КОНЦЕНТРАЦИЯ СУБСТРАТА

Далее мы будем рассматривать ферментативные реакции, в которых имеется единственный субстрат и единственный продукт. Такая ситуация действительно наблюдается для некоторых ферментативных реакций, однако большинство из них протекает с участием двух и более субстратов и продуктов. Это, однако, нисколько не снижает ценности дальнейших рассуждений. То. что справедливо для одного субстрата, остается верным и для двух.

При увеличении концентрации субстрата и сохранении всех остальных условий начальная скорость v (скорость, измеряемая в период, когда израсходована очень малая доля субстрата) будет повышаться до максимальной величины , после чего останется постоянной (рис. 8.14).

По мере повышения концентрации субстрата скорость будет расти до тех пор, пока не произойдет насыщения фермента субстратом. Измеренная в таких условиях начальная скорость уже не будет возрастать при дальнейшем повышении концентрации субстрата. Отметим, что субстрат обычно берут в значительном молярном избытке по отношению к ферменту. Например, если фермент с мол. массой 100000 взаимодействует с субстратом с мол. массой

Рис. 8.14. Влияние концентрации субстрата на скорость фермен гаишной реакции.

100 и оба присутствуют в концентрации 1 мг/мл, то на каждый моль фермента будет приходиться 1000 молей субстрата. Более реальными являются следующие величины:

т.е. молярный избыток субстрата по отношению к ферменту составляет .

Даже если уменьшить в 100 раз, его концентрация все еще в 10000 раз будет превышать концентрацию фермента.

Ситуация, соответствующая точкам А, В и С на рис. 8.14, проиллюстрирована на рис. 8.15. В точках А и В в комплексе с субстратом находится лишь часть молекул фермента, хотя молекул субстрата намного больше, чем молекул фермента. Это происходит потому, что константа равновесия реакции (образование комплекса хотя и велика, но конечна. Таким образом, в точках А и В повышение или понижение будет приводить к увеличению или уменьшению доли молекул связанных с S (т. е. доли молекул и v будет зависеть от . В точке С практически все молекулы фермента связаны с субстратом, и дальнейшее повышение хотя и повысит частоту столкновений с S, не сможет привести к повышению скорости реакции — среди молекул фермента уже не будет таких, которые были бы свободны для реакции с субстратом.

Случай В представляет особый теоретический интерес, поскольку при этом ровно половина молекул фермента насыщена субстратом. Соответственно скорость равна половине максимальной скорости достижимой при данной концентрации фермента.