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


Yeast: Molecular and Cell Biology / Yeast is one of the oldest domesticated organisms and has both industrial and domestic applications. In addition, it is very widely used as a eukaryotic model organism in biological research and has offered valuable knowledge of genetics and basic cellular processes. In fact, studies in yeast have oYeast: Molecular and Cell Biology
Yeast is one of the oldest domesticated organisms and has both industrial and domestic applications. In addition, it is very widely used as a ...
Gene Control / Gene Control offers an articulate, current description of how gene expression is controlled in eukaryotes, reviewing and summarizing the extensive primary literature into an easily accessible format. Gene Control will be of value to students in biological sciences, as well as to scientists and cliniGene Control
Gene Control offers an articulate, current description of how gene expression is controlled in eukaryotes, reviewing and summarizing the extensive ...
Новейшие методы исследования биосистем / Книга охватывает широкий круг методов, таких как молекулярная динамика, жидкостная хроматография, масс-спектрометрия, рентгено-структурный анализ, инфракрасная спектроскопия, просвечивающая и растровая электронная микроскопия, биофизические нанотехнологии, протеомика. Монография насыщена новейшими пНовейшие методы исследования биосистем
Книга охватывает широкий круг методов, таких как молекулярная динамика, ...
Прикладная молекулярная биология. Изд.2 / В учебном пособии изложены основы молекулярной биологии, а также направления приложения закономерностей молекулярной биологии для практического использования. Рассмотрены системная организация живого вещества на биосферном и молекулярном уровнях, структурная организация макромолекул, функции биополиПрикладная молекулярная биология. Изд.2
В учебном пособии изложены основы молекулярной биологии, а также направления ...