Հիմնական նյութ
Կենսաբանություն
Դասընթաց․ (Կենսաբանություն) > Բաժին 7
Դաս 6: Ֆերմենտների կարգավորումՖերմենտային կինետիկայի գրաֆիկների հիմունքներ
Ինչպես կարդալ ֆերմենտային կինետիկայի գրաֆիկները (և ինչպես են դրանք պատրաստվում): Km և Vmax: Մրցակցային և ոչ մրցակցային արգելափակիչներ:
Ներածություն
Պատկերացրու՝ սպորտային մեքենաների խանութում ես: Ի՞նչ կուզես իմանալ քո ունեցած տարբերակների մասին (օր.՝ Ferrari, Porsche, Jaguar և այլն), որպեսզի որոշես, թե որն է լավագույնը: Ակնհայտ գործոններից մեկը կլինի այն, թե որքան արագ կգնա մեքենան, եթե այն վարես։ Բայց գուցե ավելի մանրամասն տեղեկույթ ցանկանաս ստանալ մեքենայի մասին, օրինակ՝ ինչքան արագ է այն զարգացնում արագությունը 0-ից մինչև 60 մղոն/ժամ: Այլ կերպ ասած՝ միայն նրա առավելագույն արագությունն իմանալու փոխարեն նաև կուզես իմանալ կինետիկ էներգիան, թե ինչպես է մեքենան հասնում այդ արագությանը:
Կենսաքիմիկոսները հակված են նման ձևով մտածելու իրենց ուսումնասիրած ֆերմենտների մասին: Նրանք ոչ միայն ցանկանում են իմանալ, թե ֆերմենտը որքան արագ կաշխատի, այլև ցանկանում են հնարավորինս շատ իմանալ ռեակցիայի արագության վրա ֆերմենտի ազդեցության մասին։
Փաստորեն, կարող ես մի ուշագրավ դեպք պատմել այն մասին, թե ինչպես է գործում ֆերմենտը, և ինչպես է այն փոխազդում այլ մոլեկուլների հետ, ինչպիսիք են արգելակիչները՝ ուղղակի չափելով, թե որքան արագ է այն կատալիզում ռեակցիան մի շարք տարբեր պայմաններում: Այսպիսի փորձերի մասին տեղեկությունը հաճախ ներկայացվում է ուրվագրերի տեսքով, ուստի մենք մի քիչ ժամանակ կծախսենք՝ քննարկելու համար, թե ինչպես են կազմվում ուրվագրերը, և ինչպես դրանք կարդալ առավելագույն չափով տեղեկություն ստանալու համար:
Ֆերմենտի կինետիկայի հիմնական ուրվագրերը
Ուրվագրերը, որոնցից մեկը պատկերված է ստորև (ռեակցիայի արագության՝ սուբստրատի կոնցենտրացիայից կախվածության ուրվագիրը), հաճախ օգտագործվում է ֆերմենտների կինետիկայի մասին նյութի ցուցադրման նպատակով: Դրանք տրամադրում են շատ օգտակար տեղեկույթ, բայց կարող են առաջին հայացքից շփոթեցնող թվալ: Այստեղ մենք քայլ առ քայլ կսովորենք, թե ինչպես կազմել ուրվագրեր և մեկնաբանել դրանք։
Պատկերացրու, որ քո սիրելի ֆերմենտով փորձանոթ ունես և ուզում ես իմանալ, թե ինչպես է ֆերմենտն իրեն դրսևորում տարբեր պայմաններում: Դրա համար իրականացնում ես մի շարք փորձեր, որոնցում օգտագործում ես տարբեր կոնցենտրացիայով սուբստրատ, օրինակ՝ 0 Մ, 0,2 Մ, 0,4 Մ, 0,6 Մ, 0,8 Մ և 1,0 Մ, և գտնում ես ռեակցիայի արագությունը (դա այն է, թե որքան արագ է քո սուբստրատը վերածվում վերջնարդյունքի), երբ ավելացնում ես ֆերմենտ յուրաքանչյուր դեպքում: Իհարկե, պիտի ուշադիր լինես, որ բոլոր փորձերում նույն կոնցենտրացիայով ֆերմենտ ավելացնես, որպեսզի կարողանաս համեմատություն անել։
Ինչպե՞ս կորոշես ռեակցիայի արագությունը։ Այն, ինչը դու իրականում ուզում ես որոշել, ռեակցիայի սկզբնական արագությունն է, երբ ընդամենը միացրել ես ֆերմենտը սուբստրատին, և ֆերմենտը կատալիզում է ռեակցիան այնքան արագ, որքան հնարավոր է սուբստրատի որոշակի կոնցենտրացիաների դեպքում (քանի որ ռեակցիայի արագությունը ֆերմենտի ծախսվելուն զուգընթաց ի վերջո կհավասարվի զրոյի): Այսպիսով՝ կչափես վերջանյութի քանակը միավոր ժամանակում հենց ռեակցիայի սկզբում, երբ վերջանյութի կոնցենտրացիան աճում է գծային կախվածությամբ: Այդ արժեքը՝ վերջանյութի քանակը, որն առաջանում է միավոր ժամանակում ռեակցիայի սկզբում, կոչվում է սկզբնական արագություն կամ
Ենթադրենք՝ գտել ես
