А. Модель Михаэлиса-Ментен

Полный математический анализ ферментативной реакции приводит к сложным уравнениям, не пригодным для практического применения. Наиболее удобной оказалась простая модель, разработанная в 1913 году. Она объясняет характерную гиперболическую зависимость активности фермента от концентрации субстрата (1) и позволяет получать константы, которые количественно характеризуют эффективность фермента.

Модель Михаэлиса-Ментен исходит из того, что вначале субстрат A образует с ферментом Е (3) комплекс, который превращается в продукт B намного быстрее, чем в отсутствие фермента. Константа скорости kкат (2) намного выше, чем константа некаталитической реакции k. Константу kкат называют ещё «числом оборотов», поскольку она соответствует числу молекул субстрата, превращаемых в продукт одной молекулой фермента за 1 с. Согласно этой модели, активность фермента определяется долей комплекса ЕА от общей концентрации фермента [E]t, то есть, отношением [ЕА]/[E]t (3). С целью упрощения модель предполагает, что Е, A и ЕА находятся в химическом равновесии согласно закону действующих масс (см. Равновесие), что даёт в итоге для диссоциации комплекса ЕА уравнение:

[Е][А]/[ЕА] = Кm

Поскольку [E]t = [Е] + [ЕА],

[ЕА] = [E]t[A]/(Km + [А])

Из v = kкат[ЕА] (2) и предыдущего выражения получают уравнение Михаэлиса-Ментен (4).

Уравнение содержит две величины (два параметра), которые не зависят от концентрации субстрата [A], но характеризуют свойства фермента: это произведение kкат[Е]t соответствующее максимальной скорости реакции V при высокой концентрации субстрата, и константа Михаэлиса Km, характеризующая сродство фермента к субстрату. Константа Михаэлиса численно равна той концентрации субстрата [A], при которой v достигает половины максимальной величины V (если v = V/2, то [A]/(Km + [A]) = 1/2, то есть Km = [А]). Высокое сродство фермента к субстрату характеризуется низкой величиной Km и наоборот.

Модель Михаэлиса-Ментен основывается на нескольких не совсем реальных допущениях, таких, как необратимое превращение ЕА в Е + B, достижение равновесия между Е, A и ЕА, отсутствие в растворе других форм фермента, кроме Е и ЕА. Только при соблюдении этих гипотетических условий Km соответствует константе диссоциации комплекса, а kкат — константе скорости реакции ЕА → Е + B.


Метаболизм. Ферменты / Кинетика ферментативных реакций

Статьи раздела «Кинетика ферментативных реакций»:

Следущая статья   |   — Вернуться в раздел


Молекулярная биология процессов развития / Книга представляет собой полную сводку современных знаний о молекулярных основах процессов развития. В ней рассматриваются изменения содержания, состава и скорости синтеза ДНК, РНК и белков на двух основных этапах развития — оогенеза и эмбриогенеза. Книга предназначена для специалистов по молекулярнМолекулярная биология процессов развития
Книга представляет собой полную сводку современных знаний о молекулярных ...
Введение в биофизическую химию / Книга представляет собой руководство по биофизической химии, в котором кратко и вместе с тем доступно изложены принципы и методы физических и физико-химических исследований биологических макромолекул (белков, нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов). В ней приведены сведения о самых разнообразных свойсВведение в биофизическую химию
Книга представляет собой руководство по биофизической химии, в котором кратко и ...
Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие / Монография посвящена одной из актуальнейших проблем современной биофизики — биофизике и биофизической химии ультразвуковых волн. В ней обобщён большой экспериментальный материал, накопленный за последние годы в этой новой области знания. В книге рассматриваются преимущественно наиболее важные процесУльтразвук. Физико-химическое и биологическое действие
Монография посвящена одной из актуальнейших проблем современной биофизики — ...
Фотосинтез. В 2 томах (комплект) / Книга, написанная в основном американскими авторами, представляет собой фундаментальный труд, который исчерпывающим образом освещает проблему фотосинтеза. В 1-м томе рассматриваются биохимические и биофизические аспекты превращения энергии у растений и бактерий, структура и функция фотосинтетическихФотосинтез. В 2 томах (комплект)
Книга, написанная в основном американскими авторами, представляет собой ...