Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
субстратов, который очень прочно связывается с ферментом. Рассмотренная
реакция катализируется ферментом, она происходит также при добавлении к
ферменту карнитина и бромаце-тил-СоА. В отсутствие второго субстрата
бромацетилкарнитин вызывает медленное необратимое ингибирование фермента
в результате реакции со специфическим остатком гистидина.
АКТИВАТОРЫ
• Данное соединение может ускорять катализируемую ферментом реакцию,
влияя либо на скорость реакции, либо на положение устанавливающегося
равновесия, либо на то и другое одновременно.
ВЛИЯНИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
В этом разделе будут рассмотрены только такие соединения, которые
обратимо взаимодействуют с компонентами ферментной системы, вызывая
увеличение скорости реакции. Системы, характеризующиеся кооперативной
кинетикой, мы рассмотрим в этой главе позднее. Если реакция протекает с
измеримой скоростью только в присутствии активатора (необходимый
активатор), то при выводе кинетических уравнений с активатором часто
оперируют как с субстратом, но с одной важной оговоркой: активатор не
изменяется в ходе реакции. Если же реакция протекает с измеримой
скоростью и в отсутствие активатора (несущественный активатор), то
кинетические уравнения выводят таким же образом, как в случае частичного
ингибирования.
Необходимые активаторы
Выше отмечалось, что соединение, которое, взаимодействуя с ферментом или
с одним из его комплексов, приводит к осуществлению реакции, может
рассматриваться как субстрат, который не подвергается превращению в ходе
реакции; следователь-
546
Глава 8
но, наблюдаемые эффекты могут быть описаны с помощью уравнений для
двухсубстратных реакций, приведенных в гл. 4. Активатор связывается либо
с ферментом, либо с фермент-субст-ратным комплексом, при этом связывание
может осуществляться как в равновесных, так и в стационарных условиях.
Такими активаторами часто (но, конечно, не всегда) являются ионы
металлов.
Если активатор связывается со свободным ферментом, то в случае
упорядоченного механизма реакция может быть представлена следующей
схемой:
ЕА
t
EAS
ЕАР,
(8.144)
где А - активатор, S и Р - субстрат и продукт соответственно. Такая
система обсуждалась на с. 137-139; было отмечено, что в том случае, когда
активатор, связавшись с ферментом, не покидает его во время всех
последующих циклов, между комплексом ЕА, с одной стороны, и свободными
ферментом и активатором, с другой, устанавливается равновесие; в этой
ситуации независимо от того, в каких условиях (равновесных или
стационарных) рассматривается кинетика процесса, уравнение скорости будет
иметь вид
V У (8.145)
1
Ks
Ам
КаК
as
1 ¦
К s Ам
1 +
4^)'
где Ка - константа диссоциации комплекса ЕА (активаторная константа). В
преобразованном виде уравнение (8.145) становится аналогичным уравнению
для конкурентного ингибирования (8.6); график зависимости \v от 1/s имеет
вид, представленный на рис. 8.21. Прямые, построенные при разных а,
пересека-
Рис. 8.21. График двойных обратных величин для системы, описываемой
уравнениями (8.144) и (8.145).
Ингибирование и активация ферментов
547
ются в точке, лежащей на оси l/v (более подробно см. об этом на с. 138).
Этот тип активации иногда называют "конкурентная активация", однако
данный термин нельзя назвать удачным. Как обсуждалось в гл. 4, графики
зависимости обратной скорости от обратной концентрации активатора при
разных концентрациях субстрата образуют семейство прямых, которые
пересекаются в точке, лежащей выше оси 1/а; вторичный график зависимости
наклонов этих прямых от 1/s является прямой, которая проходит через
начало координат. Вопросы, связанные с определением констант, входящих в
уравнение типа (8.145), подробно обсуждались в гл. 4.
Если активатор связывается не со свободным ферментом, а с фермент-
субстратным комплексом, то в случае упорядоченного механизма реакция
может быть представлена схемой
S А
Е ч=ь ES ч=ь ESA ="=fc ЕРА ЕР *==* Е. (8.146)
В данном случае А не связывается со свободным ферментом и активатор
покидает фермент прежде, чем освобождается продукт. Эта система
напоминает упорядоченные системы, которые рассматривались в гл. 4, однако
здесь А связывается с комплексом ES как активатор, а с комплексом ЕР -
как бесконкурентный ингибитор (см. с. 493). Анализ (8.146) в стационарных
условиях приводит к уравнению
Kl КА KssKi
(8.147)
VM , JVM 4s VM
* s ' a as
K?
в котором ни Km\ ни KiA не являются простыми константами диссоциации.
Какой эффект будет наблюдаться - активация или ингибирование - зависит от
констант КмА и KiA. Если KiA очень велика, то А практически не будет
связываться с комплексом ЕР; схема реакции в этом случае примет вид
Е *=* ES *=fc ESA :,=* ЕРА (8.148)
t_____________________________!
и (8.147) перейдет в (8.149)
"тт. (8Л49)
i^S is A A'Sa'A 4 7
• s o as
Эта система сходна с простой упорядоченной системой, в кото-рой скорость
превращения субстрата определяется в отсутствие продуктов (с. 137);