Այս ուղիղ գիծն առաջանում է, քանի որ ֆերմենտը հագեցած է, ինչը նշանակում է, որ ֆերմենտի բոլոր մոլեկուլներն արդեն կապված են մշակվող սուբստրատների հետ: Սուբստրատի յուրաքանչյուր լրացուցիչ մոլեկուլ պետք է սպասի, մինչև այլ ֆերմենտ հասանելի դառնա, ուստի ռեակցիայի արագությունը (միավոր ժամանակում առաջացած վերջանյութի քանակը) սահմանափակվում է ֆերմենտի կոնցենտրացիայով: Ռեակցիայի առավելագույն արագությունը բնորոշ է որոշակի ֆերմենտների որոշակի կոնցենտրացիաներով և հայտնի է որպես առավելագույն արագություն կամ
Սուբստրատի կոնցենտրացիան, որի դեպքում ռեակցիայի արագությունը հավասար է առավելագույն արագության՝
Ֆերմենտի կինետիկայի ուրվագրեր և արգելակիչներ
Ի՞նչ կասես արգելակիչների մասին: Մենք Ֆերմենտի կարգավորումը հոդվածում քննարկել ենք արգելակիչների երկու տեսակ՝ մրցակցային և ոչ մրցակցային։
- Մրցակցային արգելակիչները արգելակում են ռեակցիայի ընթացքը՝ կապվելով ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնին, և թույլ չեն տալիս, որ իսկական սուբստրատը միանա: Ժամանակի ցանկացած պահի կա՛մ միայն մրցակցային արգելակիչը, կա՛մ միայն սուբստրատը կարող է միանալ ֆերմենտին (երկուսը միասին չեն կարող): Սա նշանակում է, որ արգելակիչը և սուբստրատը մրցում են ֆերմենտի համար: Մրցակցային արգելակիչները գործում են՝ պակասեցնելով ֆերմենտի այն մոլեկուլների քանակը, որոնք հասանելի են սուբստրատի համար:
- Ոչ մրցակցային արգելակիչները չեն խանգարում ֆերմենտին սուբստրատի միացմանը: Փաստորեն, արգելակիչը և սուբստրատը ընդհանրապես չեն ազդում մեկը մյուսի վրա՝ ֆերմենտին միանալու համար: Սակայն երբ արգելակիչը միացած է, ֆերմենտը չի կարող կատալիզել իր ռեակցիան և վերջանյութ ստեղծել։ Այսպիսով՝ ոչ մրցակցային արգելակումը գործում է՝ պակասեցնելով ֆերմենտի ակտիվ մոլեկուլների քանակը, որոնք կարող են իրականացնել ռեակցիա:
Եթե ցանկանայինք այս արգելակիչների ազդեցությունը ուրվագրով պատկերել, ինչպես վերևում ցուցադրվածն է, կարող էինք կրկնել մեր ամբողջ փորձը ևս երկու անգամ. մի դեպքում՝ որոշակի քանակով մրցակցային արգելակիչ ավելացնելով յուրաքանչյուր ռեակցիային, մյուս դեպքում՝ ոչ մրցակցային: Կստանայինք ահա այսպիսի արդյունքներ.
- Մրցակցային արգելակիչի հետ ռեակցիան ի վերջո կհասնի
- Ոչ մրցակցային արգելակիչի դեպքում ռեակցիան երբեք չի հասնի իր նորմալ
Միքայելիս-Մենթեն և ալլոստերիկ ֆերմենտներ
Շատ ֆերմենտներ վերևում նշված ենթադրյալ ֆերմենտին շատ նման են գործում՝ առաջացնելով պարաբոլային կորեր, որոնք ցույց են տալիս ռեակցիայի արագության կախվածությունը սուբստրատի կոնցենտրացիայից: Ֆերմենտները, որոնք այսպիսի վարք են դրսևորում, բնութագրվում են սուբստրատի կոնցենտրացիան, սկսզբնական արագությունը,
Միքայելիս-Մենթենի ֆերմենտները տարբերվում են ալոստերիկ ֆերմենտներից, որոնք քննարկվել են ֆերմենտների կարգավորման մասին հիմնական հոդվածում: Ալոստերիկ ֆերմենտները սովորաբար ունեն բազմաթիվ ակտիվ կենտրոններ և հաճախ դրսևորում են համագործակցություն, ինչը նշանակում է, որ սուբստրատի միացումը մեկ ակտիվ կենտրոնին մեծացնում է այլ ակտիվ կենտրոնների՝ սուբստրատներ կապելու և մշակելու հնարավորությունը։
Համագործակցային ֆերմենտները սուբստրատի կոնցենտրացիայի փոփոխություններին ավելի զգայուն են պատասխանում, քան այլ ֆերմենտներ, և սուբստրատի կոնցենտրացիայի բարձրացմանը զուգահեռ դրսևորում են «անջատիչի» նմանվող անցում ռեակցիայի ցածր արագությունից դեպի բարձր արագությունը: Սա համապատասխանում է սուբստրատից արագության կախվածության կորին, որը S-աձև տեսք ունի, ինչպես ցուցադրված է վերևում:
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։