หลักการทั่วไปของจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมียังนำไปใช้กับปฏิกิริยาของเอนไซม์ด้วย จากการศึกษาทดลองจำนวนมาก พบว่าการพึ่งพาอัตราของกระบวนการเอนไซม์กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นโดยทั่วไปสามารถแสดงได้ด้วยเส้นโค้งที่แสดงในรูปที่ 1 5.5.
ข้าว. 5.5. มุมมองทั่วไปของการขึ้นต่อกันของอัตราสภาวะคงตัวของปฏิกิริยาของเอนไซม์ (v CT) กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น ([S]) ที่ความเข้มข้นของเอนไซม์คงที่:
ก- ปฏิกิริยาลำดับที่หนึ่ง (ที่ [S] Km อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะแปรผันตามความเข้มข้นของสารตั้งต้น) ข- ปฏิกิริยาลำดับผสม วี -ปฏิกิริยาลำดับเป็นศูนย์ เมื่อ v ct ~ v max และอัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น
ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำ การขึ้นต่อกันของอัตราการเกิดปฏิกิริยาในสภาวะคงตัวกับความเข้มข้นของสารตั้งต้น (ดูรูปที่ 5.5 หัวข้อ ก)อยู่ใกล้กับเส้นตรงและเป็นไปตามจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาลำดับที่หนึ่ง เช่น อัตราการเกิดปฏิกิริยา S -* P เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของสารตั้งต้น S และในเวลาใดก็ได้ ทีถูกกำหนดโดยสมการจลนศาสตร์ต่อไปนี้: โดยที่ [S] คือความเข้มข้นของโมลของสารตั้งต้น S; - d[S]/d/ - อัตราการสูญเสียซับสเตรต; ถึงค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งในกรณีนี้จะมีมิติผกผันกับหน่วยเวลา ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง (มาตรา วี)อัตราการเกิดปฏิกิริยาคือสูงสุด คงที่ และไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น [S] ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ปฏิกิริยาจะเป็นไปตามจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาแบบไม่มีลำดับ วี = เค"และถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของเอนไซม์ทั้งหมด
ในกรณีนี้คุณสมบัติที่สำคัญของปฏิกิริยาของเอนไซม์ปรากฏขึ้น - ปรากฏการณ์ความอิ่มตัวของเอนไซม์กับสารตั้งต้น เปิดตำแหน่ง ขอัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นสัดส่วนกับผลคูณของความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยาสองชนิด (สารตั้งต้นและเอนไซม์) เช่น ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นตามกฎของปฏิกิริยาลำดับที่สอง จากอันที่แสดงในรูป รูปที่ 5.5 แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นในพื้นที่ที่มีค่าต่ำส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความเร็วของกระบวนการ และที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง ผลกระทบนี้จะน้อยมากหรือแทบไม่มีอยู่เลย ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะถูกควบคุมโดยปัจจัยสองประการ ได้แก่ อัตราที่แท้จริงของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ และความถี่ของการชนกันระหว่างเอนไซม์กับสารตั้งต้น เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น ความถี่ในการชนกันก็จะไม่เป็นปัจจัยในการกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาอีกต่อไป
สมการจลนศาสตร์สำหรับปฏิกิริยาตามลำดับ (5.5), (5.8), (5.9) ยังใช้ได้กับจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาเอนไซม์ด้วย การศึกษาอย่างละเอียดแสดงให้เห็นว่าลักษณะทั่วไปของเส้นโค้งจลน์ของการบริโภคซับสเตรต S มี 5- รูปแบบที่มีรูปร่างโดยทั่วไปสำหรับปฏิกิริยาของการเปลี่ยนแปลงตามลำดับ (รูปที่ 5.6 )
ข้าว. 5.6.
I คือส่วนเริ่มต้น (ช่วงการเหนี่ยวนำ) ซึ่งกินเวลาน้อยกว่าเสี้ยววินาทีและกินเวลาเพียงส่วนเล็กๆ ของเวลาปฏิกิริยาทั้งหมด ที่นี่ความเร็วจะเปลี่ยนจากศูนย์เป็น v CT; II - ส่วนที่อยู่กับที่ ในส่วนนี้ ความเร็วจะคงที่โดยประมาณเป็นเวลาหลายนาที III - ภูมิภาคหลักซึ่งคิดเป็นส่วนใหญ่ของเวลาตอบสนอง ที่นี่ความเร็วจะลดลงอย่างน่าเบื่อ
เส้นโค้งการบริโภคสารตั้งต้นประเภทนี้ตามแบบจำลองที่ Michaelis และ Menten เสนอนั้นอธิบายได้จากการก่อตัวของสารเชิงซ้อนตัวกลางในกระบวนการเอนไซม์: ในระหว่างปฏิกิริยาของเอนไซม์ สารตั้งต้น S จะสร้างสารประกอบที่มีโมเลกุลของเอนไซม์ E - สารตั้งต้นของเอนไซม์ ES เชิงซ้อนซึ่งสลายตัวเป็นสองทิศทาง เมื่อสลายไปตามเส้นทางแรก โมเลกุลดั้งเดิมของสารตั้งต้น S และเอนไซม์ E จะถูกสร้างขึ้นอีกครั้ง เมื่อสลายตัวไปตามเส้นทางอื่น จะเกิดโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ P และโมเลกุลของเอนไซม์จะถูกสร้างขึ้นใหม่ ดังนั้นกลไกของกระบวนการของเอนไซม์ (การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์) จึงถูกอธิบายว่าเป็นเอนไซม์ปฏิกิริยาตามลำดับ + เอนไซม์ซับสเตรต - สารตั้งต้นที่ซับซ้อน - ผลิตภัณฑ์ + เอนไซม์ ซึ่งเอนไซม์ E จับกับสารตั้งต้น S ในปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้ (ค่าคงที่อัตรา เค, เค 2)ด้วยการก่อตัวของเอนไซม์และสารตั้งต้นที่ซับซ้อน ES หลังสลายตัวในการทำปฏิกิริยาด้วยอัตราคงที่ Az ให้เป็นเอนไซม์ E และผลิตภัณฑ์ P:
หลักฐานการทดลองเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์ที่ได้รับการพิจารณานั้นได้รับครั้งแรกโดย L. Michaelis และ M. Menten (1913) ซึ่งยอมรับว่า ES ที่ซับซ้อนของเอนไซม์ระดับกลาง - สารตั้งต้นนั้นถูกสร้างขึ้นแบบย้อนกลับได้ตามกฎของการออกฤทธิ์โดยรวม:
พวกเขาเชื่อว่าอัตราการสลายตัวของ ES กับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ P นั้นน้อยเมื่อเทียบกับอัตราสมดุลที่กำหนดโดย ถึงและ ถึง 2จากสมมติฐานเหล่านี้ สมการที่ได้มาจากชื่อผู้เขียนสมการ Michaelis-Menten ซึ่งแสดงความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างความเข้มข้นของสารตั้งต้นและอัตราสภาวะคงตัวของปฏิกิริยาของเอนไซม์:
โดยที่ v max คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุดที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง (ดูรูปที่ 5.6) และ กม - มิคาเอลคงที่ซึ่งเป็นค่าคงที่การแยกตัวของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้นเข้าไปในเอนไซม์และสารตั้งต้นดั้งเดิม 
. ใน
แบบจำลองสันนิษฐานว่าผลิตภัณฑ์ไม่สามารถแปลงกลับเป็นซับสเตรตได้ (ซึ่งเป็นจริงสำหรับระยะแรกของปฏิกิริยา เมื่อความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ต่ำ) เนื่องจากในระยะเริ่มแรกของปฏิกิริยาความเข้มข้นของ P ต่ำความน่าจะเป็นของปฏิกิริยาย้อนกลับของผลิตภัณฑ์กับเอนไซม์จึงมีน้อยมากและจากนั้น ถึง )กำหนดความเร็วของกระบวนการทั้งหมด ในกรณีนี้ อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ v CT ถูกกำหนดเป็น 
,
ซึ่งยืนยันการมีอยู่ของส่วนเริ่มต้นแบบตรงในรูปที่ 5.6.
แบบจำลองนี้ได้รับการพัฒนาในเวลาต่อมาโดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าความเข้มข้นของ ES ที่ซับซ้อนของเอนไซม์และสารตั้งต้นสามารถลดลงในอัตราที่เห็นได้ชัดเจน
ในสมการ Michaelis-Menten (5.12) ค่า v สูงสุด กมค่าคงที่สำหรับเอนไซม์หนึ่งๆ แม้ว่าพวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยอิสระจากกันภายใต้สภาวะที่ต่างกัน
ถ้า [S]« ถึงม. แล้ว
และปฏิกิริยาเป็นไปตามสมการอันดับหนึ่ง
ที่ [ส] » กม
ซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของซับสเตรตและดำเนินต่อไปตามสมการลำดับศูนย์
ที่ กม= [S], g st = Vmax/2 เช่น กมเป็นตัวเลขเท่ากับความเข้มข้นของสารตั้งต้น [S] ซึ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาคือครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด ความเท่าเทียมกันนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดค่าคงที่ Michaelis-Menten
สมการมิคาลิส-เมนเทน (5.12) สามารถแปลงได้คล้ายกับการแปลงของเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซลบาคสำหรับการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์อ่อน:
หรือ 
ข้าว. 5.7.
ในรูป รูปที่ 5.7 แสดงกราฟจลน์ของปฏิกิริยาเอนไซม์ ซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้สมการมิคาเอลิส-เมนเทน ซึ่งแสดงถึงการพึ่งพาไฮเปอร์โบลิกของอัตราสภาวะคงตัวของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ต่อความเข้มข้นของสารตั้งต้น
สำหรับคำจำกัดความแบบกราฟิก กมสมการ (5.12) สามารถจัดเรียงใหม่ได้ดังนี้
ซึ่งเป็นไปตามการพึ่งพาเชิงเส้นของ 1/v บน 1/[S]
G. Lineweaver และ D. Burke เป็นคนแรกที่เสนอการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ดังนั้นสมการ (5.13) และกราฟ (รูปที่ 5.8) จึงเป็นชื่อของพวกเขา แทนเจนต์ของมุมเอียงของเส้นตรงในรูป 5.8 เท่ากับอัตราส่วน
ข้าว. 5.8.
กม/v max ค่าที่ตัดบนแกน 1/v จะสอดคล้องกับค่า
หากคุณวาดเส้นบนกราฟ (ดูรูปที่ 5.8) จนกระทั่งมันตัดกับแกน 1/[S] จากนั้นที่จุดที่ 1/v = O 1/[S] - -1/*m-
ดังนั้น โดยการทดลองหาอัตราของกระบวนการที่มีความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองค่า เราจะสามารถได้รับค่าคงที่ ถึงม.
จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเอนไซม์ จลนศาสตร์ศึกษาอัตรา กลไกของปฏิกิริยา และอิทธิพลต่อปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มข้นของเอนไซม์และสารตั้งต้น อุณหภูมิ pH ของสิ่งแวดล้อม การมีอยู่ของสารยับยั้งหรือตัวกระตุ้น
ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นคงที่ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของเอนไซม์ กราฟการขึ้นต่อกันของอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นมีรูปแบบของไฮเปอร์โบลาด้านเท่ากันหมด
การขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อความเข้มข้นของเอนไซม์ (a) และสารตั้งต้น (b)
มีการอธิบายการพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อความเข้มข้นของสารตั้งต้น สมการมิเคลิส-เมนเทน:
โดยที่ V คืออัตราสภาวะคงตัวของปฏิกิริยาทางชีวเคมี Vmax - ความเร็วสูงสุด; Km - ค่าคงที่ของ Michaelis; [S] - ความเข้มข้นของสารตั้งต้น
หากความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำ เช่น [S]<< Кm, то [S] в знаменателе можно пренебречь.
แล้ว 
ดังนั้น ที่ความเข้มข้นของซับสเตรตต่ำ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของซับสเตรต และอธิบายได้ด้วยสมการลำดับที่หนึ่ง ซึ่งสอดคล้องกับส่วนตรงเริ่มต้นของเส้นโค้ง V = f[S] (รูปที่ b)
ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง [S] >> Km เมื่อสามารถละเลย Km ได้ สมการมิคาเอลิส-เมนเทนจะอยู่ในรูปแบบ กล่าวคือ วี=วีแม็กซ์
ดังนั้น ที่ความเข้มข้นของซับสเตรตสูง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะกลายเป็นค่าสูงสุดและอธิบายได้ด้วยสมการลำดับศูนย์ ซึ่งสอดคล้องกับส่วนของเส้นโค้ง V =f [S] ขนานกับแกนแอบซิสซา
ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นในเชิงตัวเลขซึ่งเทียบเคียงได้กับค่าคงที่ Michaelis อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นทีละน้อย ซึ่งค่อนข้างสอดคล้องกับแนวคิดเกี่ยวกับกลไกของปฏิกิริยาของเอนไซม์:
โดยที่ S คือสารตั้งต้น อี - เอนไซม์; ES - คอมเพล็กซ์เอนไซม์ - สารตั้งต้น; พี - ผลิตภัณฑ์; k1 คืออัตราคงที่สำหรับการก่อตัวของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้น k2 คืออัตราคงที่สำหรับการสลายตัวของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้นด้วยการก่อตัวของรีเอเจนต์เริ่มต้น k3 คืออัตราคงที่สำหรับการสลายตัวของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้นพร้อมกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์
อัตราการแปลงพื้นผิวด้วยการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ (P) จะเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของเอนไซม์และสารตั้งต้นที่ซับซ้อน ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำในสารละลาย จะมีโมเลกุลของเอนไซม์อิสระ (E) จำนวนหนึ่งซึ่งไม่ถูกจับกันเป็นสารเชิงซ้อน (ES) ดังนั้น เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของสารเชิงซ้อนจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น อัตราการก่อตัวของผลิตภัณฑ์จึงเพิ่มขึ้นด้วย ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง โมเลกุลของเอนไซม์ทั้งหมดจะจับกันเป็นสารเชิงซ้อน ES (ปรากฏการณ์ความอิ่มตัวของเอนไซม์) ดังนั้น การเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มเติมในทางปฏิบัติจะไม่เพิ่มความเข้มข้นของสารเชิงซ้อนและอัตราการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ยังคงที่
ดังนั้นความหมายทางกายภาพของอัตราสูงสุดของปฏิกิริยาของเอนไซม์จึงชัดเจน Vmax คืออัตราที่เอนไซม์ทำปฏิกิริยาเมื่อมีอยู่ในรูปแบบเชิงซ้อนของเอนไซม์และสารตั้งต้น.
ค่าคงที่ Michaelis เป็นตัวเลขสอดคล้องกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่ความเร็วในสภาวะคงตัวเท่ากับครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด ค่าคงที่นี้แสดงคุณลักษณะของค่าคงที่การแยกตัวของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-ซับสเตรต:
ความหมายทางกายภาพของค่าคงที่มิคาเอลิสโดยแสดงลักษณะความสัมพันธ์ของเอนไซม์กับสารตั้งต้น Km มีค่าน้อยเมื่อ k1 > (k2 + k3) เช่น กระบวนการสร้าง ES complex มีชัยเหนือกระบวนการแยกตัวของ ES ดังนั้น ยิ่งค่า Km ต่ำ ความสัมพันธ์ของเอนไซม์กับสารตั้งต้นก็จะยิ่งมากขึ้น และในทางกลับกัน ถ้า Km มีความสำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้น (k2 + k3) > k1 และ ES กระบวนการแยกตัวออกจะมีอำนาจเหนือกว่า ในกรณีนี้ ความสัมพันธ์ของเอนไซม์กับซับสเตรตต่ำ
สารยับยั้งเอนไซม์และสารกระตุ้น . สารยับยั้งเอนไซม์เรียกว่าสารที่ไปลดการทำงานของเอนไซม์ สารเปลี่ยนสภาพใดๆ (ตัวอย่างเช่น เกลือของโลหะหนัก กรด) เป็นตัวยับยั้งเอนไซม์ที่ไม่จำเพาะ
สารยับยั้งแบบพลิกกลับได้- เป็นสารประกอบที่ทำปฏิกิริยากับเอนไซม์โดยไม่ใช้โควาเลนต์ สารยับยั้งที่ไม่สามารถย้อนกลับได้- เหล่านี้เป็นสารประกอบที่จับกลุ่มการทำงานของแอคทีฟเซนเตอร์โดยเฉพาะและสร้างพันธะโควาเลนต์กับเอนไซม์
การยับยั้งแบบพลิกกลับได้แบ่งออกเป็นแบบแข่งขันและแบบไม่แข่งขัน การยับยั้งการแข่งขันแสดงให้เห็นความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างระหว่างสารยับยั้งและสารตั้งต้น สารยับยั้งเกิดขึ้นในศูนย์กลางที่ใช้งานของเอนไซม์และโมเลกุลของเอนไซม์จำนวนมากถูกบล็อก การยับยั้งการแข่งขันสามารถกำจัดออกได้โดยการเพิ่มความเข้มข้นของซับสเตรต ในกรณีนี้ วัสดุพิมพ์จะแทนที่ตัวยับยั้งการแข่งขันจากตำแหน่งที่ทำงาน
การยับยั้งแบบย้อนกลับอาจเป็นได้ ปราศจากการแข่งขันสัมพันธ์กับพื้นผิว ในกรณีนี้ สารยับยั้งจะไม่แข่งขันกับบริเวณที่เกาะติดกับเอนไซม์ สารตั้งต้นและสารยับยั้งจะจับกับจุดศูนย์กลางต่างๆ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างสารเชิงซ้อน IE รวมถึงสารเชิงซ้อน IES แบบไตรภาค ซึ่งสามารถสลายตัวเพื่อปล่อยผลิตภัณฑ์ได้ แต่ในอัตราที่ต่ำกว่าสารเชิงซ้อน ES
โดย ธรรมชาติของการกระทำของเขาสารยับยั้งแบ่งออกเป็น:
- เฉพาะเจาะจง,
- ไม่เฉพาะเจาะจง
สารยับยั้งเฉพาะออกฤทธิ์ต่อเอ็นไซม์โดยเชื่อมกับพันธะโควาเลนต์ในแอคทีฟเซ็นเตอร์ของเอ็นไซม์แล้วปิดขอบเขตการออกฤทธิ์
การยับยั้งที่ไม่จำเพาะเจาะจงเกี่ยวข้องกับผลกระทบของสารเปลี่ยนสภาพต่อเอนไซม์ (เกลือของโลหะหนัก ยูเรีย ฯลฯ ) ในกรณีนี้อันเป็นผลมาจากการทำลายโครงสร้างควอเทอร์นารีและตติยภูมิของโปรตีนทำให้กิจกรรมทางชีวภาพของเอนไซม์หายไป
ตัวกระตุ้นเอนไซม์- สารเหล่านี้เป็นสารที่เพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ ส่วนใหญ่ไอออนของโลหะ (Fe2+, Fe3+, Cu2+, Co2+, Mn2+, Mg2+ ฯลฯ) ทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้น มีโลหะที่พบในเมทัลโลเอ็นไซม์ได้แก่ ปัจจัยร่วมและทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นเอนไซม์ โคแฟคเตอร์สามารถจับกับส่วนโปรตีนของเอนไซม์ได้อย่างแน่นหนา ส่วนตัวกระตุ้นนั้นจะถูกแยกออกจากอะโปเอ็นไซม์ได้ง่าย โลหะดังกล่าวเป็นผู้มีส่วนร่วมที่จำเป็นในการเร่งปฏิกิริยาซึ่งกำหนดกิจกรรมของเอนไซม์ ตัวกระตุ้น เพิ่มผลการเร่งปฏิกิริยาแต่การไม่มีพวกมันไม่ได้ป้องกันปฏิกิริยาของเอนไซม์ไม่ให้ดำเนินต่อไป ตามกฎแล้วโคแฟกเตอร์ของโลหะจะมีปฏิกิริยากับกลุ่มที่มีประจุลบของสารตั้งต้น โลหะที่มีเวเลนซ์แปรผันจะมีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนระหว่างซับสเตรตกับเอนไซม์ นอกจากนี้พวกเขายังมีส่วนร่วมในการก่อตัวของโครงสร้างการเปลี่ยนแปลงที่เสถียรของเอนไซม์ซึ่งก่อให้เกิดการสร้าง ES ที่ซับซ้อนเร็วขึ้น
การควบคุมการทำงานของเอนไซม์ . หนึ่งในกลไกหลักในการควบคุมการเผาผลาญคือการควบคุมการทำงานของเอนไซม์ ตัวอย่างหนึ่งคือการควบคุมแบบอัลโลสเตริก การควบคุมผ่านตัวกระตุ้นและตัวยับยั้ง มันมักจะเกิดขึ้นที่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของวิถีเมแทบอลิซึมเป็นตัวยับยั้งเอนไซม์ควบคุม การยับยั้งชนิดนี้เรียกว่า retroinhibition หรือการยับยั้งตามหลักการของการตอบรับเชิงลบ
เอนไซม์หลายชนิดถูกผลิตขึ้นเป็นสารตั้งต้นของโปรเอ็นไซม์ที่ไม่ใช้งาน จากนั้นจะถูกกระตุ้นในเวลาที่เหมาะสมผ่านการสลายโปรตีนบางส่วน โปรตีโอไลซิสบางส่วน- ความแตกแยกของส่วนหนึ่งของโมเลกุลซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างตติยภูมิของโปรตีนและการก่อตัวของศูนย์กลางที่ใช้งานของเอนไซม์
เอนไซม์โอลิโกเมอริกบางชนิดสามารถเปลี่ยนกิจกรรมได้เนื่องจาก สมาคม - การแยกตัวของหน่วยย่อยรวมอยู่ในองค์ประกอบของพวกเขา
เอนไซม์หลายชนิดสามารถพบได้ในสองรูปแบบ: เป็นโปรตีนเชิงเดี่ยวและฟอสโฟโปรตีน การเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา
อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับ ปริมาณของเอนไซม์ซึ่งในเซลล์จะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของอัตราการสังเคราะห์และการสลายตัวของมัน วิธีการควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์นี้เป็นกระบวนการที่ช้ากว่าการควบคุมการทำงานของเอนไซม์
§ 12. จลนศาสตร์ของปฏิกิริยาของเอนไซม์
จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเอนไซม์เป็นศาสตร์เกี่ยวกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์และการขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ถูกกำหนดโดยปริมาณทางเคมีของสารตั้งต้นที่เกิดปฏิกิริยาหรือผลลัพธ์ที่เกิดปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยปริมาตรภายใต้เงื่อนไขบางประการ:
โดยที่ v คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ คือการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา t คือเวลา
อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับลักษณะของเอนไซม์ซึ่งเป็นตัวกำหนดกิจกรรมของมัน ยิ่งกิจกรรมของเอนไซม์สูง อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะยิ่งเร็วขึ้น กิจกรรมของเอนไซม์ถูกกำหนดโดยอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ การวัดกิจกรรมของเอนไซม์คือหน่วยมาตรฐานหนึ่งของกิจกรรมของเอนไซม์ หน่วยมาตรฐานหนึ่งของกิจกรรมของเอนไซม์คือปริมาณของเอนไซม์ที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของซับสเตรต 1 µmol ใน 1 นาที
ในระหว่างปฏิกิริยาของเอนไซม์ เอนไซม์ (E) ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้น (S) ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเอนไซม์-สารตั้งต้นที่ซับซ้อน ซึ่งจะสลายตัวเพื่อปล่อยเอนไซม์และผลิตภัณฑ์ (P) ของปฏิกิริยา:
ความเร็วของปฏิกิริยาของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและเอนไซม์ อุณหภูมิ ค่า pH ของสิ่งแวดล้อม การมีอยู่ของสารควบคุมต่างๆ ที่สามารถเพิ่มหรือลดการทำงานของเอนไซม์ได้
น่าสนใจที่จะรู้! เอนไซม์ถูกนำมาใช้ในการแพทย์เพื่อวินิจฉัยโรคต่างๆ ในระหว่างกล้ามเนื้อหัวใจตายเนื่องจากความเสียหายและการสลายตัวของกล้ามเนื้อหัวใจเนื้อหาของเอนไซม์ aspartate transaminase และ alanine aminotransferase ในเลือดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การตรวจพบกิจกรรมทำให้สามารถวินิจฉัยโรคนี้ได้
ผลของความเข้มข้นของสารตั้งต้นและเอนไซม์ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
ลองพิจารณาผลกระทบของความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ออัตราปฏิกิริยาของเอนไซม์ (รูปที่ 30) ที่ความเข้มข้นต่ำของสารตั้งต้น อัตราจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของมัน จากนั้น เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นช้าลง และที่ความเข้มข้นที่สูงมากของสารตั้งต้น อัตราจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของมันและถึงค่าความเข้มข้นของมัน ค่าสูงสุด (V สูงสุด) ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นดังกล่าว โมเลกุลของเอนไซม์ทั้งหมดจะเป็นส่วนหนึ่งของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้น และความอิ่มตัวของจุดศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ของเอนไซม์โดยสมบูรณ์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอัตราการเกิดปฏิกิริยาในกรณีนี้จึงไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น
ข้าว. 30. การขึ้นอยู่กับความเร็วของปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อความเข้มข้นของสารตั้งต้น
กราฟของการพึ่งพาการทำงานของเอนไซม์กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นอธิบายได้โดยสมการ Michaelis–Menten ซึ่งได้รับชื่อนี้เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียง L. Michaelis และ M. Menten ซึ่งมีส่วนช่วยอย่างมากในการศึกษาจลนศาสตร์ของ ปฏิกิริยาของเอนไซม์
โดยที่ v คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ [S] – ความเข้มข้นของสารตั้งต้น; KM – ค่าคงที่ของมิคาเอลิส
ให้เราพิจารณาความหมายทางกายภาพของค่าคงที่มิคาเอลิส โดยมีเงื่อนไขว่า v = ½ V สูงสุด เราจะได้ K M = [S] ดังนั้นค่าคงที่ Michaelis จึงเท่ากับความเข้มข้นของสารตั้งต้นซึ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาคือครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด
อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ยังขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเอนไซม์ด้วย (รูปที่ 31) การพึ่งพาอาศัยกันนี้ตรงไปตรงมา
ข้าว. 31. การขึ้นอยู่กับความเร็วของปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อความเข้มข้นของเอนไซม์
ผลของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
การขึ้นต่อกันของอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์กับอุณหภูมิจะแสดงไว้ในรูปที่ 1 32.
