Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Единицы измерения скорости ферментативных реакций


Доверь свою работу кандидату наук!
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

Кинетика ферментативных реакций


Химическая кинетика - это учение о скоростях и механизмах химических реакций. Ферментативная кинетика изучает закономерности влияния химической природы реагирующих веществ (фермента, субстратов) и условий их взаимодействия на скорость ферментативных реакций.

Скорость ферментативных реакций определяется изменением количества субстрата или продукта за единицу времени. Скорость ферментативных реакций является мерой каталитической активности фермента. Математически она выражается в изменении количества субстрата (уменьшении) и продукта (увеличении) в единицу времени:

D [S] D [P]

V = ------------- = -----------

t t

Вначале реакции скорость увеличивается пропорционально времени и имеет прямолинейную зависимость, но постепенно она снижается вследствие уменьшения концентрации субстрата, увеличении концентрации продукта. Кроме того, на скорость ферментативной реакции влияют: присутствия регуляторных молекул активаторов и ингибиторов, температуры, рН среды и других факторов. Рассмотрим их влияние.

 


Мерой скорости ферментативной реакции служит количество субстрата, подвергшегося превращению в единицу времени, или количество образовавше-гося продукта. Для выражения каталитической активности Комиссией по ферментам Международного биохимического союза в 1961 г. была рекомендо-вана стандартная единица, обозначенная на русском языке – МЕ- международная единица активности.

С т а н д а р т н а я е д и н и ц а - это такое количество фермента, которое при оптимальных условиях реакции катализирует превращение 1 микромоля субстрата за 1 минуту. Оптимальные условия для каждого фермента зависят от температуры, рН раствора, отсутствия активаторов и ингибиторов.

1ммоль превращенного субстрата

1МЕ = ----------------------------------------------

1 мин

Отсюда, количество единиц активности фермента можно вычислить по формуле:

Количество превращенного субстрата(ммоль)

nМЕ = -----------------------------------------------------------



Время (мин)
В 1973 г. той же Комиссией предложено выражать активность ферментов в к а т а л а х. 1 Катал (символ – кат) - это такое количество фермента, которое способно превращать один моль субстрата за одну секунду (при оптимальных условиях).
Количество превращенного субстрата (моль)

n катал = -----------------------------------------------------------

Время (сек)


Международная единица активности фермента связана с каталом следующим равенством:

1 кат = 1 моль S/с = 60 моль S/мин = 60∙106 мкмоль/мин = 6∙107 МЕ.

1МЕ = 1 мкмоль/мин = 1/60 мкмоль/с = 1/60 мккат = 16,67 нкат.

В медицинской практике для оценки активности фермента чаще используют МЕ. Для оценки количества молекул фермента среди других белков ткани определяют удельную каталитическую активность ( Уд.ак.) ферментов, равную

количеству единиц активности фермента (nМЕ) в образце ткани, деленному на массу (мг) белка в этой ткани:

Количество превращенного субстрата(ммоль)

Уд.ак. = -----------------------------------------------------------

Время (мин) ∙ массу белка (мг)
Удельную каталитическую активность фермента или ферментативного препарата выражают также и в каталах на 1 кг белка (кат·кг-1) или чаще в мккат на 1мг белка.

По удельной активности судят о чистоте фермента: чем меньше посторонних белков , тем выше его удельная активность.

Концентрацию фермента в растворе выражают в каталах на 1 литр (кат·л-1) или в других, кратных этому значению величинах.

6.2. Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативной реакции
Ферментативные реакции, в отличие от неферментативных, обладают очень важной особенностью - насыщения фермента субстратом.

При низких концентрациях субстрата скорость реакции пропорциональна его концентрации и по отношению к субстрату - это реакция первого порядка. С увеличением концентрации субстрата приращение скорости с каждым разом уменьшается и, наконец, она становится практически независимой от неё. В этих условиях реакция по отношению к субстрату - нулевого порядка, а весь фермент полностью насыщен субстратом и не может функционировать быстрее. Скорость ферментативной реакции при полном насыщении фермента субстратом называется м а к с и м а л ь н о й с к о р о с т ь ю. Дальнейшее повышение концентрации суб­страта не приводит к увеличению образования продукта, т.е. скорость реакции не возрастает. График зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата представляет собой гиперболу.

]

Зависимость скорости реакции катализируемой ферментом, от концентрации субстрата.
Vmax-максимальная скорость реакции при заданной концентрации фермента; К m- константа Михаэлиса

Скорость реакции пропорциональна концен­трации фермент-субстратного комплекса ES, а скорость образования ES зависит от концен­трации субстрата и концентрации свободного фермента. На концентрацию ES влияет скорость формирования и распада ES.

