Анализ уравнения Михаэлиса-Ментена 1. Если концентрация субстрата в реакции низкая, т. е. [S] << Кs, то уравнение имеет вид Vбиохим.р. = Vmax [S] I КS При низких концентрациях субстрата скорость биохимической реакции прямо пропорциональна [S] и описывается уравнением первого порядка. 2. При высоких концентрациях субстрата, т. е. если [S] >> Кs, величиной К можно пренебречь, тогда Vбиохим.р. = Vmax [S] / [S]. где Vбиохим.р. = Vmax – уравнение нулевого порядка. Уравнение Михаэлиса-Ментена было преобразовано Лайнуивером и Берком по методу двойных обратных величин: если имеется равенство между двумя величинами, то и обратные величины тоже равны: 1/V = (1/V) / (KS + [S]) / [S] – уравнение Михаэлиса - Ментена.  – уравнение Лайнуивера - Берка. Уравнение Михаэлиса-Ментена, где КS = К-1/K+1, носит ограниченный характер, так как учитывает только первый период процесса K+1 Е + S ↔ ЕS K-1 и не учитывает второй K+2 ЕS ↔ Е+ Р. K-2 Оно справедливо лишь для коротких сроков действия ферментов, когда наблюдается избыток субстрата и малый выход продукта реакции. K+1 K+2 Д. Холдейн и Д. Бриггс для механизма Е + S ↔ ЕS ↔ Е + Р K-1 K-2 вывели улучшенное уравнение Михаэлиса- Ментена: , где Кm = К-1 + К+2 / К+1 – константа Михаэлиса. Константа Михаэлиса Кm является важной характеристикой фермента, которая определяет его сродство к субстрату: Кm = Кs + К+2 / К+1, Так как Кs = К-1 / К+1, то Кm > Кs, на величину К+2 / К+1. Константу Михаэлиса выражают в молях на литр (моль/л). Физический смысл константы Михаэлиса Если V = 1/2V, то Кm = [S]. Константа Михаэлиса равна концентрации субстрата (S), при которой наблюдается скорость реакции, равная 1/2 максимальной скорости (моль/л). 5.4. Методы графического определения константы Михаэлиса Графическое изображение константы Михаэлиса выглядит следующим образом:  На графике по оси абсцисс откладывают концентрацию субстрата, по оси ординат – скорость реакции V, причем V – максимальная скорость, а V/2 – половина максимальной скорости. Отрезок на оси абсцисс – Кm. Кроме того, используется графический способ определения константы Михаэлиса по методу двойных обратных величин Лайнуивера и Берка.  Уравнение Лайнуивера – Берка имеет вид: 1/V = (Km /V) (1/S) (1/V) Это уравнение изображено на графике прямой линией у = ах + b. По оси абсцисс откладывают 1/[S], по оси ординат – 1/V. Наклон полученной прямой равен Кm/V, отрезок, отсекаемый прямой от оси ординат – 1/V.Если полученную прямую продолжить за ось ординат, то она отсечет от оси абсцисс отрезок, равный обратной величине константы Михаэлиса – 1/Кm. Определить значение константы Михаэлиса можно также по графику Иди-Хофсти:  Количественная характеристика активности фермента В настоящее время используют две единицы ферментативной активности: стандартная единица U (или единица активности) и катал. Единица активности U фермента – это такое его количество, которое при определенных условиях катализирует превращение 1 мкмоль субстрата в 1 мин, или, если атаке подвергается более чем одна связь в молекуле субстрата, 1 мк-экв (группы) в 1 мин.  Катал (кат) – это каталитическая активность фермента, которая увеличивает скорость реакции на 1 моль/с в определенной тест-системе. В обоих случаях строго оговариваются условия, т. е. температура, рН, концентрация субстрата. Удельную активность фермента определяют путем деления числа единиц ферментативной активности на массу белка или ткани (в г или мг). Молярную активность фермента определяют путем деления числа единиц ферментативной активности в образце на массу фермента, выраженную в микромолях (для очищенных ферментов): ;  |