Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
42Rozdział3Enzymy:strukturaifunkcja
3.8.Kinetykaenzymatyczna
3.8.1.RównanieMichaelisa–Menten
RównanieMichaelisa-Mentendotyczyenzymu(E),który
łączysięzeswoimsubstratem(S),tworząckompleksenzym-
-substrat(ES).Kompleksenzym-substratmożenastępnie
oddysocjowaćzpowrotemdoEiSlubkontynuowaćtwo-
rzenieproduktu(P).Zakładasię,żetworzenieproduktujest
nieodwracalne.
ES
+
?ż
ż;
ż
k
ż
k
1
2
ES
j→
k
j
3
EP
+
gdziek
1,k
2ik
3sąstałymiszybkości.
Wprzypadkutegotypuenzymówwykreśleniekrzywej
szybkościreakcjienzymatycznejwfunkcjistężeniasubstra-
tu[S]wyglądatak,jakpokazanonarys.3.18.Przymałych
stężeniachsubstratuszybkośćreakcjiwzrastaprawiepro-
porcjonalniedostężeniasubstratu,natomiastprzydużym
stężeniusubstratuszybkośćstajesięprawiestałaizbliżado
szybkościmaksymalnej(wartość
max
,v
max
),którajestniezależ-
naodstężeniasubstratu.Odzwierciedlatosytuację,wktórej
wmieszaniniereakcyjnejznajdujesięwięcejsubstratuniż
jestdostępnychmiejscaktywnychenzymu,awięczwięk-
szeniestężeniasubstratubędziemiałoniewielkiwpływna
szybkośćreakcji.RównanieMichaelisa-Mentenopisujeza-
leżnośćszybkościreakcjiodstężeniasubstratu(rys.3.16).
v
=
v
max
[S]
[S]
+
K
M
Wyprowadzenietegorównanianiezostałotutajszczegó-
łowoomówione,jednakCzytelnikmożejeznaleźćwwięk-
szościpodręcznikówdobiochemii.StałaK
M
jestznanajako
stałaMichaelisaijestrównastężeniusubstratu,przyktórym
szybkośćreakcjienzymatycznejjestrównapołowiejejmak-
symalnejwartości.Możnatoopisaćwnastępującysposób.
szybkość
reakcji
1/2vmax
KM
[S]
vmax
RYS.3.18.Zależnośćszybkościreakcjienzymatycznej
odstężeniasubstratu
JeśliK
M
=[S],torównanieMichaelisa-Mentenbędziewy-
glądałonastępująco:
vv
=
max
[S][S]
[S]
+
=
v
max
2[S]
[S]
=
v
max
×
1
2
WartośćK
M
enzymujestistotna,ponieważodpowiada
stężeniusubstratu,przyktórympołowamiejscaktywnych
wenzymiebędziezajęta.Tozkoleistanowimiaręstężenia
substratuwymaganegodozajściaznaczącejkatalizy.
StałaK
M
jestrównieżzwiązanazestałymiszybkości
reakcjikatalizowanejenzymatycznie:
K
M
=
k
2
k
+
1
k
3
Rozważmyterazsytuację,wktórejszybkodochodzido
ustaleniastanurównowagimiędzystężeniemSiESoraz
wolniejszejprzemianydoproduktuP
.Oznaczato,żesub-
stratwiążesięzmiejscemaktywnymiodniegoodłącza
kilkakrotnie,zanimzostanieostatecznieprzekształcony
wprodukt.
ES
+
k
k
1
2
szybko
szybko
ES
powoli
k
3
→
EP
+
Wtychwarunkachszybkośćdysocjacji(k
2
)kompleksu
ESjestznaczniewiększaniższybkośćpowstawaniaproduk-
tu(k
3).Dlategowartośćk
3stajesięwtejsytuacjinieistotna
wstosunkudok
2,arównaniemożnauprościćnastępująco:
K
M
=
k
2
k
+
1
k
3
=
k
k
2
1
WtejsytuacjiK
M
odpowiadastałejdysocjacjikompleksu
ESimożebyćtraktowanajakomiaratego,jakmocnosub-
stratwiążesięzenzymem.
staładysocjacji
=
[E][S]
[ES]
[ES]
[E][S]
+
WysokawartośćK
M
wskazujenawystępowaniesłabe-
gowiązania,ponieważrównowagareakcjijestprzesunięta
wprawo;natomiastmaławartośćK
M
oznaczasilnąinter-
akcję,ponieważrównowagajestprzesuniętawlewastronę.
WartośćK
M
zależyrównieżodrodzajusubstratuiwarunków
środowiskowych,takichjakpH,temperaturaisiłajonowa.
Maksymalnaszybkośćreakcjizależyodcałkowitegostę-
żeniaenzymu([E]
całkowity
=[E]+[ES])wnastępującysposób:
v
max
=k
3
[E]
całkowity
Znającszybkośćmaksymalnąorazstężenieenzymu,mo-
żemyokreślićwartośćk
3.Naprzykład,anhydrazawęglano-
wa,wroztworzezawierającym10
-6
molaenzymu,katalizuje
powstawaniewodorowęglanuzszybkościąmaksymalnąwy-
noszącą0,6molacząsteczekwodorowęglanuwytwarzanych
wczasiejednejsekundyZmieniającpowyższerównanie,
k
3możnaokreślićwnastępującysposób:
