Tag Archives: кінетика ензиматичних реакцій

Врахування внеску хімічного (неензиматичного) перетворення субстрату в загальний механізм ензиматичної реакції

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

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

Отримано: 13 вересня 2018; Затверджено: 13 грудня 2018

Під час проведення досліджень ензиматичних реакцій необхідно враховувати внесок хімічного перетворення субстрату на продукт, яке відбувається разом з ензиматичним перетворенням. Зазвичай вважають, що різниця концентрацій продукту, що утворився в присутності ензиму та за його відсутності (впродовж одного й того ж інтервалу часу), є концентрацією продукту, що утворився безпосередньо в ензиматичній реакції, тобто, що існує адитивність концентрацій продукту реакції в кожний момент часу. У цій статті проаналізовано коли існує адитивність і як правильно враховувати внесок некаталітичного перетворення субстрату під час проведення досліджень ензиматичних реак­цій. Показано, що адитивність концентрацій продукту і початкових швидкостей існує лише в період, коли спостерігається лінійне зростання концентрації продукту в часі. Чим довше перебігає реакція, тим більше порушується адитивність. В умовах рівноваги адитивність рівноважних концентрацій продукту відсутня, проте в умовах детального балансу рівноважна концентрація продукту узагальненої реакції, що включає ензиматичне і хімічне перетворення субстрату, одночасно є також і рівноважною концентрацією продукту ензиматичного перетворення.

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.