 4b2

k-,k,4k-5z k^3k_(k_sbz

k_1kt2k_ib к.к.Л^Л

О

k_,ki2k_3b k^2k+3k±5b2

8 членов, оканчивающихся на EXY k+1kt3k^,a2b hf2k+3k+(ab2

к-Л цк-*az

О

k_,k+2k+iab

к + fk „к + ,ob

\

к_Л+,к_г bz

Рнс. 4.21. Схема составления членов выражения для скорости реакции по методу Книга и Альтмана.

Кинетика действия ферментов С15 = &-1*-2&-5 + *-1*-4*-5 + *-2*-3*-5» C18 =*+3*+4*-5-

Применение метода Кинга и Альтмана для некоторых дру«-гих кинетических механизмов описано Плоумэном [3701]. Предложен ряд вариантов метода Кинга и Альтмана (Волькен-штейн и Гольдштейн [4922], Фромм [1450]), несколько упрощающих его применение. Райнер [3885] предложил простой путь решения кинетических уравнений с помощью детерминантов; составлен также ряд программ для вывода кинетических уравнений, описывающих поведение ферментных систем, с помощью ЭВМ [49, 1354, 2091, 2137].

Реакции с участием двух субстратов

Рассмотрим трансферазную реакцию

в ходе которой X переносится от А к В. Такая схема характерна для многих катализируемых ферментами реакций, в том числе окислительно-восстановительных и трансферазных. Реакция может идти по одному из нескольких путей; схема, иллюстрирующая большинство обычных путей, приведена на рис. 4.22.

При протекании реакции по механизму, представленному верхней частью схемы, субстраты не встречаются друг с другом-на поверхности фермента; в ходе реакции образуются комплекс X с ферментом и комплексы фермента либо с молекулой субстрата, либо с молекулой продукта. Такие комплексы называют двойными. Другой механизм, представленный остальной частью схемы, помимо двойных комплексов (ЕАХ, ЕВ, ЕВХ, ЕА) включает образование комплексов, в которых с ферментом связаны молекулы обоих субстратов. Такие комплексы называют тройными.

В случае механизма с образованием тройных комплексов субстраты могут связываться в любой последовательности, как показано на рис. 4.22; такой путь называют механизмом с не-

АХ + В

А + ВХ,

(4.83>

Рис. 4.22. Схема, иллюстрирующая возможные пути трансферазной реакции.

ЕАХВ

ЕАВХ

ЕВ Глава 4

упорядоченным присоединением субстратов или чаще просто неупорядоченным механизмом. В альтернативном случае, напротив, наблюдается упорядоченное присоединение субстратов, например связывание АХ всегда предшествует связыванию В:

Е я—*¦ ЕАХ т->~ ЕАХВ —*• ЕАВХ у—>- ЕА +=±- Е. (4.84)

Такой путь называют механизмом с упорядоченным присоединением субстратов или просто упорядоченным механизмом.

В рамках этих двух классов кинетических механизмов имеются различные варианты, и установить конкретный механизм часто позволяет исследование кинетики в стационарных условиях. Кинетика двухсубстратных реакций была детально проанализирована рядом авторов (Олберти [64, 465], Бекер и Малер [252], Клеланд [799, 803], Уонг и Хейнс [5149], Дальциль [956], Фромм [1449] и Фриден [1417]). К сожалению, в этих работах использовались разные обозначения кинетических констант, что затрудняет сопоставление результатов (см. с. 173). В данной книге используются обозначения, рекомендованные Международным биохимическим союзом, а кинетические уравнения представлены в той форме, в которой они даны Олберти [64]. Для реактантов, участвующих в полисубстратных реакциях, применена та же номенклатура, что и в работе Клеланда [799]. Так, в реакции A+B + C + ...=P + Q + R + ... Р — продукт, образующийся из A, Q — продукт, образующийся из В, и т. д., хотя, конечно, не всегда можно точно установить происхождение продукта. Кинетический анализ в этой и других главах проведен по методу Типтона [4750].

Уравнение скорости в стационарных условиях для двухсубстратных систем с неупорядоченным присоединением субстрата было выведено по методу Кинга и Альтмана. Для этого кажущегося простым механизма получаются более сложные кинетические уравнения, чем для других двухсубстратных систем; более подробно эта система будет рассмотрена позже.

Обычные кинетические механизмы двухсубстратных реакций типа

A + B^P + Q (4.85)

(за исключением случаев с неупорядоченным присоединением субстратов) приводят к уравнению скорости, имеющему вид (4.86). Константы, входящие в это уравнение, могут быть выражены через соответствующие константы скорости (в зависимости от конкретного кинетического механизма) (см. табл. 4.3).