ข้าว. 32. การขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์กับอุณหภูมิ
ที่อุณหภูมิต่ำ (สูงถึงประมาณ 40 - 50 o C) อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10 o C ตามกฎของ Van't Hoff จะมาพร้อมกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่เพิ่มขึ้น 2 - 4 เท่า ที่อุณหภูมิสูงมากกว่า 55 - 60 o C กิจกรรมของเอนไซม์จะลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากการสูญเสียความร้อนและด้วยเหตุนี้อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์จึงลดลงอย่างรวดเร็ว โดยปกติกิจกรรมของเอนไซม์สูงสุดจะสังเกตได้ในช่วง 40 - 60 o C อุณหภูมิที่กิจกรรมของเอนไซม์สูงสุดเรียกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสม อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับเอนไซม์ของจุลินทรีย์ที่ชอบความร้อนนั้นอยู่ในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงกว่า
ผลของ pH ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
การขึ้นอยู่กับการออกฤทธิ์ของเอนไซม์ต่อค่า pH จะแสดงไว้ในรูปที่ 1 33.
ข้าว. 33. อิทธิพลของ pH ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
กราฟ pH เป็นรูประฆัง ค่า pH ที่กิจกรรมของเอนไซม์สูงสุดเรียกว่า ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดเอนไซม์. ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเอนไซม์ต่างๆนั้นแตกต่างกันอย่างมาก
ธรรมชาติของการพึ่งพาปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อค่า pH นั้นถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าตัวบ่งชี้นี้ส่งผลต่อ:
ก) การทำให้แตกตัวเป็นไอออนของกรดอะมิโนที่ตกค้างซึ่งเกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยา
b) ไอออไนซ์ของสารตั้งต้น
c) โครงสร้างของเอนไซม์และศูนย์กลางที่ทำงานอยู่
การยับยั้งเอนไซม์
อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์สามารถลดลงได้ด้วยสารเคมีจำนวนหนึ่งที่เรียกว่า สารยับยั้ง. สารยับยั้งบางชนิดเป็นพิษต่อมนุษย์ เช่น ไซยาไนด์ สารยับยั้งบางชนิดใช้เป็นยา
สารยับยั้งสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลัก: กลับไม่ได้และ ย้อนกลับได้. สารยับยั้งที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ (I) จับกับเอนไซม์เพื่อสร้างสารเชิงซ้อนซึ่งการแยกตัวออกจากกันซึ่งเป็นไปไม่ได้เมื่อการฟื้นฟูกิจกรรมของเอนไซม์:
ตัวอย่างของสารยับยั้งที่ไม่สามารถย้อนกลับได้คือไดไอโซโพรพิลฟลูออโรฟอสเฟต (DFP) DPP ยับยั้งเอนไซม์ acetylcholinesterase ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการส่งกระแสประสาท สารยับยั้งนี้ทำปฏิกิริยากับซีรีนในศูนย์กลางของเอนไซม์ซึ่งขัดขวางการทำงานของเอนไซม์หลัง เป็นผลให้ความสามารถของกระบวนการของเซลล์ประสาทของเซลล์ประสาทในการส่งกระแสประสาทบกพร่อง DPP เป็นหนึ่งในตัวแทนประสาทแรกๆ จากข้อมูลดังกล่าว จึงได้มีการสร้างผลิตภัณฑ์จำนวนหนึ่งที่ค่อนข้างไม่เป็นพิษต่อมนุษย์และสัตว์ ยาฆ่าแมลง -สารที่เป็นพิษต่อแมลง
สารยับยั้งแบบผันกลับได้นั้นแตกต่างจากตัวยับยั้งที่ไม่สามารถเปลี่ยนกลับคืนสภาพเดิมได้ คือสามารถแยกออกจากเอนไซม์ได้อย่างง่ายดายภายใต้เงื่อนไขบางประการ กิจกรรมหลังได้รับการฟื้นฟู:
สารยับยั้งแบบผันกลับได้ได้แก่ การแข่งขันและ ปราศจากการแข่งขันสารยับยั้ง
สารยับยั้งการแข่งขันซึ่งเป็นอะนาล็อกเชิงโครงสร้างของสารตั้งต้น จะมีปฏิกิริยากับศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ของเอนไซม์ และขัดขวางการเข้าถึงเอนไซม์ของสารตั้งต้น ในกรณีนี้ สารยับยั้งจะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและจับกับเอนไซม์แบบย้อนกลับได้ หลังจากการแยกตัวของสารเชิงซ้อน EI เอนไซม์สามารถติดต่อทั้งสารตั้งต้นและแปลงมันหรือตัวยับยั้ง (รูปที่ 34) เนื่องจากทั้งซับสเตรตและสารยับยั้งแข่งขันกันเพื่อแย่งชิงพื้นที่ที่บริเวณแอคทีฟ การยับยั้งนี้จึงเรียกว่าการแข่งขัน
ข้าว. 34. กลไกการออกฤทธิ์ของสารยับยั้งการแข่งขัน
สารยับยั้งการแข่งขันถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์ ก่อนหน้านี้ยาซัลโฟนาไมด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อต่อสู้กับโรคติดเชื้อ มีโครงสร้างใกล้เคียงกัน กรดพารา-อะมิโนเบนโซอิก(PABA) ซึ่งเป็นปัจจัยการเจริญเติบโตที่สำคัญของแบคทีเรียก่อโรคหลายชนิด PABA เป็นสารตั้งต้นของกรดโฟลิก ซึ่งทำหน้าที่เป็นโคแฟกเตอร์ของเอนไซม์หลายชนิด ยาซัลโฟนาไมด์ทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งการแข่งขันของเอนไซม์สำหรับการสังเคราะห์กรดโฟลิกจาก PABA และด้วยเหตุนี้จึงยับยั้งการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรค
สารยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันได้นั้นไม่มีโครงสร้างคล้ายกับสารตั้งต้น และเมื่อเกิด EI พวกมันจะไม่โต้ตอบกับศูนย์กลางที่ทำงาน แต่กับไซต์อื่นของเอนไซม์ ปฏิสัมพันธ์ของสารยับยั้งกับเอนไซม์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารตัวหลัง การก่อตัวของคอมเพล็กซ์ EI สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้นหลังจากการสลาย เอนไซม์จึงสามารถโจมตีสารตั้งต้นได้อีกครั้ง (รูปที่ 35)
ข้าว. 35. กลไกการออกฤทธิ์ของสารยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันได้
ไซยาไนด์ CN - สามารถทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันได้ มันจับกับไอออนของโลหะที่เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มเทียมและยับยั้งการทำงานของเอนไซม์เหล่านี้ พิษไซยาไนด์เป็นอันตรายอย่างยิ่ง พวกมันอาจถึงแก่ชีวิตได้
เอนไซม์อัลโลสเตอริก
คำว่า "allosteric" มาจากคำภาษากรีก allo - อื่น ๆ สเตอริโอ - ไซต์ ดังนั้นเอนไซม์อัลโลสเตอริกพร้อมกับศูนย์ที่ใช้งานอยู่จึงมีอีกศูนย์หนึ่งที่เรียกว่า ศูนย์อัลโลสเตอริก(รูปที่ 36) สารที่สามารถเปลี่ยนการทำงานของเอนไซม์จับกับศูนย์กลางอัลโลสเตอริก สารเหล่านี้เรียกว่า เอฟเฟกต์อัลโลสเตอริก. เอฟเฟกต์เป็นบวก - กระตุ้นการทำงานของเอนไซม์และมีผลเชิงลบ - ยับยั้งเช่น ลดการทำงานของเอนไซม์ เอนไซม์อัลโลสเตอริกบางชนิดอาจได้รับผลกระทบจากเอฟเฟกต์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไป
ข้าว. 36. โครงสร้างของเอนไซม์อัลโลสเตอริก
การควบคุมระบบมัลติเอนไซม์
เอนไซม์บางชนิดออกฤทธิ์พร้อมกัน โดยรวมกันเป็นระบบหลายเอนไซม์ โดยเอนไซม์แต่ละตัวจะกระตุ้นขั้นตอนเฉพาะของวิถีเมแทบอลิซึม:
ในระบบหลายเอนไซม์ มีเอนไซม์ตัวหนึ่งที่กำหนดอัตราของลำดับปฏิกิริยาทั้งหมด เอนไซม์นี้มักเป็นอัลโลสเตอริกและอยู่ที่จุดเริ่มต้นของวิถีเมตาบอไลต์ โดยสามารถรับสัญญาณต่างๆ ได้ทั้งเพิ่มและลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา จึงควบคุมความเร็วของกระบวนการทั้งหมดได้
อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารย่อย
ชั้น การพึ่งพาอาศัยกันนี้มีความซับซ้อนซึ่งสำหรับเอนไซม์บางตัวอธิบายด้วยเส้นโค้งพาราโบลา (รูปที่ 29)
