Биологический каталог




Ферменты. Том 1

Автор М.Диксон, Э.Уэбб

>(4.294) (4.288)

(4.293) (4.289) (4.294) (4.288) (4.293) (4.289)

(4.294) (4.288)

(4.293)

AGf = = -AGb

AHlb

AH*lb AG ib

AG*lb АНФ AH'2b

AG2b AG\b AH3b

AH*sb AGsb

AG'

sb

По равновесию суммарной реакции По влиянию Т на k-i/k+з

= l/Ksb

По влиянию Т

на k-з По величине

= 1/Ksb

По величине По влиянию

На k-2/k+2

По влиянию

на k-2 По величине

k-l\k+2

По величине

По влиянию Т на fe_i/fe+i =

= Ksf

По влиянию Т на

По величине k-i/k+i =

= Ksf

По величине

(4.288)

(4.289)

(4.294) (4 288)

(4.293) (4.289) (4.294) (4.288) (4.293) (4.289)

(4.294) (4.288)

(4.293)

'> Величины, относящиеся к прямой и обратой реакциям, отмечены индексами fab соответственно Константы скорости пронумерованы согласно следующей схеме.

E + S

ES

+2

-> EZ

E + Z.

-1 -2 -S

. Для каждой соответствующей пары величин АН и AG изменение AS можно определить из уравнений (4.290) и (4.292). Следует отметить, что A#if = —АНзь, Д#2?=—АН2ь, AH3f = —AHib. Аналогичные соотношения справедливы и для соотношения между величинами АН.

AHlf + AH2f + AH3f = AHr, AH*lf-AHlf = AH*3b; AH*2f-AH2f = AH*2b:

AHlb + AH2b + AH3b =r AHb AH*lb-AHlb = AH*3f АН*2Ъ-АН2Ь = АН*г! AH*3b-AH3b = AH*lf AH*lf + AH'2f + AH*3/ - &H'lb - AH*2b - AH*3b = ЛЯ, (AHlf + ЛЯ'2/) _ (AHlb + AH*2b) = AHf Аналогичные соотношения справедливы также для величин AG и AS.

АН*

¦AH3l = AH*lb; Глава 4

значение результатов оказывается сомнительным, как это будет видно из последующего изложения.

Рассматривая вначале вопрос о Км, отметим, что характер влияния температуры зависит от значений Км, как это уже подробно обсуждалось ранее в настоящей главе. В двух крайних случаях положение достаточно просто. В одном из них, когда Км = Ks=k-\/k+\, измерения позволяют определить истинную константу равновесия и следует пользоваться уравнениями (4.288) и (4.289), дающими свободную энергию, теплоту и [из уравнения (4 290)] энтропию реакции связывания фермента с субстратом (т. е AG\;, AH\f и ASif). В другом крайнем случае, когда KM = k+2/k+\, мы имеем дело с отношением констант скорости двух последовательных реакций, так что график зависимости рКм от 1/Г дает нам разность между теплотами активации процессов образования и распада комплекса (т. е. A#*2f—AH*if). Для того чтобы определить АН*ц, необходимо знать AH*2f, а эту величину можно определить по влиянию изменения температуры на V. Другой метод определения AH*\f и AG*\f (а следовательно, и А5*ц) состоит в измерении константы скорости реакции при низкой концентрации субстрата, когда течение реакции подчиняется уравнению первого порядка в отношении концентрации субстрата с константой скорости к+2в/Км. (с. 104—105), которая в рассматриваемом случае равна k+\e. Следует отметить, что в случае применимости теории Михаэлиса получают величины, относящиеся к процессу соединения фермента с субстратом в целом, тогда как в случае применимости теории Бриггса—Холдейна определяют величины активации (т. е. величины со звездочкой) для процесса соединения фермента с субстратом.

В промежуточном случае, когда Км является функцией трех констант скорости, положение становится сложным и величины "АН", полученные путем построения графика зависимости рКм от 1/Г, будут сложными функциями ДЯц, AH*\fr A#*2f и трех констант скорости. Мы полагаем, что для интерпретации таких данных пока еще не существует надлежащего метода. По всей вероятности, некоторые из приводящихся в литературе величин теплот образования комплексов ES относятся именно к этой категории.

