Գրաֆիկը ցույց է տալիս ֆերմենտային ռեակցիայի արագության կախվածությունը: Ֆերմենտային ռեակցիաների արագության կախվածությունը սուբստրատի, միջավայրի և ջերմաստիճանի կոնցենտրացիայից

Գրեթե բոլոր կենսաքիմիական ռեակցիաները ֆերմենտային են: Ֆերմենտներ(բիոկատալիզատորները) սպիտակուցային նյութեր են, որոնք ակտիվանում են մետաղական կատիոնների կողմից։ Հայտնի է մոտ 2000 տարբեր ֆերմենտ, որոնցից մոտ 150-ը մեկուսացվել է, որոնցից մի քանիսն օգտագործվում են որպես դեղամիջոց։ Տրիպսինը և քիմոտրիպսինը օգտագործվում են բրոնխիտի և թոքաբորբի բուժման համար. պեպսին - գաստրիտի բուժման համար; պլազմին - սրտի կաթվածի բուժման համար; Պանկրեատին - ենթաստամոքսային գեղձի բուժման համար: Ֆերմենտները տարբերվում են սովորական կատալիզատորներից. ա) ավելի բարձր կատալիտիկ ակտիվությամբ. բ) բարձր կոնկրետություն, այսինքն. գործողության ընտրողականություն.

Մեկ սուբստրատի ֆերմենտային ռեակցիայի մեխանիզմը կարող է ներկայացվել հետևյալ գծապատկերով.

որտեղ E-ն ֆերմենտ է,

S - սուբստրատ,

ES - ֆերմենտ-սուբստրատային համալիր,

P-ն ռեակցիայի արդյունքն է:

Ֆերմենտային ռեակցիայի առաջին փուլի հատկանիշն է Միքայելի հաստատուն (K M). K M-ը հավասարակշռության հաստատունի փոխադարձ է.

Michaelis հաստատունը (K M) բնութագրում է ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի (ES) կայունությունը: Որքան ցածր է Միքայելիսի հաստատունը (K M), այնքան ավելի կայուն է համալիրը:

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը հավասար է դրա արագությունը սահմանափակող փուլի արագությանը.

որտեղ k 2 արագության հաստատունն է, որը կոչվում է հեղափոխությունների քանակըկամ ֆերմենտի մոլեկուլային ակտիվությունը.

մոլեկուլային ֆերմենտային ակտիվություն(k 2) հավասար է սուբստրատի մոլեկուլների թվին, որոնք փոխակերպումներ են կրում մեկ ֆերմենտի մոլեկուլի ազդեցության տակ 1 րոպեում 25 0 C ջերմաստիճանում: Այս հաստատունը արժեքներ է ընդունում՝ 1·10 4 միջակայքում:< k 2 < 6·10 6 мин‾ 1 .

Ուրեազի համար, որն արագացնում է միզանյութի հիդրոլիզը, k 2 = 1,85∙10 6 min‾ 1; ադենոզին տրիֆոսֆատազի համար, որն արագացնում է ATP հիդրոլիզը, k 2 = 6,24∙10 6 min‾ 1; կատալազի համար, որն արագացնում է H 2 O 2-ի տարրալուծումը, k 2 = 5∙10 6 min‾ 1:

Այնուամենայնիվ, ֆերմենտային ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը այն ձևով, որով այն տրված է վերևում, գործնականում անհնար է օգտագործել ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի կոնցենտրացիան փորձարարականորեն որոշելու անհնարինության պատճառով: Արտահայտված այլ մեծություններով, որոնք հեշտությամբ որոշվում են փորձարարական եղանակով, մենք ստանում ենք ֆերմենտային ռեակցիաների կինետիկ հավասարումը,կանչեց Միքայելիս-Մենտենի հավասարմամբ (1913):

,

որտեղ k 2 [E] ընդհանուր արտադրյալը հաստատուն արժեք է, որը նշվում է (առավելագույն արագություն):

Համապատասխանաբար.

Դիտարկենք Միքայելիս-Մենտենի հավասարման հատուկ դեպքեր:

1) Ենթաշերտի ցածր կոնցենտրացիայի դեպքում K M >> [S], հետևաբար

որը համապատասխանում է առաջին կարգի ռեակցիայի կինետիկ հավասարմանը.

2) Սուբստրատի բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում K m<< [S], поэтому

որը համապատասխանում է զրոյական կարգի ռեակցիայի կինետիկ հավասարմանը։

Այսպիսով, ենթաշերտի ցածր կոնցենտրացիայի դեպքում ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը մեծանում է համակարգում սուբստրատի պարունակության աճով, իսկ սուբստրատի բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում կինետիկ կորը հասնում է սարահարթի (ռեակցիայի արագությունը կախված չէ սուբստրատի կոնցենտրացիայից) (նկ. 30):

Նկար 30. - Ֆերմենտային ռեակցիայի կինետիկ կորը

Եթե ​​[S] = K M, ապա

որը թույլ է տալիս գրաֆիկորեն որոշել Միքայելիսի հաստատունը K m (նկ. 31):

Նկար 31. - Միքայելիսի հաստատունի գրաֆիկական սահմանումը

Ֆերմենտների ակտիվության վրա ազդում են՝ ա) ջերմաստիճանը, բ) միջավայրի թթվայնությունը, գ) ինհիբիտորների առկայությունը։ Ջերմաստիճանի ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա քննարկված է Գլուխ 9.3-ում:

Միջավայրի թթվայնության ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա ներկայացված է Նկար 32-ում: Ֆերմենտի առավելագույն ակտիվությունը համապատասխանում է օպտիմալ pH արժեքին (pH opt):

Նկար 32. - Լուծույթի թթվայնության ազդեցությունը ֆերմենտների ակտիվության վրա

Ֆերմենտների մեծ մասի համար pH-ի օպտիմալ արժեքները համընկնում են ֆիզիոլոգիական արժեքների հետ (7.3 - 7.4): Այնուամենայնիվ, կան ֆերմենտներ, որոնց բնականոն գործունեությունը պահանջում է խիստ թթվային (պեպսին - 1,5 - 2,5) կամ բավականաչափ ալկալային միջավայր (արգինազ - 9,5 - 9,9):

Ֆերմենտի ինհիբիտորներ- սրանք նյութեր են, որոնք զբաղեցնում են ֆերմենտային մոլեկուլների ակտիվ կենտրոնների մի մասը, որի արդյունքում նվազում է ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը: Ծանր մետաղների կատիոնները, օրգանական թթուները և այլ միացությունները գործում են որպես արգելակիչներ։

Դասախոսություն 11

Ատոմային կառուցվածքը

«Ատոմ» հասկացության երկու սահմանում կա. Ատոմքիմիական տարրի ամենափոքր մասնիկն է, որը պահպանում է իր քիմիական հատկությունները։

ԱտոմԷլեկտրական չեզոք միկրոհամակարգ է, որը բաղկացած է դրական լիցքավորված միջուկից և բացասական լիցքավորված էլեկտրոնային թաղանթից։

Ատոմի դոկտրինան զարգացման երկար ճանապարհ է անցել։ Ատոմիզմի զարգացման հիմնական փուլերը ներառում են.