รูปที่ 29 – การขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น
ลักษณะพาราโบลาของการพึ่งพานั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อเอนไซม์ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นจะเกิดคอมเพล็กซ์ของเอนไซม์และสารตั้งต้นขึ้น ขั้นแรก เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้นในส่วนผสมของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น ซึ่งแสดงออกมาในอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้นแบบขนาน ที่ความเข้มข้นหนึ่งของสารตั้งต้น (อิ่มตัว) จะเกิด "ความอิ่มตัว" ของศูนย์กลางโมเลกุลของเอนไซม์ที่ทำงานอยู่ในส่วนผสมของปฏิกิริยา อัตราของปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่ความเข้มข้นอิ่มตัวจะสูงสุด เมื่อปริมาณซับสเตรตเพิ่มขึ้นอีกในส่วนผสมของปฏิกิริยา จึงไม่เปลี่ยนแปลง
จากกราฟของการพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะมีการคำนวณตัวบ่งชี้ที่สำคัญสองประการ:
1. ความเร็วปฏิกิริยาสูงสุด (วีสูงสุด) มันถูกกำหนดให้เป็นอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ความเข้มข้นอิ่มตัวของสารตั้งต้น ค่าความเร็วสูงสุดสะท้อนถึงพลังการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ เอนไซม์ที่ใหญ่ขึ้น วี max เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทรงพลังกว่า พวกมันกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลของสารตั้งต้นจำนวนมากขึ้นต่อหน่วยเวลา ความเร็วสูงสุดแสดงตามจำนวนรอบของเอนไซม์ จำนวนการหมุนเวียนประมาณโดยจำนวนโมเลกุลของสารตั้งต้นที่ถูกแปลงโดยเอนไซม์ต่อหน่วยเวลา (วินาที -1) สำหรับเอนไซม์ส่วนใหญ่จะมีเลขหมุนเวียนอยู่ภายใน 10 4 ในขณะเดียวกันก็ยังมีเอ็นไซม์อยู่ด้วย ความเร็วมากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (600,000 สำหรับ carbanhydrase) หรือน้อยกว่าค่านี้ (100 สำหรับ chymotrypsin)
2. มิคาเอลคงที่ (ถึงม) ค่าคงที่ Michaelis คือความเข้มข้นของสารตั้งต้นซึ่งมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุดเพียงครึ่งหนึ่ง ขนาด ถึง m สะท้อนถึงความสัมพันธ์ของเอนไซม์กับสารตั้งต้น ยิ่งค่านี้มากขึ้น ความสัมพันธ์ของเอนไซม์กับซับสเตรตก็จะน้อยลง ถึง m แสดงเป็นโมลของสารตั้งต้น ดังนั้นค่า ถึง m สัมพันธ์กับกลูโคสสำหรับเอนไซม์กลูโคไคเนสคือ 10 มิลลิโมลและสำหรับเฮกโซไคเนส - 0.01 มิลลิโมล เฮกโซไคเนสแสดงความสัมพันธ์กับกลูโคสมากกว่ากลูโคไคเนส โดยที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นเท่ากัน มันจะเร่งปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นของกลูโคสในอัตราที่สูงกว่า
จากการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ของเส้นโค้งของการขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อความเข้มข้นของสารตั้งต้น L. Michaelis และ M. Menten (1913) ได้สูตรที่ช่วยให้สามารถประเมินความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยา อัตราสูงสุดและค่าคงที่มิคาเอลิส ปัจจุบันถูกกำหนดให้เป็นสมการมิคาเอลิส–เมนเทน
วีโอ = วีสูงสุด [ ส]/เคม. + [ ส],
ที่ไหน วี o – อัตราการเกิดปฏิกิริยา ส– ความเข้มข้นของสารตั้งต้น
คุณสมบัติทั่วไปของเอนไซม์
แม้จะมีความแตกต่างบางประการในโครงสร้าง การทำงาน และการแปลภายในเซลล์ แต่เอนไซม์ก็มีคุณสมบัติทั่วไปหลายประการ สิ่งเหล่านี้รวมถึงการขึ้นอยู่กับการสำแดงของกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยากับอุณหภูมิ (ความร้อน) และ pH ของสภาพแวดล้อม เช่นเดียวกับความจำเพาะของสารตั้งต้น
คุณสมบัติเฉพาะของเอนไซม์คือ ทนความร้อน. ปรากฏการณ์นี้สามารถแสดงได้ด้วยกราฟของอัตราปฏิกิริยาของเอนไซม์เทียบกับอุณหภูมิของส่วนผสมของปฏิกิริยา (รูปที่ 30)
รูปที่ 30 – การขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์กับอุณหภูมิ
ตัวกลางปฏิกิริยา ( ทีเลือก – อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด วี- ปฏิกิริยาความเร็ว)
ดังที่เห็นได้จากกราฟที่นำเสนอที่อุณหภูมิใกล้ 4 o C ปฏิกิริยาของเอนไซม์จะไม่เกิดขึ้นจริง ด้วยเหตุนี้ วัตถุทางชีวภาพจึงสามารถเก็บไว้ในที่เย็นได้เป็นระยะเวลาหนึ่งก่อนที่จะทำการศึกษาทางชีวเคมี เป็นความเย็นที่ช่วยให้ผลิตภัณฑ์อาหารสามารถเก็บรักษาไว้จากการย่อยสลายอัตโนมัติ (การย่อยตัวเอง)
การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะมาพร้อมกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่เพิ่มขึ้น เหตุผลนี้คือการเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์ของสารตั้งต้นและโมเลกุลของเอนไซม์ซึ่งจะเพิ่มอัตราการโต้ตอบระหว่างกัน ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันนี้สังเกตได้จนถึงอุณหภูมิที่สอดคล้องกับอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดของเอนไซม์ อุณหภูมิที่เหมาะสมของเอนไซม์สอดคล้องกับอุณหภูมิที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์สูงสุด สำหรับเอนไซม์ของสัตว์เลือดอุ่นมักจะอยู่ที่ 28 o C หรือ 37 o C
การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของส่วนผสมของปฏิกิริยาจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ลดลงทีละน้อย ปรากฏการณ์นี้เกิดจากกระบวนการสูญเสียสภาพเนื่องจากความร้อนของสายโซ่โปรตีนโพลีเปปไทด์ การสูญเสียสภาพธรรมชาติจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของศูนย์กลางแอคทีฟของเอนไซม์ ซึ่งส่งผลให้ความสัมพันธ์ของเอนไซม์กับสารตั้งต้นลดลง ที่อุณหภูมิสูงกว่า 55 o C เอนไซม์ส่วนใหญ่จะสูญเสียคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาโดยสิ้นเชิง (ไม่ทำงาน) ในเรื่องนี้การให้ความร้อนที่ 55–56 o C ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับขั้นตอนการพาสเจอร์ไรส์ซึ่งจะช่วยเพิ่มอายุการเก็บของผลิตภัณฑ์อาหาร (นม ฯลฯ )
ค่า pH ของสิ่งแวดล้อมมีอิทธิพลอย่างมากต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ ดังจะเห็นได้จากรูปที่แสดง กราฟที่ 31 มีลักษณะคล้ายกราฟของการขึ้นต่อกันของอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์กับอุณหภูมิ
รูปที่ 31 – การพึ่งพาความเร็ว ( วี) ปฏิกิริยาของเอนไซม์
เกี่ยวกับ pH ของสิ่งแวดล้อม (pH opt – pH ที่เหมาะสมที่สุดของเอนไซม์)
อัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่ลดลงอย่างรวดเร็วที่ค่า pH ที่รุนแรงนั้นสัมพันธ์กับปรากฏการณ์การสูญเสียสภาพของสายโซ่โพลีเปปไทด์ของโมเลกุลโปรตีนภายใต้อิทธิพลของกรดและด่าง เอนไซม์แสดงพลังเร่งปฏิกิริยาสูงสุดที่ค่า pH ซึ่งถูกกำหนดโดยคำศัพท์ ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดเอนไซม์. เอนไซม์ที่รู้จักส่วนใหญ่มีค่า pH ที่เหมาะสมในช่วงตั้งแต่ 5.0 ถึง 7.5 ในเวลาเดียวกัน มีตัวอย่างเอนไซม์มากมายที่ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดถูกเลื่อนไปยังบริเวณที่มีค่า pH ที่เป็นกรดหรือด่าง เอนไซม์เหล่านี้ได้แก่:
