Уравнение Лайнуивера-Берка, респа биология 2021


можете объяснить график и помочь решить задачу, пожалуйста

Объяснять график я начну с того, что предположу что ты знаешь что такое уравнение Михаэлиса-Ментен (но вот краткое напоминание):

V_{0}=\frac{V_{max}\times[S]}{K_{m}+[S]}

Оно не очень удобно в плане построения графика и его оценки, поскольку график этого уравнения будет выглядеть как гипербола:


Для более удобной интерпретации графика и определения типов ингибирования используется обратное уравнение - все в -1 степени (double reciprocal plot):

\frac{1}{V_{0}}=\frac{K_{m}}{V_{max}}\times\frac{1}{[S]}+\frac{1}{V_{max}}

График стал таким:


Он уже линейный - 1/[S] можно принять за x и тогда уравнение выглядит как y = ax + b. Тут же можно узнать точки пересечения графика с ОХ и ОY (на графике выше видно).
Далее что нужно знать, а точнее понимать, как различные типы ингибиторов влияют на Km и Vmax.
Есть три вида ингибиторов:

  1. Конкурентный(Competitive) - мимикрирует под субстрат и занимает активный сайт. Увеличивает Км.
  2. Смешанный(Mixed) - связывается с сайтом на ферменте отличным от активного, при этом может связаться как с ES так и с Е. Его частный случай это неконкурентный(noncompetitive) - он уменьшает Vmax.
  3. Бесконкурентный(Uncompetitive) - связывается только с ES комплексом на сайте отличном от активного. Уменьшает Vmax и увеличивает Км.

Смотрим на график в задании.
I. Тамифлю увеличивает Км - конкурентный ингибитор (уменьшается значение 1/Km)
II. Реленза - уменьшает Vmax (увеличивается 1/Vmax) - неконкурентный
III. Тамифлю конкурентный ингибитор - связывается с ферментом только когда активный сайт свободен
IV. Реленза неконкурентный ингибитор - связывается как с ферментом так и с ES комплеком.
V. В последнем дана скорость, но не дана концентрация субстрата и фермента, по графику без этого нельзя определить скорость.

5 симпатий

Извините, я вот здесь не понял 1)как бесконкурентные ингибиторы заставляют Km снижаться ?
2) У нас в неконкурентном снижается Vmax, но не Km. Если допустим у нас 100 ферментов, и для 0.5Vmax нужно 50 субстратов, и Km = 50, но при неконкурентном инг. свободных снижается на 70, то значить ли это, что Km снизилось до 35, или она осталось 50? Или тут нужно смотреть на Km по другому ?

1)Как вообще выглядит реакция для бесконкурентных ингибиторов:
image
Теперь что такое Км:

K_{m}=\frac{k_{2}+k_{-1}}{k_{1}}

По сути Км обратно зависим от сродства фермента к субстрату. Мне кажется на эту проблему стоит смотреть со стороны химического равновесия. Поскольку ингибитор связывается с ES, концентрация ES уменьшается и равновесие реакции смещается в сторону образования ES - прямая реакция от E + S => ES ускоряется. Соответственно больше ферментов связывают субстрат.
2) Да здесь Vmax уменьшилсь и соответственно 1/2 Vmax тоже стала меньше, при этом чтобы достигнуть половины от максимума с ингибитором и без него требуется одинаковое количество субстрата.
image

2 симпатии

То есть, это примерно так рабоатет ? В неконкурентном ингибировании хоть и понижается максимальная средняя скорость, именно нужное количество субстрата для его достижения такой же остается. Это связано с тем, что нек.ингибитор не влияет на аффиность фермента. Но даже если он не влияет на афинность, часть оставшиеся связанным с ферментом ингибиторы не дает субстрату связаться с ферментом, хоть субстрат и растет. Поэтому она не дсотигает vmax. А вот в конкурентном ингибиторе , чем больше становится субстрата, ингибитор может разрушить связи ферментом и дать место субстрату, поэтому когда очень много субстрата ни один ингибитор не остается связанным с ферментом. Поэтому при конкурентном инг. скорость может достичь до Vmax. Но при этом так как нам нужно убрать ингибиторов(обратимые) нужно больше усилий, больше субстрат, больше Km ??

Да, вообще действие неконкурентных ингибиторов можно рассматривать как простое уменьшение концентрации фермента - ингибиторы связываются с аллостерическим сайтом и инактивируют фермент, с этого момента он вообще в остальных реакциях не участвует(пока обратно не распадется комплекс EI) соответственно концентрация рабочего Е падает.

В случае с конкурентными ингибиторами тоже примерно так как ты описал. Но правда ингибитор не просто может разрушить связь с ферментом, он это делает постоянно - там в реакции стрелка в две стороны, что значит что постоянно образуются ES, EI комплексы и постоянно они диссоциируют, просто все это находится в равновесии. И тут дело уже с вероятностью, чем больше концентрация субстрата тем больше вероятность того, что фермент свяжется именно с субстратом и образует ES комплекс, а не EI.

2 симпатии

Понял, ракмет !

© 2021-2022 Общественный Фонд «Beyond Curriculum» (CC BY-NC-SA 4.0 International)