Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
простая У-система, в которой ацетил-СоА является существенным
аллостерическим активатором. Зависимости скорости реакции от концентрации
субстрата (MgATP2-) являются гиперболическими, и скорость реакции
увеличивается с ростом концентрации ацетил-СоА, как показано на графике
двойных обратных величин на рис. 8.43, А. Зависимость скорости реакции от
концентрации ацетил-СоА при фиксированных концентрациях субстрата
является S-образной (рис. 8.43, Б). Эти данные можно объяснить на основе
модели, рассмотренной выше, однако другие характеристики активности
пируваткарбокси-лазы с трудом поддаются интерпретации в рамках
согласованной модели. Зависимость скорости реакции от концентрации
субстрата (пирувата) свидетельствует в пользу отрицательной
кооперативности [4685, 4997], а зависимость активности от концентрации
свободного Mg2+ (существенный активатор) является S-образной [4997].
Фруктозо-бисфосфатаза (КФ 3.1.3.11)
Ингибирование и активация ферментов
623
//[MgATP2- ], мАГ'
Рис. 8.43. Кинетика реакции, катализируемой пируваткарбоксилазой из
печени свиньи [4997]. А. Графики двойных обратных величин при разных
концентрациях ацетил-СоА. Б. Зависимость начальной скорости прямой
реакции (карбоксилнрование| пирувата) (О) и обратной реакции
(декарбоксилирова-ние оксалоацетата) (А) от концентрации ацетил-СоА.
также ведет себя как V-система, в которой АМР является частичным
неконкурентным ингибитором; зависимость активности от концентрации АМР
является S-образной {4651]. Эти результаты указывают на функционирование
V-системы, в которой активны как R-, так и Т-состояния, а ингибитор
связывается только с ферментом в Т-состоянии. Существенными активаторами
фермента являются ионы Mg2+ или Мп2+; как и в случае пи-
руваткарбоксилазы, взаимодействие фермента со свободными ионами Mg2+
является кооперативным процессом. Тип кооперативного взаимодействия, по-
видимому, зависит от источника фермента и ионов металла. Так, фруктозо-
бисфосфатаза из печени кролика при связывании Мп2+ проявляет
отрицательную кооперативность [2805], а зависимость активности фермента
из печени быка от концентрации свободного Mg2+ является S-образной
[3429]. В случае фермента из печени кролика наблюдаемая отрицательная
кооперативность не позволяет объяснить его функционирование только в
рамках согласованного механизма. Результаты же, полученные с ферментом из
печени быка, объясняются в рамках такой модели (/(-система с
неисключительным связыванием Mg2+; ион металла выполняет двойную функцию
- является аллостеричееким активатором и существенным кофактором
фермента) [3429].
Существуют и смешанные V, /(-системы, в которых эффекторы влияют как на
максимальную скорость реакции, так и на кажущуюся Ks. Подобным образом
могут функционировать системы, которые только что обсуждались, если
сродство к субстрату R- и Т-состояний не одинаково (сФ 1); для таких
систем
624
Глава 8
уравнение для скорости реакции, полученное из (8.266), имеет следующий
вид:
__ пе [ka (1 + се)"'1 + k'cLaj 1 + "Г"1! ,я ослч
(1 -)- а)п + L (1 + са)п ' (8.3bU)
В этом случае зависимость относительной скорости (и степени насыщения) от
концентрации субстрата будет S-образной, а активаторы и ингибиторы будут
влиять как на величину V, так и на концентрацию субстрата, полунасыщающую
фермент. Описан целый ряд ферментов, которые ведут себя как смешанные
V,K-cистемы [736].
Рассмотренные выше модели предполагают, что распад фер-мент-субстратных
комплексов с образованием продуктов не сопровождается изменением
равновесия менаду свободным субстратом и указанными комплексами. Это
положение не выполняется для стационарных условий. Уравнение скорости
реакции в стационарных условиях для простого согласованного механизма,
представленного схемой (8.361), получил Дальциль ,[961].
р fc-+2 р 2 к + г р 3 к+г р 4к+г ^3
R ^ RS RS, ^ RS, ^ RS*
¦к., 2*_. 3 4 к__
(8.361)
Константы k и k' представляют собой микроскопические константы скорости
различных стадий реакций, в которых участвуют R- и Т-состояния фермента
соответственно. "Микроскопические константы Михаэлиса" для этих двух
состояний можно определить следующим образом:
/См= -г.+ /г+2 , Км = -/г'"тщ-'+- ¦ (8.362)
"+1 К -j
Стационарная скорость реакции для такой схемы определяется выражением
4е [k+2am (1 -f ctm)3 4- k'+2cmLgm (1 -f ат)3] (1 ~Ь кт)4 -)- L (1 -f-
cmam)4
(8.363)
где affl=s/KRM, ст=/Скм/Ктм. Для фермента с га центрами связывания
уравнение принимает вид
пе [k+iam (1 + am)'1-1 + k'+2cmLam (1 + /0 ^
(l + amr + I(l+cmam)"-4 • ^
Это уравнение идентично тому, которое получают для подобной
Ингибирование и активация ферментов
625
системы в равновесных условиях {уравнение (8.360)], за исключением того,
что ат и Ст выражены через константы Михаэлиса, а не через константы
диссоциации. Константа L в обоих случаях представляет собой константу
равновесия перехода R"=*T. Эта система будет, следовательно, вести себя
так же, как смешанная КК-система, описанная выше, и, если ст= 1,
