Tag Archives: гранична швидкість

Про істинні та уявні константи міхаеліса в ензимології. І. Ознаки відмінності

С. О. Карахім

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: laserlab@biochem.kiev.ua

Розглянуті відмінності між істинними та уявними константами швидкості і константами Міхаеліса. Істинними є константи швидкості елементарних стадій реальних механізмів і можуть бути визначені тільки для надійно встановленого механізму, для якого отримане рівняння початкової швидкості, з якого випливає фізичний зміст цих констант і яке дозволяє знайти спосіб їх розрахунку. Істинна константа Міхаеліса Km виражається рівнянням Km = (k-1 + k2)/k1. Значення істинних констант не залежать від концентрацій реактантів, активаторів, інгібіторів, сторонніх речовин та pH.
Уявні константи швидкості – це такі константи швидкості складної реакції, які визначаються при описанні її рівнянням простої реакції. Вони можуть бути функціями декількох істинних констант швидкості та/або концентрацій реагуючих речовин і не мають чіткого фізичного змісту, забезпечуючи лише формальний зв’язок між швидкістю реакції та концентрацією реактанту незалежно від досліджуваного механізму. Константа Міхаеліса, розрахована на основі половини граничної швидкості, є уявною константою.

Про істинні та уявні константи Міхаеліса в ензимології. III. Чи існує лінійна залежність між уявною константою Міхаеліса та граничною швидкістю та чи можна з її допомогою визначати величину субстратної константи?

С. О. Карахім

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: laserlab@biochem.kiev.ua

В статті наведено критичний аналіз методу Слейтера–Боннера, який застосовується для графічного визначення субстратної константи (Ks) за лінійною залежністю уявної константи Міхаеліса (Kmapp) від граничної швидкості (Vapp) ензиматичних реакцій, що відбуваються за участю активаторів. Показано, що, хоча формально можна записати механізми таких реакцій у вигляді схеми, аналогічній моделі Міхаеліса–Ментен, і знайти взаємозв’язок Kmapp і Vapp у вигляді рівняння Kmapp = Ks + Vapp/k1[E]0 (де [E]0 – загальна концентрація ензиму, а k1 – константа швидкості утворення ензим-субстратного комплексу з вільних ензиму та субстрату), з допомогою якого розраховувати Ks та індивідуальні константи швидкості (k1, k-1), проте це неправильно і застосовувати такий підхід для дослідження всіх реакцій з участю активаторів не можна. Наведене рівняння в загальному випадку не дотримується, воно може виконуватись лише для деяких механізмів або у разі сприятливих співвідношень кінетичних параметрів ензиматичних реакцій.

Про істинні та уявні константи Міхаеліса в ензимології. II. Чи виконується рівняння K(m)(app) = K(s) + k(cat)/k(1) для ензиматичних реакцій з участю активаторів?

С. О. Карахім

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: laserlab@biochem.kiev.ua

Стаття присвячена аналізу рівняння для уявної константи Міхаеліса Kmapp ензиматичних реакцій, що відбуваються за участю активаторів, вираженого через субстратну константу Ks і константу швидкості розпаду ензим-субстратного комплексу kcat. Показано, що, хоча формально можна записати механізми таких реакцій у вигляді схеми, аналогічної моделі Міхаеліса–Ментен, та отримати вираз для уявної константи Міхаеліса у вигляді рівняння Kmapp = Kskcat/k1, проте використовувати такий підхід для дослідження всіх реакцій з участю активаторів не можна. Наведене рівняння в загальному випадку не дотримується, воно може виконуватись лише для деяких механізмів або за певних співвідношень кінетичних параметрів ензиматичних реакцій.

Математичне моделювання кальцієвого гомеостазу в гладеньком’язових клітинах в умовах модуляції активності кальцієвої помпи плазматичної мембрани

С. О. Карахім, В. Ф. Горчев, П. Ф. Жук, С. О. Костерін

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: laserlab@biochem.kiev.ua; kinet@biochem.kiev.ua

Методом комп’ютерного моделювання досліджено математичну модель внутрішньоклітинного кальцієвого гомеостазу в гладеньком’язових клітинах. Показано, що збільшення граничної швидкості (VmPM) або зменшення константи Міхаеліса (KmPM) кальцієвої помпи плазматичної мембрани (PMCA) призводить до зниження концентрації Ca2+ в цитозолі і саркоплазматичному ретикулумі (SR); незначне зменшення VmPM або збільшення KmPM спричинює поступове підвищення концентрації Ca2+ в цитозолі за рахунок повільного базального потоку (ПБП), оскільки не відбувається масованого викиду Ca2+ з SR; у разі подальшого зменшення VmPM або збільшення KmPM починається процес Ca2+-індукованого викиду Ca2+ з SR і система переходить в коливальний режим; у разі досягнення певного низького рівня VmPM чи високого рівня KmPM, періодичні коливання концентрації Ca2+ в цитозолі припиняються, залишається тільки одне перше коливання, після якого поступово встановлюється новий рівень концентрації цитозольного Ca2+, набагато вищий, ніж у вихідному базальному стані (ВБС); чутливість міоцитів зі зниженою VmPM чи збільшеною KmPM до дії агоніста підвищується, а міоцитів зі збільшеною VmPM чи зі зменшеною KmPM – знижується. У випадку зміни параметрів PMCA (VmPM чи KmPM) пасивний потік Ca2+ в цитозоль із позаклітинного простору залишається практично незмінним (і рівним за величиною ПБП) впродовж всього процесу, а початкова швидкість роботи РМCA в новому рівноважному стані (НРС) практично дорівнює початковій швидкості у ВБС: це дозволяє розраховувати нове значення VmPM  або KmPM за величиною концентрації Ca2+ в цитозолі в НРС.