Аэробный гликолиз

Ферментативная активность. Каталитическая константа - число оборотов фермента. Максимальная скорость ферментативной реакции (Vmax). Константа диссоциации фермент-субстратного комплекса (Ks). Константа Михаэлиса-Ментен (Km).

Особенностью ферментативной кинетики является также то, что экспериментально измеряется не скорость ферментативной реакции, а активность фермента (ферментативная активность). Ранее в лекции №2 уже давалось определение ферментативной активности

Поскольку ферментативная активность не зависит от объема раствора, в котором протекает реакция (она пропорциональна концентрации фермента) ее выражают в специальных единицах: Если размерность скорости реакции – моль/ л·с, то размерность ферментативной активности моль субстрата, превращаемого в единицу времени. Используются следующие единицы активности ферментов:

• Катал. 1 кат = количеству фермента, которое превращает 1 моль субстрата за 1 сек.
• Нкат – нонакатал; 1нкат = 10⁹кат
• Международная единица ферментативой активности (Е) – количество фермента, превращающего 1 мкмоль субстрата в 1 мин.

1Е = 16,7 нкат.

Удельная активность выражается либо 1) количеством единиц (Е или кат, нкат) на 1 мг белка, либо 2) числом молей продукта образовавшегося за 1 минуту на 1 мг белка. Суммарная ферментативная активность определяется как произведение удельной активности на общее количество фермента.

Рассмотрим физический смысл констант уравнения Михаэлиса-Ментен: каталитической константы (К₂), максимальной скорости ферментативной реакции (V_max), константы диссоциации фермент-субстратного комплекса (K_s) и константы Михаэлиса-Ментен (K_m).

1. Константа скорости k₂ намного выше, чем константа той же, но некаталитической реакции. Константу k₂называют каталитической константой скорости ферментативной реакции Ее физический смысл заключается в том, что она соответствует числу молекул субстрата, превращаемых в продукт одной молекулой фермента за 1 сек. В связи с этим каталитическая константа еще называется «числом оборотов фермента».

Число оборотов фермента позволяет характеризовать активность ферментов, молекулярная масса которых известна. Чем больше число оборотов фермента, тем он более активен. В настоящее время около 2000 ферментов выделено в чистом виде и молекулярная масса определена у около 150 ферментов. Самым активным ферментом оказалась карбоангидраза, которая катализирует реакцию гидратации углекислого газа. Для нее число оборотов составляет 600.000 сек^-1. Амилаза, которая катализирует гидролиз крахмала, имеет число оборотов 18.300 сек^-1, число оборотов большей части ферментов определяется трех- или четырехзначным числом. Это свидетельствует о высокой активности ферментов. Если фермент не получен в чистом виде, то его активность определяется количеством молей преобразованного субстрата в одну минуту в расчете на 1 мг белка. Эта величина называется удельной активностью фермента. Очевидно, что чем чище ферментный препарат, тем выше окажется его удельная активность.

2. Максимальная скорость реакции (V_max) как видно из уравнения равна k₊₂[E_общ]. Очевидно, что эта величина является константой для данной реакции, проводимой с данной концентрацией фермента, т.е. эта величина также характеризует активность фермента. Если молекулярная масса фермента известна, то экспериментальное значение максимальной скорости реакции при данной молярной концентрации фермента легко может быть пересчитано в число оборотов.

3. Константа диссоциации фермент-субстратного комплекса (K_s) характеризует устойчивость фермент-субстратного комплекса. Чем меньше значение константы тем стабильнее фермент-субстратный комплекс.

4. Константа Михаэлиса (К_m) характеризуетсродствофермента к субстрату. Высокое сродство фермента к субстрату характеризуется низкой величинойК_m и наоборот. Величина К_m всегда численно больше чем величинаK_s. Константа Михаэлиса численно равна той концентрации субстрата [S], при которой ν достигает половины максимальной величины V_max (действительно, если v = V_max/2, то [S] / (К_m + [S]) = 1/2, отсюда К_m = [S]).

Пируватдегидрогеназный комплекс и ПДГ-реакция как связующее звено между анаэробным и аэробным окислением глюкозы. Цитратный цикл (Цикл Кребса).Реакции цитратного цикла.Метаболические функции цитратного цикла.

В предыдущей лекции мы рассмотрели как анаэробные организмы регенерируют НАД⁺. А как это делают животные и другие аэробные организмы?

У человека и животных пируват претерпевает дальнейшее превращение и окисляется до углекислого газа и воды. Так вот совокупность реакций анаэробного гликолиза и реакций дальнейшего катабализма пирувата до углекислого газа и называется аэробным гликолизом. Таким образом, под аэробным гликолизом понимают процесс катаболизма глюкозы до углекислого газа. Аэробный гликолиз включает в себя 10 реакций анаэробного гликолиза, Пируватдегидрогеназную (ПДГ) реакцию и 8 реакций цикла Кребса - всего 19 реакций.

10 реакций анаэробного гликолиза протекают в цитоплазме, а остальные 9 в специализированных органеллах клетки митохондриях (митохондрии есть только у аэробных организмов). Сначала пируват проникает из цитоплазмы в матрикс митохондрии, где превращается в ацетил-КоА в ходе пируватдегидрогеназной реакции, являющейся связующим звеном между метаболизмом углеводов, липидов и белков. Поэтому её рассмотрим подробнее.

Дата добавления: 2014-01-20