УРАВНЕНИЕ МИХАЭЛИСА – МЕНТЕН

Концентрация субстрата оказывает огромное влияние на скорость реакций, катализируемых ферментами.

В 1913 г. Л.Михаэлис и М.Ментен, изучая ферментативную активность жидкостей, установили, что если в растворе содержится избыток субстрата и постоянное количество фермента, то кинетика реакции выглядит следующим образом:

насыщение фермента субстратом

На графике показано влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции. При низкой концентрации субстрата скорость реакции возрастает пропорционально концентрации субстрата. С повышением концентрации субстрата пропорция нарушается. Наступает момент, когда скорость реакции перестает зависеть от концентрации субстрата, происходит насыщение фермента субстратом. При этих условиях (при высокой концентрации субстрата) скорость реакции зависит только от концентрации фермента.

Михаэлис и Ментен создали общую теорию действия ферментов, согласно которой в основе ферментативной реакции лежит образование фермент-субстратного комплекса. Характерная форма кривой насыщения фермента субстратом может быть выражена математическим уравнением Михаэлиса- Ментен:

Vmax [S]

V_o=

Km + [S]

где, V_o-начальная скорость при концентрации субстрата [S];

Vmax - максимальная скорость;

Km- константа Михаэлиса- Ментен численно равна концентрации субстрата, при которой скорость реакции составляет половину максимальной.

Единицы активности:
Е (станд. ед) - количество Ф., которое превращает 1 мкМоль субстрата за 1 мин.

КАТАЛ - кол-во Ф., превращающее субстрат со скоростью 1 Моль/сек.

1 КАТАЛ = 60 000 000 Е.

Факторы, определяющие каталитическую активность ферментов.

Ферменты повышают скорости катализируемых ими реакций в 10⁸-10²⁰ раз. Как ферментам удается проявлять такую высокую каталитическую активность? Существуют 4 основных фактора, определяющих способность ферментов ускорять химические реакции:

1. сближение и ориентация. Фермент способен связывать молекулу субстрата таким образом, что атакуемая ферментом связь оказывается расположенной в близости от каталитической группы и правильно ориентированной по отношению к ней;

2. напряжение и деформация – индуцированное соответствие. Присоединение субстрата может вызывать конформационные изменения в молекуле фермента, которые приводят к напряжению структуры активного центра, а также несколько деформируют связанный субстрат. При этом возникает так называемое индуцированное соответствие фермента субстрату;

3. общий кислотно-основной катализ. В активном центре фермента могут находиться группы специфических аминокислотных остатков, которые являются хорошими донорами или акцепторами протонов. Такие группы представляют собой мощные катализаторы многих органических реакций, протекающих в водных системах;

4. ковалентный катализ. Некоторые ферменты реагируют со своими субстратами, образуя очень нестабильные, ковалентно связанные фермент-субстратные комплексы, из которых в ходе последующей реакции образуются продукты реакции, причем значительно быстрее, чем в случае некатализируемых реакций.