Ферментативный катализ. Уравнение Михаэлиса-Ментен
Ферменты (или энзимы) - это органические катализаторы белковой природы. Особенностью ферментов является высокая специфичность их действия. После извлечения ферментов из клеткиих активность не утрачиваеся.
Реакции, протекающие под действием ферментов называются ферментативными, а катализ сучастием ферментов - ферментативным катализом. Процесс с участием фермента можно представить следующим образом:
где Е - фермент(энзим), S - субстрат, Р - продукт реакции. Ферментативный катализ протекает с образованиемпромежуточного комплекса энзим-субстрат ЕS, который затем распадается с образованием конечного продукта Р.Образование промежуточного комплекса обратимо, константы скорости прямой и обратной реакции сответственно равны k1 и k2. Распад промежуточного комплекса необратим, константа скоростиравна k3.
В квазистационарном состоянии концентрация промежуточного комплекса постоянна, скорость его образованияиз энзима и субстрата равна сумме скоростей распада с образованием продукта реакции и исходных веществ:
Учитывая, что текущая концентрация фермента [E] = [E]о - [ES], получим:
Откроем скобки и сгруппируем члены, содержащие [ES]:
Выразим из полученного уравнения [ES]:
и поделим правую часть (числитель и знаменатель дроби) на k1:
где КМ - константа Михаэлиса:
Отсюда скорость образования конечного продукта реакции:
Так как концентрация фермента значительно ниже концентрации субстратаи максимальная скорость реакции соответствует полному связыванию фермента в промежуточный комплекс, то[ES] = [E]o и максимальная скорость выразится как:
а скорость реакции через максимальную скорость как:
