истемах (с. 150—152).

в. В случае, противоположном (а), когда ингибитор влияет на связывание В, но не на связывание А, член Кмв увеличивается; это соответствует варианту ингибирования (в) в< табл. 4.5.

г. В двух предыдущих случаях ингибироваиие было обусловлено увеличением константы Михаэлиса, однако оно может быть связано также с уменьшением V. В гл. 8 рассматривается ситуация, когда ингибитор связывается с ферментом после образования фермент-субстратного комплекса (см. с. 493—494); при этом в случае односубстратной реакции в результате уменьшения количества фермент-субстратного комплекса, способного распадаться с образованием продукта, снижается также скорость распада этого комплекса до свободного фермента и свободного субстрата и, следовательно, уменьшается кажущаяся величина Км- Уравнение, полученное для этого типа ингибирования в гл. 8, имеет вид

V

(4.129)»

В случае двухсубстратных реакций ингибитор, который связывается с тройным (ЕАВ или EPQ) комплексом или с двойным комплексом фермент—продукт, будет оказывать такое же действие, т. е. уменьшать V и Км- Поскольку, однако, KsA (кажу-

10*

' Таблица 4.5

Действие ингибиторов в системах, подчиняющихся уравнению (4.86)

Ингибирование Действие ингибитора в отиошении А в отношении В

концентрация В ненасыщающая концентрация В насыщающая концентрация А ненасыщающая концентрация А насыщающая

(а) Увеличение Л*Ам и KAs Конкурентное Конкурентное Смешанное Отсутствует

(б) Увеличение только КАз » Отсутствует Конкурентное »

(в) Увеличение только Л*вм Смешанное » » Конкурентное

(г) Одинаковое уменьшение V, ХАм и Квм не изменяется) Бескон курентное Бесконкурентное Бесконкурентное Бесконкурентное

(д) Одинаковое уменьшение V, Л*Ам и иногда увеличение Квм (См. текст) ----\ Смешанное » Смешанное Смешанное

Кинетика действия ферментов щаяся константа диссоциации комплекса ЕА) является предельным значением для КАм при В, стремящемся к нулю (см. с. 129), эта константа не изменяется в присутствии ингибитора, который связывается с ферментом только после связывания В. Кинетическое уравнение для такого вида ингибирования следующее;

о=-:-д—-—g-д-g-. (4.130)

1 I ' I . Км. . Ks Км

1 + К4 + а + Ь + ab

Это уравнение соответствует типу ингибирования (г) в табл. 4.5.

д. В предыдущем случае рассмотрено действие ингибитора, который может связываться с ферментом после присоединения к нему обоих субстратов; если, однако, такой ингибитор является продуктом реакции, можно ожидать, что он будет также частично обращать реакцию. Рассмотрим упорядоченную систему с образованием тройного комплекса: а в

Е —у ЕА <—>- ЕАВ EPQ ч—>- ЕР ч—>- Е. (4 13П

q р v '

Продукт Р, как и субстрат А, может связываться со свободным ферментом; поскольку Р образуется из А, то весьма вероятно, что он будет связываться с тем же участком фермента, что и А. Следовательно, можно ожидать, что характер ингибирования, вызываемого Р, будет соответствовать варианту (а) табл. 4.5.

Продукт Q не может связываться со свободным ферментом, он связывается только с комплексом ЕР, образуя тройной комплекс; можно, следовательно, полагать, что он будет функционировать как бесконкурентный ингибитор [вариант (г)]. Поскольку, однако, Q является продуктом (т. е. субстратом для обратной реакции), есть основания ожидать, что в его присутствии вследствие увеличения концентрации комплекса EPQ будет происходить частичное обращение реакции и вытеснение В из комплекса с ферментом. Это, конечно, приведет к увеличению Лвм- Кинетическое уравнение будет иметь следующий вид:

Я ^ КмА JKm* ^ KsaKmb)Ii+ Я V (4Л32)

х+~кТ + ~~ + \~ь— + ъъ A ^'Ki'l

где q — концентрация продукта Q, a K'i есть величина, отлич-шая от простой константы диссоциации. Этому типу ингибирования соответствует случай (д) в табл. 4.5.

Из таблицы видно, что в том случае, когда ингибитор конкурирует с одним из субстратов (например, А), ингибироваиие ш отношении второго субстрата при насыщающей концентрации Глава 4

А не наблюдается. Этого следовало ожидать, поскольку конкурентный ингибитор вытесняется из комплекса с ферментом при высокой концентрации субстрата, с которым он конкурирует.

Таким образом, характер ингибирования продуктом в каждом конкретном случае можно предсказать, исходя из анализа кинетического уравнения и пути реакции. Такой подход иллюстрирует табл. 4.6, где суммированы данные о возможных типах ингибирования продуктом в случае двухсубстратных систем в стационарных условиях.

