Geum.ru

Кинетические закономерности ферментативных реакций

Дипломная работа - Химия

Другие дипломы по предмету Химия

ание называется конкурентным.

  • Ингибитор не конкурирует с субстратом за активный центр, так как присоединяется к другой части молекулы белка с образованием неактивных комплексов (EI и ESI), что приводит к снижению активности фермент но не изменяет его сродство к субстрату. Если достигается обратимость ингибирования, т.е. восстановление активности фермента под действием отличных от субстрата веществ, такое ингибирование называется неконкурентным.

    • З.Если при ингибировании по типу 2 образуется только один неактивный комплекс ESI (фермент- субстрат- ингибитор), имеет место бесконкурентное ингибирование.

    Реакция конкурентного ингибирования протекает по следующему механизму:

     

    (3.25)

    ( неактивный комплекс)(3.26)

     

    Величина, определяемая как

     

    ,(3.27)

     

    Называется константой ингибирования () или константой диссоциации комплекса EI.

    Для математического решения задачи используется следующие допущения:

    ) рассматривается, как и ранее начальный этап реакции, т.э. при , , т.э. ;

    ) поскольку >>, то ;

    ) как и ранее предполагается, что работает приближение квазистационарных концентраций, т.э. ;

    ) >>, т.э - начальная концентрация ингибитора.

    Скорость реакции определяется скоростью образования конечного продукта

    (3.28)

     

    В присутствии ингибитора уравнение материального баланса для фермента примет вид:

     

    (3.29)

     

    Используя (27) преобразуем выражение (29)

     

    ,(3.30)

     

    Для нахождения концентрации ES используем принцип стационарных концентраций:

     

    ,(3.31)

     

    откуда

     

    ,(3.32)

     

    Из соотношения (32) выражаем концентрацию фермента

     

    ,(3.33)

     

    Полученное выражение подставляем в уравнение (30), которое решаем относительно ;

     

    (3.34)

     

    Из (28) с учетом (34) можно получить выражение для начальной скорости реакции, ускоряемой ферментом в присутствии конкурентного ингибитора:

     

    ,(3.35)

    где ,(3.36)

     

    Эффективная константа, зависящая от и

    Сравнение уравнений Михаэлиса - Ментен (23) и (36) показывает, что начальная скорость реакции в присутствии ингибитора всегда меньше скорости реакции в его отсутствие. Предельные значения скорости в обоих случаях для больших концентраций субстрата одинаковы и равны:

     

    (3.37)

     

    Из выражения (36) можно получить соотношение для вычисления константы ингибирования:

    (3.38)

     

    Таким образом, для определения константы ингибирования кроме знания начальной концентрации ингибитора, необходимо найти эффективную константу реакции в присутствии ингибитора и константу Михаэлиса в его отсутствие.

    Графическую обработку результатов опытов удобно проводить в двойных обратных координатах ( координатах Лайнуивера - Берка).

     

    Рис. 3. Обработка экспериментальных данных ферментативной реакции, осложненной конкурентным ингибированием:

    1 - в отсутствие ингибитора;

    2-с ингибитором

     

    На рис.3 приведено графическое изображение опытных данных по изучению кинетики ферментативной реакции, осложненной конкурентным ингибированием.

    Обратная величина предельного значения скорости легко найдется графически по величине отрезка, отсекаемого прямой в двойных обратных координатах на оси ординат (на рис. 3 это отрезок ОА). Располагая значением предельной скорости реакции и определив величины угловых коэффициентов прямых в двойных обратных координатах, по формуле (24) можно определить величины константы Михаэлиса в отсутствие ингибитора (по линии 1) и эффективной константы реакции в присутствии ингибитора (по линии 2).

    Константу ингибирования находят по формуле (38) или графически, так как отношение тангенсов углов наклона прямых в точке пересечения с осью ординат равно

    Простейший механизм процесса при ферментативной реакции, осложненной неконкурентным ингибированием может быть представлен схемой

     

    (3.39)

    (3.40)

    (3.41)

     

    Здесь имеются две константы диссоциации комплексов

     

    иK=(3.42)

     

    Если оба комплекса неактивны, т.е. не дают продукта, а константы их диссоциации равны между собой: =К', то это равносильно дополнительному условию: ингибитор не мешает взаимодействию субстрата с ферментом, но уменьшает скорость реакции из-за неактивности образующихся комплексов на поверхности фермента.

    Решая задачу аналогично предыдущей, получаем выражение для начальной скорости реакции в следующем виде:

     

    ,(3.43)

     

    где - эффективная предельная скорость реакции, причем

     

    (3.44)

     

    Из выражения (43) видно, что при таком типе ингибирования изменяется предельная скорость процесса, а константа Михаэлиса остается постоянной. Из соотношения (44) можно получить выражение для константы ингибирования:

     

    ,(3.45)

     

    которое показывает, что константу ингибирования легко вычислить при известной начальной концентрации ингибитора, измеряя скорости реакции в отсутствие и в присутствии ингибитора.

    Обработка экспериментальных данных для неконкурентного ингибирования в двойных обратных координатах (рис.4) позволяет найти все параметры уравнения Михаэлиса: величина, обратная предельной скорости определяется по отрезку, отсекаемому на оси ординат прямой в опыте без ингибирования (на рис.4 это отрезок ОА1), величина, обратная эффективной предельной скорости находится по отрезку на о?/p>