Механизм действия ферментов и ферментативная кинетика. Уравнения Михаэлиса-Ментен и Лайнуивера-Бэрка

Теории взаимодействия субстрата и активного центра фермента

Э. Фишер. «Ключ-замок»: активный центр фермента строго соответствует конфигурации субстрата и не изменяется при его присоединении. Недостаток теории – жесткость структуры.

Теория Фишера

Теория Кошланда. Теория вынужденного индуцированного соответствия субстрата и активного центра фермента, или теория гибких, эластичных групп активного центра. Теория Кошланда предполагает:

• изменение конформации как субстрата, так и фермента;

• комплиметарность субстрата и фермента;

• электростатическое соответствие, обусловленное временем действия противоположно заряженных групп субстрата и активного центра фермента.

  

  Теория Кошланда

Михаэлис, Ментен (1913 г.) изучали влияние концентрации субстрата на активность фермента (на скорость ферментативных реакций, при постоянной концентрации фермента).

Исследование влияния концентрации субстрата на активность фермента позволило во многом объяснить механизм действия фермента. При постоянной концентрации фермента начальная скорость реакции растет пропорционально увеличению концентрации субстрата (реакция первого порядка для низких концентраций субстрата).

При высоких концентрациях скорость реакции достигает своего максимального значения (Vmax) и не зависит от концентрации субстрата (реакция нулевого порядка).

Эта кривая описывается уравнением Михаэлиса-Ментен:

Км — это константа Михаэлиса. Она численно равна той концентрации субстрата, при которой скорость реакции составляет половину от максимального значения. С помощью Км можно характеризовать сродство данного фермента к данному субстрату. Чем меньше Км, тем больше сродство фермента к данному субстрату. Если Км высока, то это означает, что сродство фермента к такому субстрату низкое и реакция при небольших концентрациях субстрата протекает неэффективно. Если V=1/2Vmax, то Km=[S], концентрация субстрата ммоль/л.

Определение Vmax и Km в координатах Лайнуивера-Берка, или координатах двойных обратных велечин. Линия отсекает точечные значения Km и Vmax, соответственно на осях обсцисс и ординат. На графике Лайнуивера-Берка – это прямая линия.

Уравнение Лайнуивера-Бэрка