1) բնափիլիսոփայական փուլ - նյութի ատոմային կառուցվածքի հայեցակարգի ձևավորման ժամանակաշրջան, որը հաստատված չէ փորձով (մ.թ.ա. 5-րդ դար - մ.թ. 16-րդ դար);

2) ատոմի` որպես քիմիական տարրի ամենափոքր մասնիկի մասին վարկածի ձևավորման փուլը (XVIII-XIX դդ.).

3) ֆիզիկական մոդելների ստեղծման փուլը, որն արտացոլում է ատոմի կառուցվածքի բարդությունը և հնարավորություն է տալիս նկարագրել նրա հատկությունները (20-րդ դարի սկիզբ).

4) ատոմիզմի ժամանակակից փուլը կոչվում է քվանտային մեխանիկական: Քվանտային մեխանիկաֆիզիկայի ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է տարրական մասնիկների շարժումը։

ՊԼԱՆ

11.1. Միջուկի կառուցվածքը. Իզոտոպներ.

11.2. Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի քվանտային մեխանիկական մոդել։

11.3. Ատոմների ֆիզիկաքիմիական բնութագրերը.

Միջուկի կառուցվածքը. Իզոտոպներ

Ատոմային միջուկդրական լիցքավորված մասնիկ է՝ բաղկացած պրոտոններից, նեյտրոններից և որոշ այլ տարրական մասնիկներից։

Ընդհանրապես ընդունված է, որ միջուկի հիմնական տարրական մասնիկները պրոտոններն են և նեյտրոնները։ Պրոտոն (p) –տարրական մասնիկ է, որի հարաբերական ատոմային զանգվածը 1 ամու է, իսկ հարաբերական լիցքը՝ + 1։ Նեյտրոն (n) –Սա տարրական մասնիկ է, որը չունի էլեկտրական լիցք և որի զանգվածը հավասար է պրոտոնի զանգվածին։

Ատոմի զանգվածի 99,95%-ը կենտրոնացած է միջուկում։ Տարրական մասնիկների միջև կան երկարացման հատուկ միջուկային ուժեր, որոնք զգալիորեն գերազանցում են էլեկտրաստատիկ վանման ուժերը։

Ատոմի հիմնական հատկանիշն է գանձելիր միջուկներ, հավասար է պրոտոնների թվին և համընկնում է քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի տարրի ատոմային թվի հետ։ Միևնույն միջուկային լիցքով ատոմների բազմությունը (տեսակը) կոչվում է քիմիական տարր. Բնության մեջ հանդիպում են 1-ից 92 թվերով տարրեր։

Իզոտոպներ- դրանք նույն քիմիական տարրի ատոմներն են, որոնք պարունակում են նույն քանակությամբ պրոտոններ և տարբեր թվով նեյտրոններ միջուկում:

որտեղ զանգվածային թիվը (A) միջուկի զանգվածն է, z-ը՝ միջուկի լիցքը։

Յուրաքանչյուր քիմիական տարր իզոտոպների խառնուրդ է: Որպես կանոն, իզոտոպների անվանումը համընկնում է քիմիական տարրի անվան հետ։ Այնուամենայնիվ, հատուկ անվանումներ են մտցվել ջրածնի իզոտոպների համար։ Ջրածին քիմիական տարրը ներկայացված է երեք իզոտոպներով.

Թիվ p Թիվ n

Պրոտիում N 1 0

Դեյտերիում D 1 1

Տրիտիում T 1 2

Քիմիական տարրի իզոտոպները կարող են լինել և՛ կայուն, և՛ ռադիոակտիվ: Ռադիոակտիվ իզոտոպները պարունակում են միջուկներ, որոնք ինքնաբերաբար քայքայվում են՝ ազատելով մասնիկներ և էներգիա։ Միջուկի կայունությունը որոշվում է նրա նեյտրոն-պրոտոն հարաբերությամբ։

Օրգանիզմում հայտնվելով՝ ռադիոնուկլիդները խաթարում են կենսաքիմիական ամենակարևոր գործընթացները, նվազեցնում իմունիտետը և օրգանիզմը դատապարտում հիվանդության։ Մարմինն իրեն պաշտպանում է ճառագայթման ազդեցությունից՝ ընտրողաբար ներծծելով շրջակա միջավայրի տարրերը: Կայուն իզոտոպները գերակայություն ունեն ռադիոակտիվ իզոտոպների նկատմամբ: Այլ կերպ ասած, կայուն իզոտոպները արգելափակում են ռադիոակտիվ իզոտոպների կուտակումը կենդանի օրգանիզմներում (Աղյուսակ 8):

Ս. Շենոնի «Սնուցումը ատոմային դարաշրջանում» գիրքը տալիս է հետևյալ տվյալները. Եթե ​​~100 մգ կայուն իզոտոպ յոդի արգելափակող դոզան ընդունվի I-131-ի օրգանիզմ մտնելուց ոչ ուշ, քան 2 ժամ հետո, ապա վահանաձև գեղձում ռադիոյոդի կլանումը կնվազի 90%-ով:

Բժշկության մեջ օգտագործվում են ռադիոիզոտոպներ

որոշ հիվանդությունների ախտորոշման համար,

· քաղցկեղի բոլոր ձևերի բուժման համար,

· պաթոֆիզիոլոգիական ուսումնասիրությունների համար.

Աղյուսակ 8 - Կայուն իզոտոպների արգելափակման ազդեցություն

Ֆերմենտների կինետիկան ուսումնասիրում է ֆերմենտների կողմից կատալիզացված ռեակցիաների արագությունը՝ կախված սուբստրատի հետ դրանց փոխազդեցության տարբեր պայմաններից (կենտրոնացում, ջերմաստիճան, pH և այլն):

Այնուամենայնիվ, ֆերմենտները սպիտակուցներ են, որոնք զգայուն են տարբեր արտաքին ազդեցությունների ազդեցության նկատմամբ: Հետևաբար, ֆերմենտային ռեակցիաների արագությունը ուսումնասիրելիս նրանք հիմնականում հաշվի են առնում արձագանքող նյութերի կոնցենտրացիաները և փորձում են նվազագույնի հասցնել ջերմաստիճանի, միջավայրի pH-ի, ակտիվացնողների, արգելակիչների և այլ գործոնների ազդեցությունը և ստեղծել ստանդարտ պայմաններ: Նախ, սա միջավայրի pH արժեքն է, որն օպտիմալ է տվյալ ֆերմենտի համար: Երկրորդ, հնարավորության դեպքում խորհուրդ է տրվում պահպանել 25°C ջերմաստիճան: Երրորդ, ձեռք է բերվում ֆերմենտի ամբողջական հագեցվածությունը սուբստրատով: Այս կետը հատկապես կարևոր է, քանի որ սուբստրատի ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում ոչ բոլոր ֆերմենտային մոլեկուլներն են մասնակցում ռեակցիային (նկ. 6.5, Ա), ինչը նշանակում է, որ արդյունքը հեռու կլինի հնարավոր առավելագույնից։ Կատալիզացված ռեակցիայի ամենամեծ հզորությունը, այլ հավասար բաների դեպքում, ձեռք է բերվում, եթե յուրաքանչյուր ֆերմենտի մոլեկուլ մասնակցում է փոխակերպմանը, այսինքն. ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում (նկ. 6.5, V).Եթե ​​սուբստրատի կոնցենտրացիան չի ապահովում ֆերմենտի ամբողջական հագեցվածությունը (նկ. 6.5, բ), ապա ռեակցիայի արագությունը չի հասնում իր առավելագույն արժեքին։

Բրինձ. 65.

