Введение
В химии термин "число оборота" имеет два различных значения. В энзимологии число оборота (kcat) определяется как предельное количество химических превращений молекул субстрата в секунду, которое может осуществить один активный центр для данной концентрации фермента, для ферментов с двумя и более активными центрами. Для ферментов с одним активным центром kcat называют каталитической константой. Его можно рассчитать по предельной скорости реакции и концентрации каталитических центров следующим образом: (см. кинетику Майкла-Ментен). В других областях химии, таких как органометаллическая катализ, число оборота (TON) имеет иное значение: количество молей субстрата, которое может преобразовать один моль катализатора до момента его инактивации. Идеальный катализатор в этом смысле имел бы бесконечное число оборота, поскольку он никогда не расходуется. Термин "частота оборота" (TOF) используется для обозначения числа оборотов в единицу времени, что эквивалентно значению числа оборота в энзимологии. Для большинства практически значимых промышленных применений частота оборота находится в диапазоне 10−2 – 102 с−1 (103 – 107 с−1 для ферментов). Фермент каталаза обладает наибольшей частотой оборота, для которого сообщалось о значениях до 4 с−1.
In chemistry, the term "turnover number" has two distinct meanings. In enzymology, the turnover number ('kcat') is defined as the limiting number of chemical conversions of substrate molecules per second that a single active site will execute for a given enzyme concentration for enzymes with two or more active sites. For enzymes with a single active site, 'kcat' is referred to as the catalytic constant. It can be calculated from the limiting reaction rate and catalyst site concentration as follows:
(See Michaelis–Menten kinetics). In other chemical fields, such as organometallic catalysis, turnover number (TON) has a different meaning: the number of moles of substrate that a mole of catalyst can convert before becoming inactivated:
An ideal catalyst would have an infinite turnover number in this sense, because it would never be consumed. The term turnover frequency (TOF) is used to refer to the turnover per unit time, equivalent to the meaning of turnover number in enzymology. For most relevant industrial applications, the turnover frequency is in the range of 10−2 – 102 s−1 (103 – 107 s−1 for enzymes). The enzyme catalase has the largest turnover frequency, with values up to 4 s−1 having been reported.
Объем оборота ферментов с ограниченной диффузией
Ацетилхолинестераза — это серингидролаза с заявленной каталитической константой, превышающей 10⁴ с⁻¹. Это подразумевает, что данный фермент реагирует с ацетилхолином со скоростью, близкой к пределу, определяемому диффузией. Углеродная ангидраза — один из самых быстрых ферментов, и её скорость обычно ограничивается скоростью диффузии её субстратов. Типичные каталитические константы для различных форм этого фермента находятся в диапазоне от 10⁴ с⁻¹ до 10⁶ с⁻¹.