константу Михаэлиса для прямой реакции обозначим через Kusr-а для обратной — через Км?Как и для любой химической реакции, константы скорости прямой и« обратной реакций н константа равновесия обратимого ферментативного* процесса связаны определенным соотношением. Его очень просто ВЫВЕсти, если учесть, что в равновесии скорости прямой н обратной реакций равны {vi = vT). ДЛЯ ферментативной системы, состоящей из одного субстрата и одного продукта, справедливо соотношение Холдейна1*

*«=w- <6-33>

Поскольку это соотношение накладывает ограничения на значения максимальных скоростей н констант Михаэлиса для прямой и обратной5 реакций, оно может оказаться весьма полезным при обсуждении вопросов регуляции метаболизма. Рассмотрим случай, когда максимальна» скорость прямой реакции (Vt) высока, а константа /Cms довольно ннзка (сильное связывание субстрата). Если реакция легко обратима (/CEQ« 1) н .максимальные скорости (ПРЯМОЙ н обратной реакций примерно одинаковы, то из соотношения (6-33) будет следовать, что продукт Р" также довольно прочно связывается ферментом. Если же Vr<&Vi, то« константа /Смр должна быть много меньше /Cms. В этой ситуации продукт Р будет оставаться прочно связанным с ферментом и, поскольку-V> низка, препятствовать проявлению его каталитического действия. Подобное ингибирование продуктом может иногда привести к блокированию целого метаболического пути, и последовательность ферментов* сможет функционировать <в прямом направлении лишь в том случае^ если .продукт будет быстро удаляться за счет следующей реакции, катализируемой вторым ферментом. Таким образом, первый фермент действует как своего рода клапан, который останавливает поток в метаболическом пути, когда концентрация продукта, образующегося ПОД дейт-ствием этого фермента, возрастает.

10. Реакции с участием двух и большего числа субстратов

•> ЭТО СООТВОШЕВИЕ НАЗВАНО ИМЕНЕМ английского эвммолога — кинетика ХВЛДЕЙ--Korepkl ИМ «го ш СВОЕЙ КЙЯГЕ *Ф*рментыэ [31].

Ферменты часто катализируют реакции, протекающие с участием" двух, трех и даже большего числа субстратов и приводящие к образованию двух, трех и большего числа продуктов. В одних случаях все молекулы субстрата должны быть одновременно связаны с активным центром фермента и располагаться таким образом, чтобы они могли реагировать в определенной последовательности. В других случаях фермент трансформирует молекулу А в продукт, что приводит к взаимодействию*

«его с молекулой В. Число различных вариантов здесь огромно [1—б].

Присоединение двух молекул субстратов (А и В) к молекуле фермента с образованием комплекса ЕАВ может происходить как совершенно неупорядоченно, так и упорядоченно. При исследовании реальных ферментов встречаются обе ситуации. Для описания различных возможностей присоединения субстратов и отщепления продуктов широко используется метод, предложенный Клеландом. Например, схема

А В Р Q

E I EA EAB —A- EPQ !— EQ] ! E (6-34)

означает, что связывание А и В с ферментом происходит упорядоченно, образуется комплекс ЕАВ, который затем изомеризуется в комплекс EPQ. Последний можно рассматривать как результат присоединения продуктов Р и Q к ферменту. Константы скорости, расположенные иа схеме слева от каждой вертикальной стрелки или выше горизонтальной, соответствуют прямой реакции, а константы, расположенные оправа от вертикальных стрелок или ниже горизонтальных, — обратной. Скорость прямой реакции для ферментативного процесса с упорядоченным связыванием субстратов и упорядоченным отщеплением продуктов задается следующим выражением:

„ Vf [А] [В] fi Uf""XeqA/CMB + /CMB[A]+/CMAlB]-T-[AHB • L0"**'

Выражение, обратное данному, имеет вид1)

Уравнения (6-35а) и (6-356) содержат следующие кинетические параметры: Vf — максимальную скорость прямой реакции, две константы Михаэлиса /Смв и /Сма л константу равновесия Еедд, которая представляет собой константу обратимой диссоциации комплекса ЕА и равна отношению kz/ki. В общем случае кинетические константы k\—kio и параметры уравнения (6-35а), определяемые экспериментально (константы Михаэлиса, максимальные скорости и константы равновесия для двойных комплексов), ие связаны явным образом. Однако отдельные кинетические константы удается найти из экспериментально измеряемых параметров.

Уравнение, идентичное (6-35а), можно записать и для скорости обратной реакции {vT), протекающей с участием молекул Р и Q. Уравнение для мгновенной скорости реакции в случае произвольной смеси всех четырех компонентов — А, В, Р и Q —, т. е. уравнение для (vt—vx), имеет такой же вид.

Кинетические параметры, входящие в уравнение (6-356), часто находят из экспериментальных данных, используя графики двойных обратных координат (рис. 6-6). Обратите внимание на то, что уравнение (6-356) является линейным только в том случае, если либо концентрация субстрата А, либо концентрация субстрата В постоянна. Чтобы выполнить это условие, проводят серию экспериментов, в которых варьн'> Другая часто применяющаяся форма этого уравнения предложена Ди