Ա -ենթաշերտի ցածր կոնցենտրացիայի դեպքում; 6 - ենթաշերտի անբավարար կոնցենտրացիայով; V -երբ ֆերմենտը լիովին հագեցած է սուբստրատով

Վերոնշյալ պայմաններում չափված ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը և ֆերմենտի ամբողջական հագեցվածությունը սուբստրատով կոչվում են. ֆերմենտային ռեակցիայի առավելագույն արագությունը (V).

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը, որը որոշվում է, երբ ֆերմենտը լիովին հագեցած չէ սուբստրատով, նշվում է. v.

Ֆերմենտների կատալիզը կարելի է պարզեցնել հետևյալ գծապատկերով.

որտեղ F-ը ֆերմենտ է; S - սուբստրատ; FS - enzyme-substrate համալիր:

Այս գործընթացի յուրաքանչյուր փուլը բնութագրվում է որոշակի արագությամբ: Ֆերմենտային ռեակցիայի արագության չափման միավորը ժամանակի մեկ միավորում փոխարկվող սուբստրատի մոլերի թիվն է(նույնը, ինչ նորմալ ռեակցիայի արագությունը):

Ֆերմենտի փոխազդեցությունը սուբստրատի հետ հանգեցնում է ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի առաջացմանը, սակայն այս գործընթացը շրջելի է։ Առաջադիմական և հակադարձ ռեակցիաների արագությունները կախված են ռեակտիվների կոնցենտրացիաներից և նկարագրվում են համապատասխան հավասարումներով.

Հավասարակշռության դեպքում (6.3) հավասարումը վավեր է, քանի որ առաջընթաց և հակադարձ ռեակցիաների արագությունները հավասար են:

Փոխարինելով առաջ (6.1) և հակադարձ (6.2) ռեակցիաների արագության արժեքները (6.3), մենք ստանում ենք հավասարություն.

Հավասարակշռության վիճակը բնութագրվում է համապատասխան հավասարակշռության հաստատուն K p,հավասար է առաջադիմական և հակադարձ ռեակցիաների հաստատունների հարաբերակցությանը (6.5): Հավասարակշռության հաստատունի փոխադարձը կոչվում է ենթաշերտի հաստատուն Ks,կամ ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի տարանջատման հաստատունը.

(6.6) հավասարումից պարզ է դառնում, որ սուբստրատի հաստատունը նվազում է ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում, այսինքն. մեծ կայունությամբ։ Հետևաբար, սուբստրատի հաստատունը բնութագրում է ֆերմենտի և սուբստրատի մերձեցումը և արագության հաստատունների հարաբերակցությունը ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի ձևավորման և տարանջատման համար:

Սուբստրատով ֆերմենտային հագեցվածության ֆենոմենն ուսումնասիրվել է Լեոնոր Միքայելիսի և Մոդ Մեպտենի կողմից։ Արդյունքների մաթեմատիկական մշակման հիման վրա նրանք ստացան (6.7) հավասարումը, որը ստացավ իրենց անունները, որից պարզ է դառնում, որ սուբստրատի բարձր կոնցենտրացիայի և սուբստրատի հաստատունի ցածր արժեքի դեպքում ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը ձգտում է առավելագույնին. . Այնուամենայնիվ, այս հավասարումը սահմանափակ է, քանի որ այն հաշվի չի առնում բոլոր պարամետրերը.

Ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրը ռեակցիայի ընթացքում կարող է փոխակերպումներ ենթարկվել տարբեր ուղղություններով.

• տարանջատվել հիմնական նյութերի;
• վերածվել արտադրանքի, որից ֆերմենտը առանձնացված է անփոփոխ:

Հետեւաբար, նկարագրելու ֆերմենտային գործընթացի ընդհանուր գործողությունը, հայեցակարգը Միքայելի հաստատուններ Kt,որն արտահայտում է ֆերմենտային կատալիզի բոլոր երեք ռեակցիաների արագության հաստատունների հարաբերությունը (6.8): Եթե ​​երկու անդամներն էլ բաժանվում են ռեակցիայի արագության հաստատունով ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի ձևավորման համար, մենք ստանում ենք արտահայտություն (6.9).

Կարևոր հետևանքը հետևում է (6.9) հավասարումից. Միքայելիսի հաստատունը միշտ ավելի մեծ է, քան ենթաշերտի հաստատունը քանակով. k 2 /k v

Թվային առումով Կ տհավասար է ենթաշերտի կոնցենտրացիային, որի դեպքում ռեակցիայի արագությունը առավելագույն հնարավոր արագության կեսն է և համապատասխանում է սուբստրատի հետ ֆերմենտի հագեցվածությանը, ինչպես Նկ. 6.5, բ.Քանի որ գործնականում միշտ չէ, որ հնարավոր է հասնել ֆերմենտի ամբողջական հագեցվածության սուբստրատով, դա հենց Կ տօգտագործվում է ֆերմենտների կինետիկ բնութագրերի համեմատական ​​բնութագրման համար։

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը, երբ ֆերմենտը լիովին հագեցած չէ սուբստրատով (6.10), կախված է ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի կոնցենտրացիայից: Համաչափության գործակիցը ֆերմենտի և արտադրանքի արտազատման ռեակցիայի հաստատունն է, քանի որ դա փոխում է ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի կոնցենտրացիան.

Փոխակերպումներից հետո, հաշվի առնելով վերը նշված կախվածությունները, ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը, երբ ֆերմենտը լիովին հագեցած չէ սուբստրատով, նկարագրվում է (6.11) հավասարմամբ, այսինքն. կախված է ֆերմենտի, սուբստրատի կոնցենտրացիաներից և դրանց մերձեցումից K s:

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագության գրաֆիկական կախվածությունը սուբստրատի կոնցենտրացիայից գծային չէ։ Ինչպես ակնհայտ է Նկ. 6.6, սուբստրատի կոնցենտրացիայի աճով նկատվում է ֆերմենտային ակտիվության աճ: Այնուամենայնիվ, երբ հասնում է ֆերմենտի առավելագույն հագեցվածությունը սուբստրատով, ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը դառնում է առավելագույնը: Հետևաբար, ռեակցիայի արագությունը սահմանափակող գործոնը ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի ձևավորումն է։

Պրակտիկան ցույց է տվել, որ սուբստրատի կոնցենտրացիաները, որպես կանոն, արտահայտվում են միասնությունից շատ ավելի փոքր արժեքներով (10 6 -10 3 մոլ): Հաշվարկներում նման քանակներով աշխատելը բավականին դժվար է։ Ուստի Գ.Լայնիվերը և Դ.Բուրկը առաջարկեցին ֆերմենտային ռեակցիայի արագության գրաֆիկական կախվածությունն արտահայտել ոչ թե ուղիղ կոորդինատներով, այլ հակադարձ կոորդինատներով։ Նրանք ելնում էին այն ենթադրությունից, որ հավասար մեծությունների համար նրանց հակադարձերը նույնպես հավասար են.

Բրինձ. 6.6.

Արտահայտությունը (6.13) վերափոխելուց հետո մենք ստանում ենք արտահայտություն, որը կոչվում է Lineweaver-Burk հավասարումը (6.14):

Lineweaver-Burk հավասարման գրաֆիկական կախվածությունը գծային է (նկ. 6.7): Ֆերմենտի կինետիկ բնութագրերը որոշվում են հետևյալ կերպ.