สาเหตุของการมีอยู่ของการพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อ pH เกิดจากการที่ค่า pH ของตัวกลางมีผลกระทบอย่างเด่นชัดต่อระดับของการแตกตัวเป็นไอออนของกลุ่มการทำงานของสารตั้งต้น คุณสมบัติของการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลกรดซัคซินิกที่ความเป็นกรดต่างกันของสิ่งแวดล้อม (pH):
ในเวลาเดียวกัน ค่า pH ของสิ่งแวดล้อมยังส่งผลต่อระดับการแตกตัวเป็นไอออนของอนุมูลกรดอะมิโนที่ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของเอนไซม์:
หากการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ของเอนไซม์และสารตั้งต้นมีความเสถียรเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิต บทบาทของ pH ในการจัดเตรียมสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับปฏิกิริยาของเอนไซม์ก็จะชัดเจน (รูปที่ 24)
อัตราของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ ซึ่งปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิตกับสารตั้งต้นไม่มีนัยสำคัญ ขึ้นอยู่กับค่า pH ของตัวกลางที่น้อยกว่า ในรูป รูปที่ 32 แสดงการขึ้นต่อกันของอัตราการไฮโดรไลซิสของโปรตีนโดยปาเปน ในการทำงานร่วมกันของเอนไซม์นี้กับสารตั้งต้น ปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำจะกลายเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรก ดังที่เห็นได้จากกราฟที่นำเสนอ โดยทั่วไปปาเปนไม่มีค่า pH ที่เหมาะสมที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน
รูปที่ 32 - ผลของ pH ต่ออัตราการไฮโดรไลซิสของโปรตีนโดยปาเปน
เอนไซม์บางชนิดมี ความจำเพาะเกี่ยวกับสารตั้งต้น ความจำเพาะหมายถึงความสามารถของเอนไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงของซับสเตรตที่มีโครงสร้างคล้ายกันหนึ่งหรือกลุ่ม ความจำเพาะของเอนไซม์มีหลายประเภท
· ความจำเพาะที่แน่นอนหมายถึงความสามารถของเอนไซม์ในการเร่งการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นเพียงชนิดเดียว เอนไซม์ที่มีความจำเพาะสัมบูรณ์ ได้แก่ อาร์จิเนส เอนไซม์จำกัดยูริเคส เป็นต้น
· ความจำเพาะสัมพัทธ์. มันหมายถึงความสามารถของเอนไซม์ในการเร่งการเปลี่ยนแปลงของกลุ่มของสารตั้งต้นที่มีโครงสร้างคล้ายกัน (ที่เรียกว่าเอนไซม์โปรตีโอไลติกไฮโดรไลซ์โปรตีนต่างๆ, ไลเปสเอสเทอร์ของกลีเซอรอลและกรดไขมันที่สูงขึ้น, เฮกโซไคเนสฟอสโฟรีเลทและโมโนแซ็กคาไรด์ต่างๆ) ในกรณีนี้ความจำเพาะถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าเอนไซม์ส่งผลต่อพันธะบางประเภทเท่านั้น (เอนไซม์โปรตีโอไลติกไฮโดรไลซ์พันธะเปปไทด์, ไลเปสไฮโดรไลซ์พันธะเอสเทอร์ ฯลฯ )
· ความจำเพาะทางสเตอริโอ . คำนี้หมายถึงความสามารถของเอนไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาการแปลงของสเตอริโอไอโซเมอร์หนึ่งตัวของซับสเตรต ดังนั้นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงโมโนแซ็กคาไรด์จึงแสดงความจำเพาะต่อพวกมัน ดี-สเตอรีโอไอโซเมอร์และเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนไปเป็นพวกมัน ล-สเตอริโอ-ไอโซเมอร์
กิจกรรมของเอนไซม์
ลักษณะเฉพาะของเอนไซม์ในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาคือสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติตัวเร่งปฏิกิริยาได้ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกต่างๆ การวัดความแข็งแรงของการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์คือสิ่งเหล่านั้น กิจกรรม. ความสามารถของเอนไซม์ในการเปลี่ยนแปลงกิจกรรมภายใต้สภาวะต่างๆ ทำให้เกิดความรู้สึกทางชีววิทยาที่ดี คุณสมบัตินี้ช่วยให้เซลล์ที่มีชีวิตสามารถปรับสถานะของกระบวนการเมตาบอลิซึมให้ตรงกับความต้องการของเซลล์ได้ทันที ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกต่างๆ
การกำหนดกิจกรรมของเอนไซม์มีบทบาทสำคัญในการกำหนดลักษณะของเอนไซม์ มีหลักการทั่วไปบางประการในการหาปริมาณการทำงานของเอนไซม์ กิจกรรมของเอนไซม์สามารถกำหนดได้ดังนี้:
· โดยอัตราการสะสมในของผสมปฏิกิริยาซึ่งเป็นที่ตั้งของเอนไซม์ของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา
· หรือโดยอัตราการหายไปของซับสเตรตของปฏิกิริยาเอนไซม์จากของผสมปฏิกิริยา
ทั้งสองวิธีนี้มีความเท่าเทียมกันและสามารถนำไปใช้ในทางปฏิบัติได้ อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณากิจกรรมของเอนไซม์ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขต่อไปนี้: ในส่วนผสมของปฏิกิริยาซึ่งกำหนดกิจกรรมของเอนไซม์
· อุณหภูมิจะต้องสอดคล้องกับอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดของเอนไซม์
· ค่า pH ของตัวกลางจะต้องสอดคล้องกับค่า pH ที่เหมาะสมของเอนไซม์นี้
· ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต้องไม่ต่ำกว่าความเข้มข้นของสารอิ่มตัว
· ต้องมีปัจจัยร่วมหากเอนไซม์นี้มี
ต้องมีตัวกระตุ้นเอนไซม์อยู่
ดังนั้นกิจกรรมของเอนไซม์จึงถูกกำหนดภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ กิจกรรมของเอนไซม์จะแปรผันตามปริมาณในตัวอย่างทดสอบ ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อประมาณความเข้มข้นของเอนไซม์โดยอ้อมได้
กิจกรรมของเอนไซม์แสดงออกมาในเชิงปริมาณ หน่วยกิจกรรม. หนึ่งหน่วยของกิจกรรมของเอนไซม์ (U) คือกิจกรรมของเอนไซม์ที่ภายใต้อิทธิพลของมัน 1 µmol ของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น (หรือ 1 µmol ของสารตั้งต้นหายไป) ต่อนาที. ในระบบ SI หน่วยของกิจกรรมของเอนไซม์คือ คาทัล (kat) 1 ตัวเร่งปฏิกิริยาสอดคล้องกับการทำงานของเอนไซม์โดยเกิดผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาหนึ่งโมล (สารตั้งต้นหนึ่งโมลหายไป) ต่อวินาที
ค่ากิจกรรมจำเพาะยังใช้เพื่อระบุลักษณะของเอนไซม์ด้วย หน่วยนี้สะท้อนถึงการทำงานของเอนไซม์ต่อมวลหนึ่งหน่วย และแสดงเป็นโปรตีน มก./ไมโครโมล/นาที หน่วยกิจกรรมเฉพาะใช้เพื่อประเมินความบริสุทธิ์ของการเตรียมเอนไซม์ ยิ่งกิจกรรมจำเพาะสูง การเตรียมเอนไซม์ก็จะยิ่งบริสุทธิ์มากขึ้นเท่านั้น
จลนศาสตร์ปฏิกิริยาของเอนไซม์
ศึกษารูปแบบของการผ่านปฏิกิริยาของเอนไซม์ในช่วงเวลาหนึ่งตลอดจนกลไกของมัน บท จลนพลศาสตร์เคมี
ตัวเร่งปฏิกิริยา วัฏจักรของการเปลี่ยนสาร S (สารตั้งต้น) เป็นผลิตภัณฑ์ P ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ E ดำเนินไปพร้อมกับการก่อตัวของตัวกลาง คอน เอ็กซ์ ฉัน:
ที่ไหน คิ-ค่าคงที่อัตราของแต่ละขั้นตอนเบื้องต้น
การก่อตัวของเอนไซม์-สารตั้งต้นเชิงซ้อน X 1 (ES, Michaelis complex)
ที่อุณหภูมิที่กำหนด ความเร็วของปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเอนไซม์ สารตั้งต้น และองค์ประกอบของตัวกลาง มีจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเอนไซม์ที่อยู่นิ่งก่อนนิ่งและผ่อนคลาย