Тип ингибирования, ожидаемый для простого упорядоченного механизма, уже рассматривался выше. В случае механизма Теорелла — Чанса тип ингибирования продуктом Q определяется тем, что продукт может вытеснять субстрат В из комплекса с ферментом. Следует отметить, что продукт Р (т. е. продукт, образующийся из А) может освобождаться раньше, чем Q:

Е ч=± ЕА =J=t EQ q=fc Е. (4.133)

В таком случае тип ингибирования продуктом будет «обратным» тому, который приведен в табл. 4.6.

В случае двухстадийного переноса может иметь место ситуация, когда продукт, образующийся из субстрата А (т. е. Р), связывается с той же формой фермента, что и субстрат В (т. е. Е'), в то время как Q связывается с той же формой фермента, что и А. Кроме того, как отмечалось выше (с. 141), в присутствии продукта кажущаяся константа диссоциации комплекса А с ферментом не является пренебрежимо малой, следовательно, эта система подчиняется уравнению (4 86), а не (4.95).

Таким образом, анализ первичных графиков l/v—1/s и данных по ингибированию продуктом позволяет (теоретически) сделать выбор между рассмотренными выше двухсубстратными реакциями в стационарных условиях.

Анализ данных по ингибированию продуктом в случае неупорядоченных систем в равновесных условиях осложняется тем, что имеются несколько возможных путей взаимодействия продуктов с ферментом. В системе

ЕА ЕР Е EAB-EPQ Е (4.134Т ЕВ EQ

оба продукта (Р и Q) могут связываться со свободным ферментом. Если при связывании с ферментом одного из продуктов (например, Р) происходит вытеснение какого-либо субстрата из комплекса с ферментом, будет наблюдаться увеличение KSA и KsB- Поскольку, однако, при насыщающих концентрациях как А, так и В ингибитор вытесняется из комплекса с ферментом, кон-

Таблица 46

Типы ингибирования Для стационарных систем

Тип ингибирования продуктом

Кинетический механизм в отношении А в отношении В

концентрация * ненасыщающая концентрация * насыщающая концентрация а ненасыщающая концентрация а насыщающая

(1) E=e±EA^EAB^EPQ^EP=e*E Р Конкурентное Конкурентное Смешанное Отсутствует

Простой упорядоченный механизм Q Смешанное Бесконкурентное » Смешанное

(2) В Е=ё±ЕА=^ЕР=ё±Е Q Р Конкурентное Конкурентное » Отсутствует

Механизм Теорелла — Чанса Q Смешанное Отсутствует Конкурентное Конкурентное

(3) Е^ЕА^Е'Р^Е'+Р Р » » > >

E'^E'B^EQ^E+Q Q Конкурентное Конкурентное Смешанное Отсутствует

Двухстадийный перенос Глава 4

станты КАк и /Свм, которые определяются при насыщающих концентрациях фиксированного субстрата (с. 129), не изменятся, и, следовательно, кинетическое уравнение, описывающее систему этого типа [уравнение (4.86)], примет вид

у=-1Га-1Гъ-ка к в /-—у (4Л35>

, 1 AM . AM . As AM / , . P \

I+ a +~b~ + ab Y+~RTJ

где Kt является константой диссоциации комплекса ЕР. В этом случае наблюдается ингибирование типа (б) из числа перечисленных в табл. 4.5. Представляется маловероятным, чтобы оба продукта могли вести себя подобным образом; например, в трансферазной реакции типа (4.83) продукт ВХ способен вытеснять из комплекса с ферментом как АХ, так и В, в то время как продукт А вытесняет только АХ. Для большинства достаточно детально исследованных систем оказалось, что обычно продукты способны вытеснять только свои «родительские субстраты» из комплекса с ферментом. Тип ингибирования, наблюдаемый в таких случаях, зависит от влияния ингибитора на связывание другого («неродительского») субстрата. Эту ситуацию можно представить схемой

га EAQ ffi

EQ ЕА

^ А* ^ (4-136)

К?%е*к' ЕАВ- ^E + P + Q- V '

% // ЕВ

Q является конкурентным ингибитором по отношению к В, поскольку он может вытеснять его из комплекса с ферментом. Однако тип ингибирования в отношении А будет зависеть от относительных значений констант диссоциации. Кинетическое уравнение, описывающее систему (4.136) при равновесном связывании всех субстратов, имеет вид

V

1 ¦ Кми / я \ аУ л-/АУ ¦

K.,Q -г а -г ab I ~ д-.

(4.137)

В простом случае [аналогичном тому, который описывается уравнением (4.108)], когда присутствие Q не оказывает влияния на связ