• Օրդինատների առանցքի վրա կտրված հատվածը հավասար է 1/V;
• աբսցիսայի առանցքի վրա կտրված հատվածը հավասար է -1-ի /Տ.

Բրինձ. 6.7.

Ենթադրվում է, որ Lineweaver-Burk մեթոդը հնարավորություն է տալիս ավելի ճշգրիտ որոշել ռեակցիայի առավելագույն արագությունը, քան ուղղակի կոորդինատներում: Այս գրաֆիկից կարելի է քաղել նաև ֆերմենտների արգելակման վերաբերյալ արժեքավոր տեղեկություններ:

Միքայելիս-Մենտենի հավասարումը փոխակերպելու այլ եղանակներ կան։ Գրաֆիկական կախվածությունները օգտագործվում են տարբեր արտաքին ազդեցությունների ազդեցությունը ֆերմենտային գործընթացի վրա ուսումնասիրելու համար:

Ֆերմենտաբանության այս ճյուղն ուսումնասիրում է տարբեր գործոնների ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա։ Հաշվի առնելով մեկ սուբստրատը մեկ արտադրանքի վերածելու հետադարձելի ռեակցիայի ֆերմենտային կատալիզացման ընդհանուր հավասարումը (1),

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա ազդող հիմնական գործոնները պետք է անվանվեն՝ սուբստրատի կոնցենտրացիան [S], ֆերմենտի կոնցենտրացիան [E] և ռեակցիայի արտադրանքի կոնցենտրացիան [P]:

Որոշ ֆերմենտների փոխազդեցությունն իրենց սուբստրատի հետ կարելի է նկարագրել ֆերմենտային ռեակցիայի V արագության կախվածության հիպերբոլիկ կորով սուբստրատի [S] կոնցենտրացիայից (նկ. 19):

Նկ. 19. Ֆերմենտային ռեակցիայի արագության կախվածությունը սուբստրատի կոնցենտրացիայից:

Այս կորի վրա կարելի է առանձնացնել երեք բաժին, որը կարելի է բացատրել սուբստրատի հետ ֆերմենտի փոխազդեցության մեխանիզմի դրույթներով. աստիճանաբար լցվում են ենթաշերտի մոլեկուլներով՝ անկայուն բարդ ES ձևավորմամբ. բաժին AB - V-ի կորագիծ կախվածությունը [S]-ից, ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնների ամբողջական հագեցվածությունը սուբստրատի մոլեկուլներով դեռ չի ստացվել: ES կոմպլեքսը անկայուն է մինչև անցումային վիճակի հասնելը, E և S-ի հակադարձ տարանջատման հավանականությունը դեռ մեծ է. հատված BC - կախվածությունը նկարագրվում է զրոյական կարգի հավասարմամբ, հատվածը զուգահեռ է [S] առանցքին, ձեռք է բերվել ակտիվ ֆերմենտների ամբողջական հագեցվածություն սուբստրատի մոլեկուլներով, V=V max.

Կորի բնորոշ ձևը մաթեմատիկորեն նկարագրված է Բրիգս-Հալդեյնի հավասարմամբ.

V=V առավելագույնը ● [S]/ կմ + [S] (2),

որտեղ Km-ը Միքայելիս-Մենտենի հաստատունն է, որը թվայինորեն հավասար է ենթաշերտի կոնցենտրացիային, որի դեպքում ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը հավասար է կես V max-ի:

Որքան ցածր է ֆերմենտի Km-ը, այնքան մեծ է ֆերմենտի մերձեցումը սուբստրատի նկատմամբ, այնքան ավելի արագ է հասնում սուբստրատի անցումային վիճակը, և այն վերածվում է ռեակցիայի արտադրանքի։ Յուրաքանչյուր խմբին հատուկ ֆերմենտային սուբստրատի համար Km արժեքներ գտնելը կարևոր է բջիջում այս ֆերմենտի կենսաբանական դերը որոշելու համար:

Ֆերմենտների մեծ մասի համար անհնար է կառուցել հիպերբոլիկ կոր (նկ. 19) Այս դեպքում օգտագործվում է կրկնակի փոխադարձների մեթոդը (Lineweaver-Burk), այսինքն. գծագրված է 1/[V]-ի գրաֆիկական կախվածություն 1/[S]-ից (նկ. 20): Փորձի մեջ նման կորեր կառուցելու մեթոդը շատ հարմար է տարբեր տեսակի արգելիչների ազդեցությունը ֆերմենտների ակտիվության վրա ուսումնասիրելիս (տե՛ս հետագա տեքստում):

Նկ.20. 1/[V] ընդդեմ 1/[S]-ի գրաֆիկ (Lineweaver-Burk մեթոդ),

որտեղ y-ը կտրված հատվածն է - , իսկ x-ը կտրող հատվածն է - , α - անկյան շոշափող.

Ֆերմենտային ռեակցիայի V արագության կախվածությունը ֆերմենտի կոնցենտրացիայից [E]:

Այս գրաֆիկական կախվածությունը (նկ. 21) դիտարկվում է շրջակա միջավայրի օպտիմալ ջերմաստիճանի և pH-ի դեպքում, սուբստրատի կոնցենտրացիաներում զգալիորեն ավելի բարձր, քան ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնների հագեցվածության կոնցենտրացիան:

Բրինձ. 21. Ֆերմենտի կոնցենտրացիայի ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա.

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագության կախվածությունը կոֆակտորի կամ կոֆերմենտի կոնցենտրացիայից:Բարդ ֆերմենտների դեպքում պետք է հաշվի առնել, որ հիպովիտամինոզի դեպքում վիտամինների կոֆերմենտային ձևերի պակասը և մարմնի մեջ մետաղական իոնների ներթափանցման խախտումը անպայման հանգեցնում են դասընթացի համար անհրաժեշտ համապատասխան ֆերմենտների կոնցենտրացիայի նվազմանը: նյութափոխանակության գործընթացները. Հետևաբար, պետք է եզրակացնել, որ ֆերմենտի ակտիվությունը ուղղակիորեն կախված է կոֆակտորի կամ կոֆերմենտի կոնցենտրացիայից:

Արտադրանքի կոնցենտրացիայի ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա:Մարդու մարմնում տեղի ունեցող շրջելի ռեակցիաների համար պետք է հաշվի առնել, որ ուղղակի ռեակցիայի արտադրանքները կարող են օգտագործվել ֆերմենտի կողմից որպես հակադարձ ռեակցիայի սուբստրատներ: Հետևաբար, հոսքի ուղղությունը և Vmax-ին հասնելու պահը կախված են սկզբնական սուբստրատների և ռեակցիայի արտադրանքների կոնցենտրացիաների հարաբերակցությունից։ Օրինակ, ալանին ամինոտրանսֆերազի ակտիվությունը, որը կատալիզացնում է փոխակերպումը.

Alanine + Alpha-ketoglutarate ↔ Pyruvate + Glutamate

կախված է բջիջում կոնցենտրացիայի հարաբերակցությունից.