V ,, 0?Ч

Кинетика действия ферментов Это уравнение сходно с уравнением для односубстратной системы; отличие состоит в том, что оно содержит константы для каждого из субстратов (КАм и Квм), а также член, включающий произведение констант Михаэлиса (Kas-Kbm). При фиксированной концентрации одного из субстратов, например В, зависимость скорости реакции от концентрации А представляется равнобочной гиперболой михаэлисова типа.

1 KsAK^+K*Ab' (4-8?)

В этом уравнении кажущаяся Км для А зависит от концентрации В.

При очень больших концентрациях В или А выражение упрощается и принимает вид

или

(4.89)

1 +

Эти уравнения, очевидно, идентичны уравнению Михаэлиса — Ментен для односубстратных реакций, и, следовательно, КАм можно определить как концентрацию А, при которой в условиях насыщающей концентрации В наблюдается скорость, равная половине максимальной; аналогичным образом можно определить и Квм. Другими словами, эти константы являются истинными константами Михаэлиса.

Можно показать, что константа Ksx-Kbm является произведением константы Михаэлиса и кажущейся константы диссоциации комплекса фермента с субстратом, который первым связывается с ферментом. Рассмотрим, например, реакцию с упорядоченным присоединением субстратов типа

к..

+i

ЕА +==ь ЕАВ —->- E-fP + Q. (4.90)

Скорость стадии, характеризующейся константой k+2, зависит от концентрации В, т. е. скорость реакции ЕА—vEAB определяется величиной k+ib. При Ь—>0 взаимодействие фермента с А будет стремиться к равновесному, следовательно, в этих условиях Км, каж для А будет стремиться к константе диссоциации комплекса ЕА (Ksx)- Видно также, что при Ь—й) уравнение (4.87)

9—2277 Глава 4

упрощается до

и, следовательно, кажущаяся константа Михаэлиса для А будет стремиться к постоянной величине KsA, входящей в произведение Ksa-Kbm Анализ показывает, что подобные соотношения справедливы и для неупорядоченного механизма в равновесных условиях.

Индивидуальные константы для систем, подчиняющихся уравнению (4 86), могут быть получены с помощью простой графической процедуры [1378] Используя выражение, обратное (4 86), и проведя некоторые преобразования, получаем

1 Км + b i 1+

v v а

-iT— (4-92)

Графики зависимости l/v от 1/а при ряде фиксированных концентраций В (их иногда называют первичными графиками) образуют серию прямых, которые пересекаются либо выше оси — 1/а, либо на ней, либо ниже, как показано на рис. 4.23. Алгебраические выражения для наклонов этих прямых и длин отрезков, отсекаемых ими на оси, приведены в табл. 4.1; из этих данных видно, что прямые, построенные в координатах {1/а; Ifv}, пересекают ось l/v в точках (1 + Квм/Ь)/У. Эти величины обратны максимальным скоростям (1/Vb) при фиксированных концентрациях второго субстрата. Таким образом можно получить ряд величин 1/Vb, и отложив их в зависимости от 1/Ь (вторичный график), построить прямую, соответствующую обратному уравнению (4 89), которая отсекает на горизонтальной оси отрезок —1//Свм. С помощью аналогичной процедуры, строя графики зависимости l/v от 1/Ь при разных а и получив вторичные графики для зависимости отсекаемых отрезков от 1/а, находят —1//САм.

Наклон первичного графика l/v—1/а равен (КАм.+ + KskKM.B/b)/V; вторичные графики зависимости этих наклонов, полученных при ряде концентраций В, от 1/Ь являются прямыми с наклоном /CSA/CMB/Vr. В результате можно найти Ksk.

Фриден [1417] показал, что для систем, подчиняющихся уравнению (4.86), первичные графики пересекаются в точке, которая соответствует концентрации /Cmb//Csa/Csb, если по оси абсцисс отложена величина 1/а, и /Cam//Ga/(mb, если по ней отложена величина 1/Ь; точка пересечения может лежать выше оси абсцисс, на ней или ниже этой оси. Для субстрата А, который

Кинетика действия ферментов ?торичные графики наклоны

О L О L

Ь а

Рис. 4 23. Первичные и вторичные графики для двухсубстратной системы.

страница 30
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88

Скачать книгу "Ферменты. Том 1" (3.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.11.2018)