จลนศาสตร์นิ่งในสถานะคงที่ผ่านการเชื่อมต่อระดับกลาง (ดีเอ็กซ์ ฉัน/dt= 0, ผม = 1, ..., n) และมีซับสเตรตมากเกินไป โดยที่ [S] 0 และ [E] 0 คือความเข้มข้นเริ่มต้น ตามลำดับ สารตั้งต้นและเอนไซม์ จลนพลศาสตร์ของกระบวนการมีลักษณะเฉพาะด้วยระดับความเข้มข้นคงที่และไม่แปรผันตามเวลา con. และนิพจน์สำหรับความเร็วของกระบวนการ โวลต์ 0 เรียกว่า ความเร็วคงที่เริ่มต้น มีรูปแบบ (สมการมิเชลลิส-เมนเทน):
(1)
โดยที่ค่าของ k cat และ กม. ->ฟังก์ชันของค่าคงที่อัตราของขั้นประถมศึกษาและได้รับจากสมการ:
มูลค่าของเคแมว
เรียกว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพ ค่าคงที่อัตรากระบวนการ, พารามิเตอร์ กม. ->มิคาเอลคงที่ k ค่าแมว
กำหนดโดยปริมาณ สูงสุด ตัวเร่งปฏิกิริยาระยะช้า อำเภอและบางครั้งก็เรียกว่า จำนวนรอบของเอนไซม์ (ระบบเอนไซม์) เค แมว
กำหนดลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยา รอบที่ดำเนินการโดยระบบเอนไซม์ต่อหน่วยเวลา นาอิบ. ทั่วไป โดยมีค่า k cat เฉพาะเจาะจง วัสดุพิมพ์ในช่วง 10 2 -10 3 s -1 ค่าทั่วไปของค่าคงที่ Michaelis อยู่ในช่วง 10 -3 - 10 -4 M
ที่ความเข้มข้นสูงของสารตั้งต้น เมื่อเช่น อัตราการไหลเวียนไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นและถึงค่าคงที่เรียกว่า สูงสุด ความเร็ว. ในเชิงภาพ สมการมิคาเอลิส-เมนเทนเป็นอติพจน์ มันสามารถเชิงเส้นได้โดยใช้วิธีส่วนกลับคู่ (วิธี Linewere-Burk) เช่น สร้างการพึ่งพา 1/v บน 1/[S] 0 หรือวิธีอื่น รูปแบบสมการเชิงเส้น (1) มีรูปแบบ:
(2)
ช่วยให้คุณสามารถกำหนดค่าแบบกราฟิกได้ กมและ v สูงสุด (รูปที่ 1)
ข้าว. 1. กราฟของการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นของสมการ Michaelis - Menten ในรูปแบบกลับกันสองเท่า (ตาม Lineweaver - Burke)
ขนาด กม. >เป็นตัวเลขเท่ากับความเข้มข้นของสารตั้งต้น ซึ่งอัตราการไหลเวียนจะเท่ากัน กมมักจะทำหน้าที่เป็นการวัดความสัมพันธ์ของสารตั้งต้นและเอนไซม์ แต่จะใช้ได้ก็ต่อเมื่อเท่านั้น
ปริมาณ กม. >และ แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับค่า pH นี่เป็นเพราะความสามารถของกลุ่มโมเลกุลของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยาในการเปลี่ยนสถานะไอออไนซ์และด้วยเหตุนี้จึงมีกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาด้วย ประสิทธิภาพ. ในกรณีที่ง่ายที่สุด การเปลี่ยนแปลงของ pH ส่งผลให้เกิดการโปรตอนหรือการลดโปรตอนของเอนไซม์ที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้อย่างน้อยสองกลุ่มที่เกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยา หากในกรณีนี้มีเพียงรูปแบบเดียวของคอมเพล็กซ์เอนไซม์ - สารตั้งต้น (เช่น ESH) จากสามรูปแบบที่เป็นไปได้ (ES, ESH และ ESH 2) ที่สามารถแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ของสารละลายได้ ดังนั้นการพึ่งพาของ อัตราค่า pH อธิบายไว้ในสูตร:
ที่ไหน ฉ = 1 + / และ ฉ" = 1 +
+เค" ข />-ต. เรียกว่า ฟังก์ชัน pH ของ Michaelis และ เค ก เค ขและ เค" ก, เค" ข ->ค่าคงที่ไอออไนเซชันของกลุ่ม a และ bresp ฟรี เอนไซม์และสารตั้งต้นของเอนไซม์ ในพิกัด lg - ค่า pH การพึ่งพานี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 2 และแทนเจนต์ของมุมเอียงของแทนเจนต์ไปทางขึ้น โดยไม่ขึ้นอยู่กับ pH และกิ่งก้านจากมากไปน้อยของเส้นโค้งควรเท่ากับ +1, 0 และ -1 ตามลำดับ จากกราฟดังกล่าวคุณสามารถกำหนดค่าได้ พีเคเอกลุ่มที่เกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยา
ข้าว. 2. การพึ่งพาตัวเร่งปฏิกิริยา ค่าคงที่จาก pH ถึงลอการิทึม พิกัด
ความเร็วของปฏิกิริยาของเอนไซม์ไม่เป็นไปตามสมการ (1) เสมอไป หนึ่งในกรณีที่พบบ่อยที่สุดคือการมีส่วนร่วมของอัลโลสเตอริกในปฏิกิริยา เอนไซม์ (ดู สารควบคุมเอนไซม์)ซึ่งการพึ่งพาระดับความอิ่มตัวของเอนไซม์บน [S] 0 นั้นไม่ใช่การไฮเปอร์โบลิก ตัวละคร (รูปที่ 3) ปรากฏการณ์นี้เกิดจากการทำงานร่วมกันของการจับกับซับสเตรต กล่าวคือ เมื่อการจับกันของซับสเตรตบนตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งของโมเลกุลขนาดใหญ่ของเอนไซม์เพิ่มขึ้น (ความร่วมมือเชิงบวก) หรือลดลง (ความร่วมมือเชิงลบ) ความสัมพันธ์สำหรับซับสเตรตของไซต์อื่น
ข้าว. H การขึ้นอยู่กับระดับความอิ่มตัวของเอนไซม์กับสารตั้งต้นกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นด้วยความร่วมมือเชิงบวก (I) และลบ (II) รวมถึงในกรณีที่ไม่มี (III)
จลนศาสตร์ก่อนสถานะคงตัวด้วยการผสมอย่างรวดเร็วของสารละลายเอนไซม์และสารตั้งต้นในช่วงเวลา 10 -6 -10 -1 วินาที เราสามารถสังเกตกระบวนการชั่วคราวก่อนการก่อตัวของสถานะคงที่ที่เสถียร ในโหมดก่อนหยุดนิ่งนี้ เมื่อใช้วัสดุพิมพ์มากเกินไป ระบบดิฟเฟอเรนเชียลจะถูกนำมาใช้ สมการที่อธิบายจลนศาสตร์ของกระบวนการนั้นเป็นเส้นตรง คำตอบของระบบดิฟเฟอเรนเชียลเชิงเส้นชนิดนี้ สมการได้มาจากผลรวมของพจน์เอ็กซ์โปเนนเชียล ดังนั้นสำหรับจลนศาสตร์ รูปแบบที่นำเสนอข้างต้น จลนพลศาสตร์ของการสะสมผลิตภัณฑ์มีรูปแบบ:
ที่ไหน ฉัน ->, ข และ n ->ฟังก์ชันของค่าคงที่อัตราเบื้องต้น -รากของลักษณะที่สอดคล้องกัน ระดับ.
เรียกว่าปริมาณส่วนกลับ ลักษณะเฉพาะ เวลาดำเนินการ:
สำหรับแม่น้ำที่ไหลด้วยการมีส่วนร่วมของยุคสมัย การเชื่อมต่อคุณจะได้รับคุณสมบัติเฉพาะ ครั้ง
การศึกษาจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาของเอนไซม์ในโหมดก่อนหยุดนิ่งช่วยให้เราเข้าใจกลไกโดยละเอียดของปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยา วนรอบและกำหนดค่าคงที่อัตราของขั้นตอนพื้นฐานของกระบวนการ
จากการทดลอง จะมีการศึกษาจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาของเอนไซม์ในโหมดก่อนหยุดนิ่งโดยใช้วิธีหยุดนิ่ง (ดู วิธีเจ็ตจลน์)ช่วยให้สามารถผสมส่วนประกอบของสารละลายได้ภายใน 1 ms
จลนศาสตร์การผ่อนคลายเนื่องจากมีผลกระทบที่รบกวนระบบอย่างรวดเร็ว (การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความดัน สนามไฟฟ้า) ระยะเวลาที่ระบบต้องใช้เพื่อให้ได้สมดุลใหม่หรือสถานะคงที่จะขึ้นอยู่กับความเร็วของกระบวนการที่กำหนดปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยา วงจรของเอนไซม์
ระบบสมการที่อธิบายจลนศาสตร์ของกระบวนการจะเป็นเส้นตรงหากการกระจัดจากตำแหน่งสมดุลมีน้อย การแก้ปัญหาของระบบนำไปสู่การขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของส่วนประกอบต่างๆ, ธ.ค. ขั้นตอนของกระบวนการในรูปแบบของผลรวมของเงื่อนไขเลขชี้กำลัง ซึ่งเลขชี้กำลังมีลักษณะของเวลาผ่อนคลาย ผลการศึกษาคือสเปกตรัมของช่วงเวลาผ่อนคลายที่สอดคล้องกับจำนวนช่วงเวลา การเชื่อมต่อที่เข้าร่วมในกระบวนการ เวลาผ่อนคลายขึ้นอยู่กับค่าคงที่อัตราของขั้นตอนเบื้องต้นของกระบวนการ
เทคนิคการผ่อนคลายจลนศาสตร์ทำให้สามารถกำหนดค่าคงที่อัตราของแต่ละขั้นตอนเบื้องต้นของการเปลี่ยนแปลงตัวกลางได้ วิธีการศึกษาจลนพลศาสตร์ของการผ่อนคลายแตกต่างกันไป ความละเอียด: การดูดซับอัลตราซาวนด์ - 10 -6 -10 -10
s, อุณหภูมิกระโดด - 1O -4 -10 -6 วิ, วิธีไฟฟ้า แรงกระตุ้น - 10 -4 -10 -6 วินาที, แรงดันกระโดด - 10 -2 วินาที เมื่อศึกษาจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาของเอนไซม์ พบว่ามีการใช้วิธีกระโดดอุณหภูมิ
