Vmax, Km и ингибиторы
Введено| English | Значение |
|---|---|
| maximum rate/ˈmæksɪməm reɪt/ | максимальная скорость |
| Michaelis–Menten constant/ˈmaɪkəliz ˈmentn ˈkɒnstənt/ | константа Михаэли–Ментен |
| affinity/əˈfɪnɪti/ | аффинность |
| competitive/kəmˈpetɪtɪv/ | конкурентный |
| non-competitive/nɒn kəmˈpetɪtɪv/ | неконкурентный |
| immobilised enzyme/ɪˈməʊbəlaɪzd ˈenzaɪm/ | иммобилизованная фермент |
Vmax и Km
- Когда каждый активный центр занят, реакция достигает максимальной скорости — максимальной скорости, $V_{max}$.
- Кривая скорости в зависимости от концентрации субстрата поднимается и затем выравнивается на уровне $V_{max}$.
Что представляет собой V_max?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
V_max — это максимальная скорость; кривая выходит на плато, потому что все активные центры заняты.
Что говорит нам Km
- Константа Михаэлиса–Ментен, $K_m$, — это концентрация субстрата, дающая половину от $V_{max}$.
- Она измеряет аффинность (притягательную силу) фермента к своему субстрату:
- низкое $K_m$ → скорость достигает половины максимальной при низкой концентрации субстрата → высокое сродство.
- высокая $K_m$ → требует много субстрата → низкая аффинность.
- Таким образом, $K_m$ позволяет сравнить, насколько сильно разные ферменты удерживают свои субстраты.
Оба достигают одного и того же $V_{max}$, но фермент с низким $K_m$ достигает половины скорости на гораздо меньшем количестве субстрата — он сильнее удерживает свой субстрат.
Vmax и Km
скорость = Vmax·[S] / (Km + [S])
Перетащите субстрат. Скорость приближается к Vmax; концентрация субстрата, дающая половину Vmax, равна Km — это мера того, насколько прочно фермент связывает субстрат.
У фермента V_max = 80 единиц. При концентрации субстрата, равной его Km, какова будет скорость?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
По определению Km — это концентрация субстрата, обеспечивающая половину V_max, поэтому скорость составляет 80 ÷ 2 = 40 единиц.
НИЗКОЕ значение Km означает, что фермент достигает половины своей максимальной скорости только при ВЫСОКОЙ концентрации субстрата.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Наоборот: низкое Km означает, что половина максимальной скорости достигается при НИЗКОЙ концентрации субстрата — это высокая аффинность, то есть крепкое удержание субстрата.
Обратимые ингибиторы
- Ингибитор замедляет работу фермента; обратимый может отсоединиться. Два типа:
| Тип | Связывается | Добавить больше субстрата? | $V_{max}$ | $K_m$ |
|---|---|---|---|---|
| конкурентный | активный центр (похожая форма на субстрат) | вытесняет его — эффект снижается | не меняется | растет |
| неконкурентный | другое место (меняет активный центр) | не помогает | падает | не меняется |
Сопоставьте эффект каждого ингибитора с правильным результатом.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Конкурентный ингибитор блокирует активный центр (повышает Km, Vmax остается прежним); неконкурентный связывается в другом месте и снижает Vmax (Km не изменяется).
Добавление лишнего субстрата преодолевает действие конкурентного ингибитора, но не неконкурентного. Почему?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Конкурентный ингибитор блокирует активный центр, поэтому обилие субстрата побеждает в конкуренции. Неконкурентный ингибитор связывается в другом месте, поэтому субстрат не может его вытеснить.
Иммобилизованные ферменты
- Иммобилизованный фермент закреплен на месте — например, заключен в альгинатные шарики — пока субстрат протекает мимо.
- Свободный фермент работает немного быстрее, но иммобилизация дает большие практические преимущества:
- он не смывается, поэтому его можно использовать повторно.
- продукт чистый (не смешан с ферментом).
- он более стабилен к изменениям температуры и pH.
- процесс может протекать непрерывно.
- Используются в промышленности — например, шарики с лактазой производят молоко без лактозы.
Выберите все преимущества иммобилизации фермента (например, в шариках альгината).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Иммобилизованные ферменты можно использовать повторно, они дают чистый продукт и более стабильны — однако свободный фермент на самом деле работает немного быстрее.
Фермент, закрепленный на месте (например, заключенный в шарики альгината), чтобы его можно было использовать повторно, называется ______.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Иммобилизация фермента позволяет его извлечь и использовать повторно, а также обеспечивает отсутствие фермента в продукте.
Вы поняли
- $V_{max}$ = максимальная скорость (все активные центры заняты); $K_m$ = концентрация субстрата, дающая половину $V_{max}$
- Низкий $K_m$ = высокая аффинность; Высокий $K_m$ = низкая аффинность
- Конкурентный ингибитор: активный центр, повышает $K_m$, $V_{max}$ не меняется (больше субстрата преодолевает его)
- Неконкурентный ингибитор: другое место, снижает $V_{max}$, $K_m$ не меняется
- Иммобилизованные ферменты: многоразовое использование, чистый продукт, повышенная стабильность, непрерывность