Главные идеи
Ферменты ускоряют реакции, снижая энергию активации, а уравнение Михаэлиса — Ментен описывает, как скорость зависит от концентрации субстрата. Ингибиторы меняют картину предсказуемым образом.
- Михаэлис — Ментен: v = Vmax[S] ÷ (Km + [S]). При [S] = Km скорость ровно вдвое меньше Vmax, поэтому Km показывает, насколько прочно связывается субстрат (меньше Km — прочнее связь).
- При очень высоком [S] фермент насыщен, и v приближается к Vmax. Число оборотов kcat = Vmax ÷ [E] — это число молекул субстрата, превращаемых одним ферментом за секунду.
- Конкурентный ингибитор соперничает с субстратом: Vmax не меняется, а Km кажется больше. Неконкурентный ингибитор снижает Vmax и не меняет Km.
- Температура и pH меняют скорости, а крайние значения денатурируют фермент. Концентрацию белка можно измерить по поглощению при 280 нм.
Основные формулы
v = Vmax[S] ÷ (Km + [S])kcat = Vmax ÷ [E]A = εclat [S] = Km, v = Vmax ÷ 2
Разобранный пример
У фермента Vmax = 100 мкмоль/мин и Km = 2 мМ. При [S] = 6 мМ v = 100 × 6 ÷ (2 + 6) = 75 мкмоль/мин, а при [S] = 2 мМ — 50 мкмоль/мин. Если 0,010 мкмоль фермента дали такую Vmax, то kcat = 100 ÷ 0,010 = 10 000 мин⁻¹, то есть около 167 с⁻¹.
Частые ошибки
- Мнение, что Km — это концентрация субстрата, дающая Vmax. Она даёт половину Vmax.
- Утверждение, что конкурентный ингибитор снижает Vmax. Его преодолевают избытком субстрата, поэтому Vmax не меняется.
- Принятие выровнявшейся скорости за признак разрушения фермента. Он насыщен, а не денатурирован.
Практика
Проверьте себя на тренировочных вопросах по этой теме: Ферменты и белки