มหภาคของกระบวนการเอนไซม์การพัฒนาวิธีการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาต่างกันโดยการตรึงเอนไซม์เมื่อแยกตัว สื่อ (ดู เอนไซม์ตรึง) จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์จลนพลศาสตร์ของกระบวนการโดยคำนึงถึงการถ่ายโอนมวลของสารตั้งต้น จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาได้รับการศึกษาทั้งทางทฤษฎีและเชิงทดลอง โดยคำนึงถึงผลกระทบของชั้นการแพร่กระจายและระบบที่มีปัญหาในการแพร่กระจายภายในระหว่างการกระจายตัวของเอนไซม์ภายในตัวพา
ภายใต้สภาวะที่จลนพลศาสตร์ของกระบวนการได้รับผลกระทบจากการถ่ายโอนการแพร่กระจายของสารตั้งต้น ตัวเร่งปฏิกิริยา ประสิทธิภาพของระบบลดลง ปัจจัยด้านประสิทธิภาพเท่ากับอัตราส่วนของความหนาแน่นในการไหลของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะการไหลของเอนไซม์โดยมีความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลงอย่างกระจัดกระจายต่อการไหล ซึ่งสามารถรับรู้ได้หากไม่มีข้อจำกัดในการแพร่กระจาย ในบริเวณการแพร่กระจายเพียงอย่างเดียว เมื่ออัตราของกระบวนการถูกกำหนดโดยการถ่ายโอนมวลของสารตั้งต้น ปัจจัยด้านประสิทธิภาพสำหรับระบบที่มีการยับยั้งการแพร่กระจายภายนอกจะเป็นสัดส่วนผกผันกับโมดูลัสการแพร่กระจาย:
ที่ไหน
ความหนาของชั้นการแพร่กระจาย D - สัมประสิทธิ์ การแพร่กระจายของสารตั้งต้น
สำหรับระบบที่มีการยับยั้งการแพร่กระจายภายในในภูมิภาคลำดับที่หนึ่ง
ที่ไหน F ต- โมดูลัสไร้มิติ (โมดูลัสของ Thiele)
เมื่อวิเคราะห์จลนศาสตร์ รูปแบบในเครื่องปฏิกรณ์ของเอนไซม์นั้นเป็นไปในทางทฤษฎีอย่างกว้างขวาง และการทดลอง แบบจำลองเครื่องปฏิกรณ์ "ในอุดมคติ" ได้รับการพัฒนา ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์แบบไหล (เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลที่มีการผสมในอุดมคติ) เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลที่มีการกระจัดในอุดมคติ และเครื่องปฏิกรณ์แบบเมมเบรน
จลนพลศาสตร์ของกระบวนการมัลติเอนไซม์ในร่างกาย (เซลล์) เอนไซม์ไม่ได้ทำหน้าที่แยกตัว แต่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุล R-tions ในระบบหลายเอนไซม์ด้วยจลนศาสตร์ มุมมองถือได้ว่าสอดคล้องกัน กระบวนการเฉพาะ คุณสมบัติที่เป็นเอนไซม์ของแต่ละขั้นตอน:
ที่ไหน ,
การตอบสนอง สูงสุด ความเร็วกระบวนการ และค่าคงที่ของ Michaelis ฉันขั้นที่ ๓ ของอำเภอ ตามลำดับ.
คุณลักษณะที่สำคัญของกระบวนการนี้คือความเป็นไปได้ในการสร้างสถานะคงที่ เงื่อนไขของการเกิดขึ้นอาจเป็นความไม่เท่าเทียมกัน > v 0 โดยที่ v 0 คือความเร็วของระยะจำกัด ซึ่งมีคุณลักษณะเป็นค่าคงที่อัตราที่น้อยที่สุดและด้วยเหตุนี้จึงกำหนดความเร็วของทุกสิ่งที่ตามมา กระบวนการ. ในสภาวะคงตัว ความเข้มข้นของสารเมตาบอไลต์หลังจากระยะจำกัดจะน้อยกว่าค่าคงที่มิคาเอลิสของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง
เฉพาะเจาะจง กลุ่มของระบบมัลติเอนไซม์ประกอบด้วยระบบที่ดำเนินการลดการเกิดออกซิเดชัน r-tions โดยการมีส่วนร่วมของตัวพาโปรตีนอิเล็กตรอน ผู้ให้บริการมีแบบฟอร์มเฉพาะ โครงสร้างเชิงซ้อนที่มีลำดับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่กำหนด จลน์ศาสตร์ คำอธิบายของระบบประเภทนี้จะพิจารณาสถานะของวงจรที่มีการสลายตัวเป็นตัวแปรอิสระ ระดับของประชากรอิเล็กตรอน
แอปพลิเคชัน.คุณพ่อ เคถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปฏิบัติงานวิจัยเพื่อศึกษากลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์และระบบเอนไซม์ วิทยาศาสตร์ด้านเอนไซม์ที่สำคัญในทางปฏิบัติคือ เอนไซม์วิทยาทางวิศวกรรม,ดำเนินงานด้วยแนวคิดของ F.r. เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีชีวภาพ กระบวนการ
ความหมาย: Poltorak O. M. , Chukhrai E. S. , รากฐานเคมีฟิสิกส์ของการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์, M. , 1971; Berezin I.V., Martinek K., พื้นฐานของเคมีกายภาพของการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์, M. , 1977; Varfolomeev S. D. , Zaitsev S. V. , วิธีจลน์ในการวิจัยทางชีวเคมี, M.. 1982 เอส.ดี. วาร์โฟโลเมเยฟ.
สารานุกรมเคมี. - ม.: สารานุกรมโซเวียต. เอ็ด ไอ. แอล. คนันยันต์. 1988 .
ดูว่า "จลนศาสตร์ปฏิกิริยาของเอนไซม์" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:
ตัวเร่งปฏิกิริยา วงจรวิทยุ กระบวนการที่ประกอบด้วยการเคลื่อนไหวเบื้องต้นจำนวนหนึ่ง ซึ่งมีความเร็วอธิบายตามกฎแห่งการกระทำของมวล กฎหมายนี้มีรูปแบบง่ายๆ สำหรับส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ ของเหลวในอุดมคติ และชั้นพื้นผิวในอุดมคติ.... ... สารานุกรมเคมี
จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมี การศึกษากระบวนการทางเคมี กฎการเกิดขึ้นของเวลา ความเร็ว และกลไก สาขาวิชาที่สำคัญที่สุดของเคมีสมัยใหม่และวิทยาศาสตร์เคมีเกี่ยวข้องกับการศึกษาจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมี... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต
จลนศาสตร์เคมี- (จากขบวนการไคเนซิสของกรีก) ซึ่งเป็นภาควิชาเคมีเชิงทฤษฎีที่อุทิศให้กับการศึกษากฎเคมี ปฏิกิริยา สามารถระบุสารเคมีได้หลายประเภท ปฏิสัมพันธ์และประการแรกเพื่อแยกแยะปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน (เป็นเนื้อเดียวกัน) จากปฏิกิริยา... ... สารานุกรมการแพทย์ที่ยิ่งใหญ่
- (biocatalysis) การเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมี ปันส่วนโดยมีส่วนร่วมของโปรตีนโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เรียกว่าเอนไซม์ F.k. เป็นการเร่งปฏิกิริยาประเภทหนึ่ง แม้ว่าคำว่า การหมัก (fermentation) จะเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ เมื่อไม่มีแนวคิดเรื่องเคมีก็ตาม การเร่งปฏิกิริยา อันดับแรก… … สารานุกรมเคมี
- (จากคำนำหน้าภาษาละติน re หมายถึงการกระทำย้อนกลับ และการกระทำของแอคทิโอ) การเปลี่ยนแปลงของบางส่วนไปเป็น (สารประกอบเริ่มต้น) ไปเป็นอย่างอื่น (ผลิตภัณฑ์ของอาหาร) ด้วยความไม่เปลี่ยนรูปของนิวเคลียสของอะตอม (ตรงข้ามกับปฏิกิริยานิวเคลียร์) สารประกอบตั้งต้นในหน่วย R.x บางครั้งเรียกว่า...... สารานุกรมเคมี
- (จากภาษาละติน fermentum Starter) (เอนไซม์) โปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในสิ่งมีชีวิต ขั้นพื้นฐาน ฟังก์ชั่นของ F. เพื่อเร่งการเปลี่ยนแปลงของสารที่เข้าสู่ร่างกายและเกิดขึ้นระหว่างการเผาผลาญ (เพื่อต่ออายุโครงสร้างเซลล์เพื่อให้แน่ใจว่า ... สารานุกรมเคมี
- (จากยากรีก pharmakon และการตั้งค่า kinetikos ในการเคลื่อนไหว) ศึกษาจลน์ศาสตร์ รูปแบบของกระบวนการที่เกิดขึ้นกับเล็ก พ. อาเจียนในร่างกาย ขั้นพื้นฐาน เภสัชจลนศาสตร์ กระบวนการ: ดูดซึม กระจาย เมแทบอลิซึม และการขับถ่าย (กำจัด).... ... สารานุกรมเคมี