Наибольшая скорость реакции наблюдается в том случае, когда все молекулы фермента нахо­дятся в комплексе с субстратом, т.е. в фермент- субстратном комплексе ES, т.е. [Е] = [ES].

 

Таким образом, концентрация фермента — лимитирующий фактор в образовании продукта. Это наблюдение легло в основу ферментативной кинетики, разработанной учёными Л. Михаэлисом и М. Ментен в 1913 г.

k1 k2
E + S<====> ES ===> E + P,

k-1

 

Где: k1 — константа скорости образования фер­мент-субстратного комплекса;

k-1, — константа скорости обратной реакции, распада фермент-субстратного

комплекса; k2 — константа скоро­сти образования продукта реакции.

 

Отношение констант скоростей (k -1 + k2 ) / k1 называют константой Михаэлиса и обозначают Кm.

Ферментативный процесс можно выразить следующим уравнением:

V =Кm + [S]
В случае, когда скорость реакции равна поло­вине максимальной, Km = [S] (рис.). Таким образом, константа Михаэлиса численно равна концентрации субстрата, при которой достига­ется половина максимальной скорости.

Уравнение Михаэлиса—Ментен — основное уравнение ферментативной кинетики, описы­вающее зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата. Данное уравнение позволяет легко измерять максимальную скорость из экспериментальных данных, полученных при любой фиксированной концентрации фермента.



Если концентрация субстрата значительно больше Km (S>>Km), то увеличение концентра­ции субстрата на величину Кт практически не влияет на сумму (Km + S) и её можно считать равной концентрации субстрата. . Следовательно, скорость реакции становится равной максимальной скорости: V = Vmax. В этих условиях реакция имеет нулевой порядок, т.е. не зависит от концентрации субстрата.

Если концентрация субстрата значительно меньше Km (S<<Km), то сумма (Km + S) примерно равна Кт, следовательно, V = Vmax[S]/K , т.е. в данном случае скорость реакции прямо пропорциональна концентрации субстрата (имеет первый порядок).

Vmax и Кm — кинетические характеристики эффективности фермента.

Vmax даёт характеристику каталитической активности фермента и имеет размерность скорости ферментативной реакции моль/л, т.е. определяет максимальную возможность образования продукта при данной конце фермента и в условиях избытка субстрата.

Кт характеризует сродство данного фермента к данному субстрату и является величиной постоянной, не зависящей от концентрации фермента. Чем меньше Кт, тем больше сродство фермента к данному субстрату, тем выше начальная скорость реакции и наоборот.

 

6.3 Влияние концентрации фермента на скорость ферментативной реакции.
При высокой концентрации субстрата и при постоянстве других факторов скорость ферментативной реакции зависит от концентрации фермента. При построении графика эта зависимость будет линейной. При увеличении концентрации фермента увеличивается скорость ферментативной реакции, однако, в клетках организма и в производственных условиях катализ всегда осуществляется в условиях, когда концентрация фермента гораздо ниже концентрации субстрата.


Рис. Влияние концентрации фермента на скорость реакции:

V - скорость реакции; [E] - концентрация фермента.

[Е]

V = -------------

t

Количество фермента и его активность выражаются в международных единицах активности и каталах (см.выше).

Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой
<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ | Влияние температуры на скорость ферментативной реакции

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 4063; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:

  1. Tочность поддержания управляемой переменной на заданном значении будет определяться точностью измерения сигнала и интенсивностью внешних воздействий на объект.
  2. Биомеханические измерения, шкалы измерений, точность измерений
  3. В ситуации потери одного из членов семьи выделяют несколько типов дисфункциональных реакций семейной системы.
  4. Векторы угловой скорости и углового ускорения
  5. Взаимосвязь логарифмических и относительных единиц измерения
  6. ВИДЫ АЛЛЕРГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
  7. Влияние скорости охлаждения и наличия примесей на характер кристаллизации
  8. Влияние температуры на скорость обратимых химических реакций, гомогенных первого порядка.
  9. Вопрос 2 Инвентаризация, оценка и методы стоимостного измерения
  10. ВОПРОС 3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
  11. Воспитание быстроты, простой и сложной двигательных реакций.
  12. Все возможные выборки по 2 единицы из генеральной совокупности в 5 единиц и соответствующие им значения выборочной средней

studopedia.su - Студопедия (2013 - 2022) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.03 сек.