Кіріспе

Энзим кинетикасының моделі

Биохимияда, Леонор Михаэлис және Мод Ментеннің есімдерімен аталатын Михаэлис-Ментен кинетикасы – энзим кинетикасының ең қарапайым жағдайы, ол бір субстрат пен бір өнімнің фермент катализделген реакцияларына қолданылады. Ол реакция жылдамдығын (P өнімінің түзілу жылдамдығын, концентрациясы [P] арқылы белгіленеді) А субстратының концентрациясы [A] (IUBMB ұсынған символдарды пайдалана отырып) арқылы сипаттайтын дифференциалдық теңдеу түрінде болады. Оның формуласы Михаэлис-Ментен теңдеуімен беріледі:

, жиі жазылады , бұл берілген фермент концентрациясы үшін субстрат концентрациясы қаныққанда жүйеге жақындасатын шекті жылдамдықты білдіреді. Михаэлис тұрақтысы – реакция жылдамдығы -ның жартысына тең болатын субстраттың концентрациясы деп анықталады, бірақ бұл шатастырады, өйткені Михаэлис және Ментен мұндай график қолданған жоқ. Олар -ты -қа қарсы графиктің түрінде көрсеткен, бұл Михаэлис-Ментен деректерін көрсетудің әдеттегі тәсілдерінен артықшылықтары бар. Онда тәуелді айнымалы ретінде келеді, сондықтан эксперименттік қателер бұрмаланбайды. Михаэлис және Ментен жоғары мәніндегі шектен -ны тікелей бағалауға тырыспады, мұны заманауи техникалармен алынған деректермен дәл анықтау қиын, ал олардың деректерімен мүлдем мүмкін емес. Олар қисық ортаңғы диапазонда дерлік түзу сызық екенін және ең жоғарғы еңісі -қа тең екенін пайдаланды, яғни -ге тең мәні бар болса, -ны қисықтағы сәйкес нүктеден анықтау оңай болды.
Бұл график қазіргі уақытта және -ны бағалау үшін дерлік қолданылмайды, бірақ ол маңызды қызығушылық тудырады, өйткені оның тағы бір құнды қасиеті бар: ол бір реакцияны катализдеуші, бірақ субстрат концентрациясының өте әртүрлі диапазондарында белсенді болатын изоферменттердің қасиеттерін салыстыруға мүмкіндік береді. Мысалы, сүтқоректілердің төрт гексокиназа изоферменті глюкозамен шамамен 0,02 мМ (гексокиназа А, ми гексокиназасы) концентрациясынан шамамен 50 мМ (гексокиназа D, "глюкокиназа", бауыр гексокиназасы) концентрациясына дейін жартылай қанықтырылады, бұл 2000 еседен астам айырмашылықты құрайды. Әдеттегі графиктердің бірінде төрт изофермент арасындағы кинетикалық салыстыруды көрсету мүмкін емес, бірақ оны жартылай логарифмдік графикте оңай жасауға болады.

Өзіндік ерекшелігі

Спецификалық тұрақты (немесе каталитикалық тиімділік) – ферменттің субстратты өнімге қаншалықты тиімді түрлендіретінінің өлшемі. Бұл және арақатынасы болғанымен, ол өздігінен маңызды параметр, диффузиялық шектеулі ферменттерге, мысалы фумаразаға қарағанда неғұрлым фундаменталды. Диффузиялық шектеулі ферменттер субстраттың белсенді ортаға диффузиясымен шектелген теориялық жоғарғы шекте 108–1010 М−1с−1 жұмыс істейді. Бірақ реакцияларды бастапқы жылдамдықтар арқылы талдаудың, Генри реакцияның уақыт бойынша өзгеруін талдауға тырысқаннан гөрі қарапайым және жемісті екенін Михаэлис пен Ментен түсінді. Генри теңдеуді тудырғанмен, оны қолдануға ұмтылмады. Сонымен қатар, Михаэлис пен Ментен pH-ты реттеу үшін буферлердің қажеттігін түсінді, ал Генри түсінбеді.

Қолданбалар

Параметрлердің мәндері ферменттер арасында кең ауқымда өзгереді. Мысалдардың кейбіреулері төмендегідей: олар бірінші қадамды тепе-теңдік ретінде емес, жылдамдық константасы As бар қайтымсыз екінші реттік реакция ретінде қарастырып, мүлдем кері пікір қабылдады. Олардың тәсілі қазір қолданылмайтындықтан, олардың соңғы жылдамдық теңдеуін көрсету жеткілікті:

және оның функционалдық тұрғыдан Генри-Михаэлис-Ментен теңдеуінен ешқандай айырмашылығы жоқ екенін атап өту керек. Кинетикалық мінез-құлықты қарап шығу арқылы шамасы немесе немесе басқа бір шамаға тең екенін анықтау мүмкін емес.

Теңгерімдеу

Көптеген авторлар, мысалы Греко және Хакала, алайда, бұл шындық кез келген тәуелділіктен гөрі күрделірек болуы мүмкін. Егер шаралар біркелкі стандартты ауытқуға ие деп есептелсе, сызықтық емес регрессия үшін әрбір мәннің тиісті салмағы 1 болады. Егер қос өзара график қолданылса, әрбір мәнінің салмағы , ал егер Ханес графигі қолданылса, әрбір мәнінің салмағы болуы керек. Егер шаралар біркелкі коэффициенттік ауытқуға ие деп есептелсе, сызықтық емес регрессия үшін әрбір мәннің тиісті салмағы болады. Егер қос өзара график қолданылса, әрбір мәнінің салмағы болуы керек, ал егер Ханес графигі қолданылса, әрбір мәнінің салмағы болуы керек. Іс жүзінде, бұл жағдайдың барлығында мән нақты мәнге тең болуы керек, бірақ ол әрқашан белгісіз. Алайда, алдын ала бағалаудан кейін есептелген мәндерді бағалауды жақсарту үшін пайдалануға болады. Фермент кинетикалық деректерінің қателік құрылымы тәжірибелік түрде өте сирек зерттеледі, сондықтан көбінесе белгілі емес, тек қана жорамалданады. Дегенмен, деректердің ішкі дәлелдерінен қателік құрылымы туралы түсінік алуға болады. Бұл қолмен жасау қиын, бірақ компьютерде оңай орындауға болады.