Рассматривая теперь вопрос о влиянии температуры на V, следует отметить, что V пропорциональна k+2 только в том случае, если в реакции участвует один промежуточный комплекс; фактически же во многих случаях имеются два или больше комплексов. V, подобно Км, оказывается при этом сложной функцией нескольких констант скорости, включая константы диссоциации продукта из комплекса с ферментом. Если V зависит только от k+2, то AЯ*2f можно определить графически по зависимости lg V от 1/Г [уравнение (4.294)]. В таком случае,

Кинетика действия ферментов если только известна концентрация фермента, что дает абсолютную величину k+2, AG*2f можно определить по уравнению (4.293), a-A5*2f — по уравнению (4.292) Если же V — сложная функция, то «кажущиеся» величины 'ДЯ*' и 'AG*' также будут сложными функциями и их будет трудно интерпретировать без знания величин отдельных констант. В частном случае, когда V/e близко к той константе скорости,» которая характеризует стадию, лимитирующую скорость суммарной реакции, определенные графически величины будут относиться именно к этой стадии. Если отдельные стадии реакции характеризуются разными температурными коэффициентами, то возможно, что при разных значениях температуры лимитировать скорость суммарной реакции будут различные стадии; в таком случае между lg V и 1/7 не будет существовать линейной зависимости.

Для получения достоверных величин энергии активации Е, определяемых графически по уравнению Аррениуса, следует убедиться в том, что при каждом значении температуры была определена истинная величина V. Так как в общем случае Км зависит от температуры, то не следует полагать, что концентрация субстрата, которая насыщает фермент при одной температуре, будет насыщать его также при других значениях температуры. В идеальном случае V следует определять путем экстраполяции кривой, описываемой уравнением Лайнуивера— Бэрка или другим подходящим уравнением, при каждом данном значении температуры. Пренебрежение этим правилом неоднократно приводило к значительным ошибкам, на что указывает в своей работе Гибсон [1555]. Он отмечает, что если скорости измеряют, как обычно, при одной и той же концентрации субстрата, но при различных значениях температуры, то

ДЯ*2/ -AH^jf^ AH'it АЯ,'. (4.298)

В этом уравнении AH*f2f — «кажущаяся» теплота активации (без внесения поправки на изменение величины Км), найденная яри постоянной концентрации субстрата и при допущении, что измеренная скорость равна V; АН'lf ¦— «кажущаяся» теплота связывания фермента с субстратом, полученная по данным о зависимости Км от температуры.' Если величина а становится достаточно большой, то рассматриваемой поправкой можно пренебречь; так же можно поступить и в том случае, когда АЯ if мало. Гибсон приводит ряд примеров из литературы, в которых подобная ошибка оказывается весьма существенной и в некоторых случаях достигает, вероятно, нескольких тысяч калорий.

В разд. В было показано, что и У, и Км зависят от ионизации групп в активном центре фермента. Если эти группы характеризуются значительными теплотами ионизации, то ионное Глава 4

состояние системы будет существенно зависеть от температуры и это будет оказывать влияние на скорость реакций. Например, кривая зависимости рН-активность может изменяться при изменении температуры, в результате чего может сдвинуться значение оптимума рН; иногда изменяется и влияние рН на сродство фермента к субстрату, так что при изменении температуры и прежнем значении рН концентрация субстрата может оказаться уже недостаточной для насыщения фермента. Если не учитывать такого рода изменений, то это приведет к дальнейшим ошибкам при вычислении величин, приведенных в табл. 4.11.

Когда все указанные трудности будут успешно преодолены, мы получим возможность по данным измерений Км и V при различных значениях температуры определить все величины, приведенные на рис. 4.61, за исключением тех, которые зависят от уровней энергии ES* и EZ* (ср. с данными для фума-ратгидратазы на рис. 4.66).

Влияние температуры на ферментативные реакции принято выражать с помощью температурного коэффициента Qio, показывающего, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10°. Из уравнения (4.295) легко показать, что

Е= RT2\^Ql0 . (4.299)

Температурный коэффициент ферментативных реакций обычно лежит в пределах 1—2. Для всех каталитических процессов характерно, что температурный коэффициент катализируемой реакции оказывается ниже, чем температурный коэффициент той же самой реакции, протекающей без участия катализатора. Величина Qio для ферментативных реакций ниже, чем для реакций с неорганическими катализаторами, например с ионами водорода. Так как большинство реакций, катализируемых ферментами, не протекает с измеримой скоростью в отсутствие фермента, то их температурные коэффициенты в отсутствие фермента неизвестны.

Когда одну и ту же реакцию катализируют несколько ферментов, для каждого из них характерна своя величина энергии активации. Если же один фермент действует на несколько субстратов, то часто энергия активации оказывается одинаковой во всех случаях. Таким образом, величина энергии активации, по-видимому, более характерна для фермента, нежели для субстрата. Это можно проиллюстрировать данными, приведенными ниже [4314].

График зависимости скорости реакции от 1/Г не всегда представляет собой прямую. В ряде сл

страница 55
< 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
(10.12.2018)