Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989
Кинетика катализируемых ферментами реакций
Определение констант скоростей элементарных стадий ферментативной реакции
Некоторые результаты изучения кинетики переходных состояний
В табл. 3.5 приведены значения k1и k-1 для ряда ферментов и субстратов. Эти данные были получены с помощью описанных выше методов, а также ряда других специальных методик, описанных в приведенной в конце настоящей главы литературе. Нетрудно видеть, что константы скорости прямой реакции субстрата с ферментом k1почти всегда близки к теоретическому максимальному значению, составляющему для абсолютной скорости бимолекулярных соударений в растворе от 109 до 1011[(моль∙с)/л]-1. Напротив, обратный процесс протекает сравнительно медленно, и его скорость, как и скорость диссоциации промежуточного фермент-субстратного комплекса на продукт реакции и свободный фермент (см. значения k2 в табл. 3.4), в значительно большей степени зависит от природы реагирующих веществ.
Таблица 3.5. Константы скорости некоторых элементарных стадий фермент-субстратных реакций3
Белок или фермент |
Субстрат |
k1, (М∙с)-1 |
k-1, с-1 |
|
Фумараза |
Фумарат |
>109 |
>4,5∙104 |
L-Малат |
>109 |
>4∙104 |
|
Ацетилхолинэстераза |
Ацетилхолин |
>109 |
|
Уреаза |
Мочевина |
>5∙106 |
|
Миозин (аденозин-трифосфатаза) |
АТР |
>8∙106 |
|
Гексокиназа |
Глюкоза |
3,7∙106 |
1,5∙104 |
MgATP |
>4∙106 |
>6∙102 |
|
ß-Амилаза |
Амилоза |
>5,8∙107 |
|
Алкогольдегидроге наза из печени |
NAD |
5,3∙105 |
74 |
NADH |
1,1∙107 |
3,1 |
|
NAD-Алко гольдегидрогеназа из печени |
С2Н5ОН |
>1,2∙104 |
>74 |
СН3СНО |
>3,7∙105 |
>3,1 |
|
Малатдегидрогеназа |
NADH |
6,8∙108 |
2,4∙102 |
Желтый старый фермент |
Флавинмононуклеотид |
1,5∙106 |
~10-4 |
Каталаза |
Н2O2 |
5∙106 |
|
Н2O2-Каталаза |
H2O2 |
1,5∙107 |
|
Пероксидаза |
Н2O2 |
9∙106 |
<1,4 |
Н2O2-Пероксидаза(II) |
Гидрохинон |
2,5∙106 |
|
Пероксидаза |
Цитохром с |
1,2∙108 |
|
Глутамат-аспартат-трансаминаза, |
Глутамат |
3,3∙106 |
2,8∙103 |
альдегидная форма |
Аспартат |
>106 |
>5∙103 |
NH2OH |
3,7∙106 |
38 |
|
Кетоглутарат, оксалоацетат |
>5∙108 |
>5∙104 |
|
Глутамат-аспартат-трансаминаза, аминная форма |
Оксалоацетат |
7∙107 |
1,4∙102 |
Кетоглутарат |
2,1∙107 |
70 |
|
Альбумин из сыворотки быка |
1-Нафтол-4- (4'-азобензолазофенил)-арсоновая кислота (I) |
2∙106 |
35 |
[Нафтол-3-сульфо-4- (4'-азобензолазо)]-фениларсоновая кислота (II) |
3,5∙105 |
2,5 |
|
y-Глобулин кролика (антитела к I и II) |
1-Нафтол-4- (4'-азобензолазофенил)-арсоновая кислота |
2,2∙107 |
50 |
y-Глобулин кролика (антитела к III) |
2,4-Динитрофенил-лизин (III) |
8,1∙107 |
1,1 |
Гемоглобин Нb(O2)3 |
O2 |
2∙107 |
36 |
Глобин |
Карбоксигем |
7∙107 |
а Воспроизведено из работы: Mahler H. R., Cordes E. H« Biological Chemistry, 2d ed., p. 322, Harper and Row, Publishers, Inc., New York, 1971.
Описанными выше методами была выявлена другая интересная особенность ферментативного катализа, заключающаяся в образовании нескольких промежуточных фермент-субстратных комплексов ES. В ряде случаев комплекс претерпевает ряд последовательных конформационных превращений, которые можно рассматривать как реакции изомеризации. Методами изучения стационарных состояний невозможно установить, образуется ли одно или несколько промежуточных соединений, если скорость диссоциации последнего промежуточного комплекса (до конечных продуктов реакции) мала по сравнению со скоростью превращения комплексов, образующихся на предыдущих стадиях. В таких случаях ценная информация может быть получена релаксационными методами.