[ալանին + ալֆա-կետօղլուտարատ] / [պիրուվատ + գլուտամատ]:

ՖԵՐՄԵՆՏՆԵՐԻ ԳՈՐԾՈՂՈՒԹՅԱՆ ՄԵԽԱՆԻԶՄ. ՖԵՐՄԵՆՏՆԵՐԻ ԿԱՏԱԼԻԶԻ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Ֆերմենտները, ինչպես ոչ սպիտակուցային կատալիզատորները, մեծացնում են քիմիական ռեակցիայի արագությունը այս ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան նվազեցնելու ունակության շնորհիվ։ Ֆերմենտային ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան հաշվարկվում է որպես անցումային վիճակին հասած ընթացիկ ռեակցիայի համակարգում էներգիայի արժեքի և ռեակցիայի սկզբում որոշված ​​էներգիայի տարբերությունը (տես գրաֆիկական կախվածությունը նկ. 22-ում):

Բրինձ. 22. Առանց ֆերմենտի (1) և ֆերմենտի (2) առկայության քիմիական ռեակցիայի էներգետիկ վիճակի գրաֆիկական կախվածությունը ռեակցիայի ժամանակից:

Վ. Հենրիի և, մասնավորապես, Լ. Միքայելիսի, Մ. Մենտենի աշխատանքը՝ մոնոսուբստրատային շրջելի ֆերմենտային ռեակցիաների մեխանիզմի ուսումնասիրության վերաբերյալ, թույլ տվեց ենթադրել, որ E ֆերմենտը նախ շրջելիորեն և համեմատաբար արագ միանում է իր S սուբստրատի հետ՝ ձևավորելով ֆերմենտ. substrate համալիր (ES):

E+S<=>ES (1)

ԷՍ-ի ձևավորումը տեղի է ունենում ջրածնային կապերի, էլեկտրաստատիկ, հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների, որոշ դեպքերում կովալենտային, կոորդինացիոն կապերի պատճառով՝ ակտիվ կենտրոնի ամինաթթուների մնացորդների կողային ռադիկալների և սուբստրատի ֆունկցիոնալ խմբերի միջև։ Բարդ ֆերմենտներում սուբստրատի հետ շփման ֆունկցիան կարող է կատարել նաև կառուցվածքի ոչ սպիտակուցային մասը։

Այնուհետև ֆերմենտ-սուբստրատ կոմպլեքսը քայքայվում է երկրորդ, ավելի դանդաղ, շրջելի ռեակցիայի արդյունքում՝ առաջացնելով ռեակցիայի արտադրանք P և ազատ ֆերմենտ E:

Է.Ս<=>ՊԸ<=>E+P (2)

Ներկայումս վերոհիշյալ գիտնականների, ինչպես նաև Քեյլին Դ.-ի, Չենս Բ.-ի, Կոշլանդ Դ.-ի («պատճառված նամակագրության տեսություն») աշխատանքի շնորհիվ տեսական դրույթներ կան գործողության մեխանիզմի չորս հիմնական կետերի մասին. սուբստրատի վրա գտնվող ֆերմենտ, որը որոշում է ֆերմենտների քիմիական ռեակցիաները արագացնելու ունակությունը.

1. Կողմնորոշում և մոտեցում . Ֆերմենտը կարող է կապել սուբստրատի մոլեկուլն այնպես, որ ֆերմենտի կողմից հարձակման ենթարկված կապը ոչ միայն գտնվում է կատալիտիկ խմբին մոտ, այլև ճիշտ է կողմնորոշվում դրա նկատմամբ: Հավանականությունը, որ ES համալիրը կհասնի անցումային վիճակին՝ կողմնորոշման և մոտիկության միջոցով, մեծապես մեծանում է:

2. Սթրես և լարվածություն : պայմանավորված նամակագրություն. Սուբստրատի կցումը կարող է առաջացնել կոնֆորմացիոն փոփոխություններ ֆերմենտի մոլեկուլում, ինչը հանգեցնում է ակտիվ կենտրոնի կառուցվածքի լարվածության, ինչպես նաև որոշակիորեն դեֆորմացնում է կապված սուբստրատը, դրանով իսկ հեշտացնելով ES համալիրի կողմից անցումային վիճակի հասնելը: E և S մոլեկուլների միջև առաջանում է այսպես կոչված ինդուկտիվ համապատասխանություն։

ԷՆԶԻՄԱՏԻՎ ՌԵԱԿՑԻՆԵՐԻ ԿԻՆԵՏԻԿԱ

Vfr-ը որոշվում է նյութի քանակով, որը փոխակերպվում է ժամանակի միավորի համար: Այս ռեակցիաների V-ն կախված է արտաքին գործոնների ազդեցությունից (ջերմաստիճան, pH, բնական և օտար միացությունների ազդեցություն և այլն)։

Vfr-ը կատալիտիկ ակտիվության չափանիշ է և պարզապես կոչվում է ֆերմենտային ակտիվություն:
Ֆերմենտի ակտիվությունը կարող է չափվել միայն անուղղակիորեն.
1) փոխարկված Ս-ի չափով.
2) P-ի կոնցենտրացիայի ավելացում մեկ միավոր ժամանակում.
Ֆերմենտի կոնցենտրացիան արտահայտելու համար օգտագործեք.
ա) ֆերմենտների չափման միավորը ֆերմենտի քանակն է, որը կատալիզացնում է րոպեում 1 մկմոլ S-ի փոխակերպումը: [մկմոլ/րոպե];
բ) 1 կատալ (կատ) - ֆերմենտների քանակություն, որոնք ունակ են 1 վայրկյանում առաջացնել S-ի 1 մոլի վերածումը P-ի. [մոլ/վրկ]:
1 կատու = 6×107E; 1E = 16,67 (n կատու)
Ֆերմենտային ակտիվությունն արտահայտելու համար օգտագործեք.
ա) ֆերմենտների հատուկ ակտիվությունը 1 մգ-ում ֆերմենտների քանակն է կամ կատվի քանակը: 1 կգ սպիտակուցի դիմաց;
բ) մոլեկուլային ակտիվությունը կամ շրջանառության թիվը S մոլեկուլների քանակն է, որոնք փոխակերպվում են մեկ E մոլեկուլով 1 րոպեում:
Էրիտրոցիտային կատալազի մեկ մոլեկուլը 1 րոպեում քայքայում է H2O2-ի 5 × 106 մոլեկուլ։

Ֆերմենտի գործողության առանձնահատկությունը
E S համալիրի հայեցակարգը և ACP-ն սերտորեն կապված են ֆերմենտների հատուկ հատկության՝ նրանց առանձնահատկությունների հետ։ Ըստ սպեցիֆիկության աստիճանի (նվազման կարգով) առանձնանում են.
I. Ստերեոքիմիական սուբստրատի առանձնահատկությունը. այս դեպքում ֆերմենտները կատալիզացնում են S-ի միայն 1 ձև (1 իզոմեր): Օրինակ, ֆումարատ հիդրատազը կատալիզացնում է միայն ֆումարաթթվի փոխակերպումը, բայց չի կատալիզացնում նրա իզոմերի՝ մալեյնաթթվի փոխակերպումը։
II. Սուբստրատի բացարձակ առանձնահատկություն - E-ն փոխակերպվում է միայն 1S-ով: Օրինակ, ուրեազը փոխակերպում է միայն միզանյութը:
III. S խմբի բացարձակ առանձնահատկություն. Ֆերմենտները գործում են նմանատիպ S-b խմբի վրա: Օրինակ, ալկոհոլային DG-ն փոխակերպում է ոչ միայն էթանոլը, այլ նաև այլ ալիֆատիկ սպիրտներ:
IV. S խմբի հարաբերական առանձնահատկությունը. Ֆերմենտը գործում է ոչ թե S մոլեկուլների խմբի, այլ որոշակի S խմբերի որոշակի կապերի վրա։ Օրինակ, պեպսինը և տրիփսինը հատուկ են տարբեր սպիտակուցների պեպտիդային կապերի համար:
V. S-ի հարաբերական առանձնահատկությունը: Ֆերմենտը կատալիզացնում է՝ վերածվելով քիմիական միացությունների տարբեր խմբերի պատկանող S-b։ Օրինակ, ցիտոքրոմ-450 ֆերմենտը կատալիզացնում է մինչև 7000 տարբեր S-b հիդրօքսիլացման ռեակցիաները: Սա ամենաքիչ կոնկրետ ֆերմենտային համակարգն է:

Ֆերմենտի առանձնահատկությունը բացատրելու երկու տեսություն կա.
Է. Ֆիշերի վարկածը «բանալի և կողպեքի» վարկածն է կամ «կաղապարի» վարկածը: Ըստ Ֆիշերի, ֆերմենտը կոշտ կառուցվածք է, որի ACP-ն հանդիսանում է Ս. Եթե ​​S-ը համապատասխանում է E-ին, ինչպես կողպեքի բանալին, ապա ռեակցիան տեղի կունենա: Եթե ​​S-ը փոքր-ինչ փոխված է («բանալին»), ապա այն չի համապատասխանում ACF-ին («կողպեքը»), և ռեակցիան անհնար է դառնում։ Թեև այս բացատրությունը տրամաբանական է, Ֆիշերի վարկածը չի բացատրում, թե այդ դեպքում ինչի վրա են հիմնված խմբի բացարձակ և հարաբերական առանձնահատկությունները: Օրինակ, ցիտոքրոմ-450-ը միավորվում է կառուցվածքով տարբեր S-b-ի այդքան մեծ քանակի հետ։
Այս արտաքին հակասությունները բացատրվում են Կոշլանդի հիպոթեզով կամ հարկադիր համապատասխանության վարկածով։ Ըստ Կոշլանդի՝ ֆերմենտի մոլեկուլը «կոշտ» չէ, այլ ճկուն է, ֆերմենտի և նրա ACP-ի կառուցվածքն ու կոնֆիգուրացիան սկսում են փոխվել այն պահից, երբ ֆերմենտը միանում է S-ին կամ այլ լիգանդներին: E-S համալիրի ձևավորման ժամանակ, բացի երկրաչափական կոմպլեմենտարությունից, տեղի է ունենում նաև էլեկտրաստատիկ կոմպլեմենտարություն, որը տեղի է ունենում հակառակ լիցքավորված մոլեկուլների E և S զուգակցման պատճառով: Իրականում, ըստ երևույթին, տեղի են ունենում ավելացման երկու տարբերակները:

Կոշլանդի վարկածը թույլ է տալիս բացատրել, թե ինչու է տեղի ունենում S-in-ի մոտ անալոգների փոխակերպումը։ Եթե ​​«կեղծ» ենթաշերտը (քվազի-S) տարբերվում է բնականից, և ACP-ն ընդունում է իրական սուբստրատին մոտ կոնֆորմացիա, ապա կատալիտիկ խմբերի դասավորությունը նման E-S համալիրում թույլ կտա տեղի ունենալ ռեակցիան: Թվում է, թե ֆերմենտը չի նկատում այս «խաբեությունը», թեև ռեակցիան այնքան արագ չի ընթանում, որքան իրական սուբստրատի դեպքում: Եթե ​​քվազի-սուբստրատի կոնֆիգուրացիան թույլ չի տալիս կատալիտիկ խմբի ճիշտ դիրքավորումը, ապա այս դեպքում ռեակցիան չի շարունակվի։ Նրանք. եթե կոնֆորմացիոն վերադասավորումների շրջանակը սահմանափակվում է միայն մեկով, ապա ֆերմենտը խիստ սպեցիֆիկ է, և եթե ACP-ի վերադասավորումների հնարավորությունները մեծ են, ապա ֆերմենտն աշխատում է նաև քվազի-սուբստրատների վրա:

Vfr-ի կախվածությունը pH միջավայրից
Յուրաքանչյուր ֆերմենտ ունի իր օպտիմալ pH-ը, որի դեպքում Vfr-ն առավելագույնն է: pH-ի շեղումը այս կամ այն ​​ուղղությամբ հանգեցնում է ֆերմենտների ակտիվության նվազմանը: Ֆերմենտների մեծամասնությունն ունեն ~7.0 pH, այսինքն՝ այն համընկնում է ֆիզիոլոգիական pH արժեքների հետ։
Օպտիմալ pH արժեքի դեպքում ACP-ի և S-ի ֆունկցիոնալ խմբերը կապակցման համար առավել նախընտրելի ձևով են: Որոշ ֆերմենտներ ունեն օպտիմալ pH, որը կտրուկ տարբերվում է ֆիզիոլոգիական արժեքներից, պեպսինը 100% ակտիվ է pH = 1,5-2,5; արգինազ - pH = 10:

Vfr-ի կախվածությունը ջերմաստիճանից
Շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ Vfr-ն ավելանում է՝ հասնելով 20-40ºС օպտիմալ արժեքների ֆերմենտների մեծ մասի համար:
Ֆերմենտների ջերմակայունությունը կապված է նրանց սպիտակուցային կառուցվածքի հետ. երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 40-50ºC և բարձր, դրանք դենաձևանում են:
Որոշ ֆերմենտների համար դենատուրացիա տեղի է ունենում 0ºC ջերմաստիճանում:
Ցանկացած քիմիական ռեակցիայի դեպքում, յուրաքանչյուր 10ºC-ի համար ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, ռեակցիայի V-ն ավելանում է 2-3 անգամ, ֆերմենտային ռեակցիաների դեպքում այս գործակիցն ավելի ցածր է՝ 2 կամ նույնիսկ ավելի քիչ: Բացա

Vfr-ի կախվածությունը համակենտրոնացումից. Ս.
Ֆերմենտների գործողության մեխանիզմը նկարագրված է Միքայելիս-Մենտենի հավասարմամբ։ Vfr-ի կախվածությունը [S]-ից կարելի է որոշել գրաֆիկորեն։
ա) ըստ Միքայելիսի կորի՝ որքան փոքր է Km-ը, այնքան մեծ է Vm-ը և այնքան բարձր է E-ի հարաբերակցությունը S-ի նկատմամբ:
Vmax-ը համապատասխանում է S-vol ֆերմենտի ամբողջական հագեցվածության վիճակին:

լուծույթում կա E-ի ավելցուկ (3 մոլ S, 5 մոլ E) սա ֆերմենտի S-vol հագեցվածության վայրն է:
բ) Lainciver-Burk փոխադարձ մեթոդը, որտեղ Vfr-ի կախվածությունը [S]-ից հաշվարկվում է փոխադարձ մեծություններով։

