Tag Archives: рівняння Міхаеліса–Ментен

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.

Вплив Са(2+) на кінетичні параметри дихання мітохондрій in situ ацинарних панкреацитів

Б. О. Манько, В. В. Манько

Львівський національний університет імені Івана Франка,Україна;
e-mail: mankobo@gmail.com

Досліджено залежність швидкості дихання пермеабілізованих ацинарних панкреацитів щурів від концентрації у середовищі субстратів окислення і від вмісту за різних [Са2+] – 10-8–10-6 М. Панкреацити пермеабілізували дигітоніном у розрахунку 50 мкг на 1 млн. клітин. Швидкість дихання визначали полярографічним методом із використанням електрода Кларка за окислення сукцинату, а також пірувату чи глутамату в присутності малату. Параметри рівняння Міхаеліса–Ментен розраховували методом Корніш-Боудена або з використанням координат Іді–Гофсті, а параметри рівняння Хілла – координат {v; v/[S]h}. У досліджуваному діапазоні [Сa2+] кінетична залежність дихання за окислення пірувату описується рівнянням Міхаеліса–Ментен, а за окислення сукцинату чи глутамату – рівнянням Хілла з h = 1,11–1,43 та 0,50–0,85 відповідно. Уявна константа напівактивації дихання (K0,5) не зазнавала істотних змін у досліджуваному діапазоні [Ca2+] і становила за 10-7 М Са2+ для сукцинату 0,90 ± 0,06 мМ, пірувату – 0,096 ± 0,007 мМ, глутамату – 0,34 ± 0,03 мМ. Максимальна швидкість дихання Vmax за окислення пірувату зросла від 0,077 ± 0,002 до 0,119 ± 0,002 і 0,140 ± 0,002 нмоль О2/(с·млн. клітин) внаслідок підвищення [Ca2+] від 10-7 до 5·10-7 чи 10-6 М відповідно. Ca2+ істотно не впливає на Vmax за окислення сукцинату чи глутамату. Отже, підвищення [Ca2+] стимулює дихання мітохондрій ацинарних панкреацитів in situ за окислення екзогенного пірувату (очевидно внаслідок активації піруватдегідрогенази), але не сукцинату чи глутамату.