1. Концентрация субстрата.
В 1913 году Михаэлис и Ментен показали, что скорость ферментативной реакции изменяется не пропорционально концентрации субстрата. При увеличении концентрации субстрата и постоянной концентрации фермента скорость вначале увеличивается линейно (а – реакция первого порядка), затем переходит в реакцию смешанного порядка (в), затем стремиться к максимальной скорости (с – реакция нулевого порядка).
Это означает, что при небольших концентрациях субстрата S отмечается прямая зависимость между концентрацией субстрата и активностью фермента (реакция I порядка). Повышение концентрации ведет к повышению активности. При дальнейшем повышении имеет место все большее отклонение от прямой зависимости, прирост активности отстает от прироста субстрата. Дальнейшее повышение концентрации субстрата до Smax ведет к тому, что скорость реакции достигает максимума (Vmax) и далее не увеличивается, т.е. активность фермента уже не зависит от концентрации субстрата (реакция нулевого порядка).
с
VMAX
в
VMAX/
2
а
Km [S]
Константа Михаэлиса (Кm).
В случае, когда все активные центры
заняты и свободные молекулы фермента
отсутствуют, V0 = Vmax.
При таком условии говорят о 100%
насыщении. При 50% насыщении, когда V0
= ½ Vmax, из уравнения
Михаэлиса-Ментен следует:
или, в преобразованном виде,
.
Следовательно, Кm имеет размерность
концентрации. Таким образом, Кm – это
такая концентрация субстрата, которая
необходима для связывания половины
имеющегося фермента и достижения
половины максимальной скорости. Из
этого определения следует, что Кm
можно использовать для оценки сродства
фермента к данному субстрату.
Чем выше Кm, тем больше надо субстрата для достижения максимальной скорости. Если для достижения ½ Vmax требуется мало субстрата, то величина Кm будет мала. Величина Кm большая – низкое сродство субстрата к ферменту, Кm малая – высокое сродство субстрата к ферменту.
2. Влияние концентрации фермента.
При условии избытка субстрата скорость ферментативной реакции прямо пропорциональна концентрации фермента. Эта зависимость подчиняется уравнению прямой.
V
[Е] – концентрация
фермента
[Е]
Это значит, что удвоение количества фермента удваивает активность и т.д.; так что по измеряемой активности можно оценить количество фермента. Именно в зоне реакции нулевого порядка достигается пропорциональность между активностью фермента и его количеством. Такая зависимость имеет важное значение в клинико-биохимической диагностике тех патологических состояний, когда ферменты из поврежденных тканей попадают в кровь. Однако пропорциональность между активностью фермента и их количеством может быть нарушена под влиянием ингибиторов или активаторов. Поэтому, измеряя активность фермента, судят только об его активности. О количестве фермента можно делать выводы только с учетом кинетики активности.