ные значения К для оольшинства ферментативных реакций с участием одного субстрата обычно в пределах 1СГ2—1СГ5 М.

1

V Наклон

Рис. 4.14. График Ляйнуивера-Бэрка.

Для более удобного графического представления экспериментальных данных Г. Лайнуивер и Д. Бэрк преобразовали уравнение Бриггса—Хол-дейна по методу двойных обратных величин исходя из того принципа, что если существует равенство между двумя какими-либо величинами, то и обратные величины также будут равны. В частности, если

у - :s~\ 1 к s

то

К , - S V S

или

1 К,

то после преобразов ания получаем уравнение:

1 К 1

Г V,..'. \'Г _~'

которое получило название уравнения Лайнуивера-Бэрка. Это уравнение прямой линии: у = ах + Ь. Если теперь в соответствии с этим уравнением построить график в координатах 1/v (у) от Af[S\ (х), то получим прямую линию (рис. 4.14), тангенс угла наклона который будет равен величине KJV^ отрезок, отсекаемый прямой от оси ординат, представляет собой l/Vw (обратная величина максимальной скорости). Если продолжить прямую линию за ось ординат, тогда на абсциссе отсекается отрезок, схютветствующий обратной величине константы Михаэлиса — (см. рис. 4.14). Таким образом, величину можно вычислить из данных наклона прямой и длины отрезка, отсекаемого от оси ординат, или из длины отрезка, отсекаемого от оси абсцисс в области отрицательньгх значений.

Следует подчеркнуть, что значения VM, как и величину J^, более точно, чем по графику, построенному в прямых координатах, можно определить по графику, построенному по методу двойных обратных величин. Поэтому данный метод нашел широкое применение в современной этимологии Предложены также аналогичные графические способы определения и Vmax в координатах зависимости v от v/[S] и [S]/v от [S].

Следует отметить некоторые ограничения применения уравнения Михаэлиса - Ментен, обусловленные множе ственными формами ферментов и аллостерической природой фермента. В этом случае график зависимости начальной скорости реакции от концентрации субстрата (кинетическая

Рис 4.15. Сигмоидная кинетическая кривая насыщения субстратом.

И

кривая) имеет же гтшерболическую форму, а ситоидный характер (рис. 4.15) наподобие кривой насьпцения гемоглобина кислородом. Это означает, что связывание одной молекулы субстрата в одном каталитическом центре повышает связывание субстрата с другим центром, т.е. имеет место кооперативное взаимодействие, как и в случае присоединения кислорода к 4 су&единицам гемоглобина. Для оценки концентрации субстрата, при которой скорость реакции составляет половину максимальной, в условиях сигмоидного характера кинетической кривой обычно применяют преобразованное уравнение Хилла:

где Ж*—константа ассониации; п — число субстратсвязывающих центров.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ

К ферментам применимы три основных критерия, характерных и для неорганических катализаторов. В частности, они остаются неизмененными после реакции*, т.е. освобождаясь, могут вновь реагировать с новыми молекулами субстрата (хотя нельзя исключить побочных влияний условий среды на активность фермента). Ферменты способны оказывать действие в ничтожно малых концентрациях (например, одна молекула фермента реннина, содержащегося в слизистой оболочке желудка теленка, створаживает около Ш молекул казеиногена молока за 10 мин при температуре 37*С). Наличие либо отсутствие фермента или любого другого катализатора не оказывает влияния на величину константы равновесия и свободной энергии (AG). Катализаторы лишь повышают скорость, с которой система приближается к термодинамическому равновесию, не сдвигая точки равновесия. Химические реакции с высокой константой равновесия и отрицательной величиной AG принято называть экзеproническими. Реакции с низкой константой равновесия и соответственно положительной величиной AG (они обычно не протекают спонтанно) называются эндерго-ническими. Для начала и завершения этих реакций необходим приток

* Доказано, что некоторые ферменты в процессе химической реакции подвергаются модификации и даже рас паду под действием конечных продуктов реакции, а не освобождаются в неизмененном виде, как утверждал JL Михаэлис; типичный пример—цитохромы класса В450.

О

Ржи 4.16. Зависимость скорости катализируемой ферментом реакции от температуры.

а - повышение скорости реакции как функция температуры; б - снижение скорости реакции'как функция денатурации б ел ка -фер мента; стрелка ука зыв а ет

оптимум температуры.

энергии извне. В ж 11 в I >i х системах чкчергопические процессы обычно сопряжен и с эндергоппческими реакциями, обеспечивая последние необходимым количеством энергии.

Ферменты, являясь белками, обладают рядом характерных для этого класса органических соединений свойств, отличающихся от свойств неорганических катализаторов.

Термолабшнлосп. ферментов. Скорость химических реакций зависит от температуры, поэтому катализируемые <1>ерментамп реакции также чу нет витсл1>ны к ]вменениям температуры. Установлено, что скорость 6OJII> шинства биохимичес