Кратко о механизме ферментативного катализа:
- Ферменты снижают энергию активации, стабилизируя переходное состояние через: ориентацию и приближение реагентов, индуцированную подгонку, катализ кислотой/основанием, ковалентный катализ и металлокофакторы.
- Кинетика часто описывается уравнением Михаэлиса–Ментена: $v=\frac{V_{\max }[S]}{K_M+[S]}$, где $V_{\max }=k_{cat}[E{]}_t$ и $K_M$ отражает сродство/кинетику связывания.
Влияние конкурентных ингибиторов:
- Механизм: ингибитор $I$ связывается с активным центром фермента $E$, конкурируя с субстратом $S$.
- Эффект на параметры: $V_{\max }$ остаётся неизменным, $K_M$ увеличивается (снижается видимое сродство).
- Математически: $K_M^{app}=K_M\left(1+\frac{[I]}{K_i}\right)$, где $K_i$ — константа диссоциации ингибитора. В уравнении Михаэлиса: $v=\frac{V_{\max }[S]}{K_M\left(1+\frac{[I]}{K_i}\right)+[S]}$.
- На прямой Лайнауэра–Берка ($1/v$ против $1/[S]$) линии пересекаются по оси ординат (один и тот же $1/V_{\max }$), но имеют разный наклон: $\frac{1}{v}=\frac{K_M\left(1+\frac{[I]}{K_i}\right)}{V_{\max }}\frac{1}{[S]}+\frac{1}{V_{\max }}$.
- Практическое следствие: эффект можно преодолеть повышением $[S]$.
Влияние неконкурентных ингибиторов (чистая неконкуренция как частный случай смешанной):
- Механизм: ингибитор связывается с аллостерическим участком как свободного фермента $E$, так и комплекса $ES$, уменьшая каталитическую активность независимо от связанного субстрата.
- Эффект на параметры (чистая неконкуренция): $K_M$ не меняется, $V_{\max }$ снижается.
- Математически: $V_{\max }^{app}=\frac{V_{\max }}{1+\frac{[I]}{K_i}}$, $K_M^{app}=K_M$.
- Уравнение Михаэлиса: $v=\frac{V_{\max }/\left(1+\frac{[I]}{K_i}\right)[S]}{K_M+[S]}$.
- На прямой Лайнауэра–Берка линии имеют одинаковый наклон проекции на ось $1/[S]$ (поскольку $K_M$ неизменен), но разные пересечения по оси ординат ($1/V_{\max }^{app}$ увеличивается). Эффект не устраняется повышением $[S]$.
Коротко о смешанной ингалибиции:
- Общая формула: $K_M^{app}=K_M\frac{1+\frac{[I]}{K_i}}{1+\frac{[I]}{K_i^{\prime }}},V_{\max }^{app}=\frac{V_{\max }}{1+\frac{[I]}{K_i^{\prime }}}$.
- Если $K_i=K_i^{\prime }$ — это чистая неконкуренция.
Влияние на каталитическую эффективность:
- Эффективность $\frac{k_{cat}}{K_M}$ уменьшается при обоих типах ингибирования: при конкурентном — из‑за увеличения $K_M$, при неконкурентном — из‑за уменьшения $k_{cat}$ (через $V_{\max }$).