Ֆերմենտների գործունեության կարգավորումը.
Ֆերմենտները վերահսկվող ակտիվությամբ կատալիզատորներ են, ուստի Vfr-ը կարող է կառավարվել ֆերմենտների միջոցով: Գործունեության կարգավորումը կարող է իրականացվել տարբեր կենսաբանական բաղադրիչների կամ օտար միացությունների (դեղորայք, թունավոր) հետ ֆերմենտների փոխազդեցության միջոցով, որոնք կոչվում են մոդիֆիկատորներ։ Եթե ​​մոդիֆիատորի առկայության դեպքում Vfr-ն ավելանում է, ապա այդպիսի մոդիֆիկատորները կոչվում են ակտիվացնողներ, իսկ եթե այն նվազում է, կոչվում են ինհիբիտորներ։

Ֆերմենտների ակտիվացում.
Կան ֆերմենտների ակտիվացման մի քանի տեսակներ.
1. Ակտիվացում՝ ազդելով ֆերմենտի մոլեկուլների ենթամիավորների վրա։ Որոշ ֆերմենտներ ունեն SN 2 ենթամիավորների տեսքով՝ կատալիտիկ և կարգավորող։ Արտակարգ իրավիճակները փրկելիս ACF-ը թաքնված է:

Օրինակ՝ օրգանիզմում շատ ֆերմենտներ արտադրվում են որպես պրոֆերմենտներ կամ զիմոգեններ, այսինքն՝ ոչ ակտիվ վիճակում։ Անհրաժեշտության դեպքում դրանց որոշակի քանակն ակտիվանում է։ Օրինակ՝ ոչ ակտիվ տրիպսինոգենը էնտերոկինազ ֆերմենտի միջոցով վերածվում է ակտիվ տրիպսինի։
2. Իոնները ազդում են ֆերմենտների ակտիվացման վրա.
ա) կատիոններ - դրանց ազդեցությունն ավելի կոնկրետ է, քան անիոնները: Կատիոններն իրենք կարող են հանդես գալ որպես պրոթեզային խմբեր ֆերմենտներում (Fe ցիտոքրոմում) կամ իրենց ներկայությամբ ազդել ֆերմենտի վրա՝ ակտիվացնելով այն։ Օրինակ՝ ածխածնի անհիդրազը ակտիվանում է Zn+2-ի առկայության դեպքում։
բ) անիոններ - գործում են ավելի քիչ հատուկ և սովորաբար ազդում են դ.ֆ.-ի 2-րդ փուլի վրա: – ԷՍ համալիրի քայքայումը. Այնուամենայնիվ, երբեմն անիոնները հանդիսանում են ֆերմենտների անմիջական ակտիվացնողներ: Օրինակ, Cl– ակտիվացնում է ոչ ակտիվ պեպսինոգենը և այն վերածում ակտիվ պեպսինի:
3. Ակտիվացում՝ պաշտպանելով ֆերմենտները տարբեր ազդեցությունների ապաակտիվացնող ազդեցությունից։ Ապահովված է հատուկ նյութերով, որոնք կանխում են ֆերմենտների վրա բացասական ազդեցությունները:

Ֆերմենտի արգելակում.
Այն նյութերը, որոնք առաջացնում են ֆերմենտների մասնակի կամ ամբողջական արգելակում, կոչվում են ինհիբիտորներ (I): Ինհիբիտորներն ունեն ֆերմենտին սերտորեն կապվելու հատկություն։ Այս հիման վրա արգելակումը տարբերվում է `շրջելի և անշրջելի:
Հետադարձելի արգելակման դեպքում I և E փոխազդում են: Եթե ​​արգելակիչը ինչ-որ կերպ չեզոքացվում է (օրինակ՝ դիալիզի միջոցով), ապա E-ի ակտիվությունը վերականգնվում է։ Եթե ​​դրան հնարավոր չէ հասնել, ապա մենք խոսում ենք անդառնալի արգելակման մասին։
Հետադարձելի արգելակում

մրցակցային ոչ մրցակցային
Մրցակցային արգելակումը կարող է առաջանալ ճշմարիտ Ս–ի կառուցվածքին նմանվող նյութերի կողմից։

I-ը և S-ը մրցում են ACP-ի համար, և ֆերմենտի հետ բարդույթը ձևավորում է ավելի շատ մոլեկուլ ունեցող միացություն: Կամ I կամ S-ը կապվում է ֆերմենտին, նման արգելակման համար հավասարումը վավեր է.
Մրցակցային արգելակման ժամանակ ԵՐԲԵՔ ԵՍ I կոմպլեքսը ԵՐԲԵՔ չի ձևավորվում, ինչով էլ այս տեսակի արգելակումը տարբերվում է մյուսներից:
Օրինակ, DG succinate-ը ներառված է տնտեսությունների մեջ: CTK համակարգեր. Նրա բնական S-ը սուկցինատ է։ Inhibitors կարող են լինել oxaloacetate, malonate (քվազի-substrates):

Երբ ավելցուկ է, արգելակիչը բևեռացված խմբերում կապվում է ACP սուկցինատ DG-ին:
Մրցակցային արգելակման դեպքում Vmax-ը երբեք չի փոխվում, բայց Km-ը փոխվում է: I-ի առկայության դեպքում կորերի թեքությունը մեծանում է, արդյունքում ավելանում է Կմ-ն

Միքայելիս-Մենտենի կորի կիրառմամբ փորձի արդյունքների հիման վրա հնարավոր է հաստատել I-ի մրցակցային բնույթը (կմ մեծացնելով և Vmax-ի կայունությունը): Այս կորի բնույթը նաև ցույց է տալիս, որ գործընթացը շրջելի է, այսինքն՝ մեծացնելով [S]՝ Vmax-ին հասնելու ժամանակը կարող է կրճատվել։
Մրցակցային արգելակման մեթոդը լայն կիրառություն է գտել բժշկական պրակտիկայում։

Նմանատիպ կառուցվածք ունեն պարամինոբենզոյան թթուն և սուլֆոնամիդը։ Բակտերիալ բջիջը օգտագործում է p-ABA ֆոլաթթու սինթեզման համար, որը բակտերիալ ֆերմենտների բաղադրիչն է: S/a-ն արգելափակում է ֆոլաթթու սինթեզող ֆերմենտների գործողությունը, արդյունքում բակտերիաների աճը դադարում է։

Ոչ մրցակցային արգելակումը շրջելի արգելակում է, երբ ես փոխազդում եմ ոչ թե ACP-ի, այլ ֆերմենտների այլ ֆունկցիոնալ խմբերի հետ, այսինքն՝ այս դեպքում ես կառուցվածքային նմանություն չունեմ S-ի հետ: Նման արգելակիչի ավելացումը նվազեցնում է ֆերմենտի ակտիվությունը, և ոչ թե S-ի հետ կապվածությունը, այսինքն՝ արգելակողը չի փոխում Km-ը, այլ նվազեցնում է մաքս. Վֆր.

Այս տեսակի արգելակման դեպքում ձևավորվում են ոչ ակտիվ ցածր դիսոցման կոմպլեքսներ E I կամ E I S, օրինակ՝ HCN-ի, այլ քիմիական միացությունների, որոնք կապում են Me իոնները կամ ֆերմենտի մոլեկուլում այլ ֆունկցիոնալ խմբեր:

Խառը արգելակում (կամ մասամբ ոչ մրցակցային տիպ) - Vmax-ի նվազումը զուգորդվում է Km-ի ավելացման հետ:

Այս դեպքում ձևավորվում է E I S կոմպլեքս, որի մեջ Ս–ն ենթարկվում է դանդաղ կատալիտիկ փոխակերպման։

Սուբստրատի արգելակումը Vfr-ի նվազում է [S]-ի զգալի աճով: Սկզբում [S]-ի աճով Vfr-ն ավելանում է՝ հասնելով առավելագույնին, սակայն [S]-ի հետագա աճով Vfr-ն սկսում է ընկնել։
Ավելորդ Ս-ի արգելակող ազդեցության մեխանիզմը բազմազան է։ Ամենից հաճախ սա E S միջանկյալ միացությունների փոխազդեցությունն է S-ի մեկ կամ մի քանի մոլեկուլների հետ, որի արդյունքում առաջանում է ոչ ակտիվ միացություն, ապա.
կա մի համալիր, որը չի արտադրում ռեակցիայի արտադրանք:

Ֆերմենտների գործունեության կարգավորման մեթոդներ
Կենդանի օրգանիզմում միաժամանակ տեղի են ունենում հազարավոր տարբեր նյութերի սինթեզի, քայքայման և փոխակերպման ռեակցիաներ։ Այս բոլոր բազմաթիվ ռեակցիաներն օրգանիզմում կարգավորվում են տարբեր մեխանիզմներով, որոնցից ամենագլխավորներն են.
ա) հետադարձ տիպի կարգավորում. սովորաբար բնորոշ է սինթեզի ռեակցիաներին: Ռեակցիայի արտադրանքի թույլատրելի մակարդակից բարձր կուտակումը ուժեղ արգելակիչ ազդեցություն ունի գործընթացի առաջին փուլի վրա.

բ) ֆերմենտային ակտիվության ալոստերիկ կարգավորում - բնորոշ է միայն SN ունեցող ֆերմենտների հատուկ խմբին, որոնք ունեն ալոստերիկ էֆեկտորների կապման կարգավորող կենտրոններ: Բացասական էֆեկտորները արգելակում են S-ի փոխակերպումը և գործում են որպես ալոստերիկ ինհիբիտորներ։ Դրական էֆեկտորները, ընդհակառակը, արագացնում են Vfr-ն, հետևաբար դրանք դասակարգվում են որպես ալոստերիկ ակտիվացնողներ։

Ֆերմենտի վրա ալոստերիկ ինհիբիտորների գործողության մեխանիզմը այս ֆերմենտի ACP-ի փոփոխությունն է: Vfr-ի նվազումը կա՛մ Km-ի ավելացման հետևանք է, կա՛մ Vmax-ի նվազման հետևանք է, S-ի նույն հագեցված կոնցենտրացիաների դեպքում ալոստերիկ ակտիվացնողները, ընդհակառակը, հեշտացնում են S-ի վերափոխումը ACP-ի, որն ուղեկցվում է. կամ Km-ի նվազում, կամ Vmax-ի աճ:

Կոմպարտմենտալացումը մի երևույթ է, երբ թաղանթները օգտագործվում են տարածականորեն բաժանելու համար
ա) ֆերմենտ իր S-ից (օրինակ՝ լիզոմային ֆերմենտներ այն նյութերից, որոնց վրա նրանք գործում են ցիտոպլազմում).
բ) գործընթացները, որոնք միաժամանակ անհամատեղելի են միմյանց հետ: Ճարպաթթուների սինթեզը տեղի է ունենում ցիտոպլազմայի լուծվող մասում, իսկ ճարպաթթուների քայքայումը՝ միտոքոնդրիումներում։

Ֆերմենտային ռեակցիաների կինետիկա. Ֆերմենտաբանության այս ճյուղն ուսումնասիրում է քիմիական և ֆիզիկական գործոնների ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիաների արագության վրա։ 1913 թվականին Միքայելիսը և Մենտենը ստեղծեցին ֆերմենտային կինետիկայի տեսությունը՝ հիմնվելով այն փաստի վրա, որ ֆերմենտը (E) փոխազդում է սուբստրատի (S) հետ՝ ձևավորելով միջանկյալ ֆերմենտ-սուբստրատ կոմպլեքս (ES), որը հետագայում քայքայվում է ֆերմենտի և ռեակցիայի արտադրանքը ըստ հավասարման.

Սուբստրատի և ֆերմենտի փոխազդեցության յուրաքանչյուր փուլ բնութագրվում է իր արագության հաստատուններով: Ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի տարրալուծման արագության հաստատունների գումարի հարաբերակցությունը ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի առաջացման արագության հաստատունին կոչվում է Միքայելիսի հաստատուն (Km): Նրանք որոշում են ֆերմենտի կապը սուբստրատի նկատմամբ: Որքան ցածր է Միքայելիսի հաստատունը, այնքան մեծ է ֆերմենտի մերձեցումը սուբստրատի նկատմամբ, այնքան բարձր է կատալիզացման ռեակցիայի արագությունը: Կմ արժեքի հիման վրա կատալիտիկ ռեակցիաները կարելի է բաժանել արագ (կմ 106 մոլ/լ կամ ավելի քիչ) և դանդաղ (կմ 102-ից 106):

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը կախված է ջերմաստիճանից, ռեակցիայի միջավայրից, ռեակտիվների կոնցենտրացիայից, ֆերմենտի քանակից և այլ գործոններից։

1. Դիտարկենք ռեակցիայի արագության կախվածությունը ֆերմենտի քանակից։ Պայմանով, որ կա սուբստրատի ավելցուկ, ռեակցիայի արագությունը համաչափ է ֆերմենտի քանակին, բայց ֆերմենտի ավելցուկի դեպքում ռեակցիայի արագության աճը կնվազի, քանի որ այլևս բավարար սուբստրատ չի լինի:

2. Քիմիական ռեակցիաների արագությունը համաչափ է արձագանքող նյութերի խտությանը (զանգվածի գործողության օրենք): Այս օրենքը վերաբերում է նաև ֆերմենտային ռեակցիաներին, սակայն որոշակի սահմանափակումներով։ Մշտապես

Ֆերմենտի մեծ քանակությամբ ռեակցիայի արագությունը իսկապես համաչափ է սուբստրատի կոնցենտրացիայի հետ, բայց միայն ցածր կոնցենտրացիաների շրջանում: Սուբստրատի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում ֆերմենտը հագեցած է սուբստրատով, այսինքն՝ գալիս է մի պահ, երբ ֆերմենտի բոլոր մոլեկուլներն արդեն ներգրավված են կատալիտիկ գործընթացում, և ռեակցիայի արագության աճ չի լինի: Ռեակցիայի արագությունը հասնում է առավելագույն մակարդակի (Vmax) և այնուհետև այլևս կախված չէ ենթաշերտի կոնցենտրացիայից: Ռեակցիայի արագության կախվածությունը սուբստրատի կոնցենտրացիայից պետք է որոշվի կորի այն մասում, որը Vmax-ից ցածր է: Տեխնիկապես ավելի հեշտ է որոշել ոչ թե առավելագույն արագությունը, այլ ½ Vmax: Այս պարամետրը ֆերմենտային ռեակցիայի հիմնական բնութագիրն է և հնարավորություն է տալիս որոշել Միքայելիսի հաստատունը (Կմ):

Km (Michaelis հաստատուն) այն սուբստրատի կոնցենտրացիան է, որի դեպքում ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը առավելագույնի կեսն է: Դրանից մենք բխում ենք Միքայելիս-Մենտենի հավասարումը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության համար: