Кошланда модель

Модели ферментативного катализа. В известных в биохимии моделях ключ-замок Фишера и рука-перчатка Кошланда учитываются энтропийные факторы в [c.421]

Наглядная модель действия модификатора по Кошланду показана на рис. 6.20 [72]. Ингибитор конкурентен, если группа В [c.389]

Для того чтобы привести эту теорию в соответствие с опытными данными, Кошланд несколько видоизменил модель ключ — замок . Согласно его гипотезе субстрат, присоединяясь й активному центру, изменяет его форму, обеспечивая таким образом идеальное их соответствие. Иными словами, функциональные группы в активном центре принимают специфическую пространственную конфигурацию только тогда, когда их вынуждает к этому присутствие субстрата. [c.203]

Модели взаимодействия фермента с субстратом а — модель "жесткой матрицы" по Э. Фишеру б — модель "перчатка—рука" по Д. Кошланду [c.99]

Л<с. 4.4. Созданные на компьютере модели третичной структуры лизоцима до и после присоединения субстрата, показывающие, как работает этот фермент. А. Вид сбоку. Активный центр имеет форму щели, проходящей по всей толще молекулы. Б. Вид сбоку. Активный центр с находящейся в нем молекулой субстрата. Обратите внима -ние на некоторое изменение формы фермента, вызванное присоединением субстратй. Это пример индуцированного соответствия , постулированного Кошландом в 1959 г. Субстрат лизоцима представляет собой короткую олигосахаридную цепь, легко умещающуюся в активном центре и расщепляемую ферментом. Такие олигосахариды входят в состав бактериальных клеточных стенок и их разрушение влечет за собой гибель бактерий — клеточные стенки утрачивают присущую им жесткость и клетки лопаются под действием осмотических сил. Лизоцим — широко распространенный фермент, выполняющий защитную функцию он содержится в слезах, слюне и в слизи носовой полости. В. Вид спереди. Активный центр с находящейся в нем молекулой субстрата. Г. Компьютерная модель лизоцима с субстратом в активном центре. [c.156]

Процесс адаптации есть, в самом широком смысле, процесс обучаемости. В гл. 12 хемотаксис бактерий описан как модель восприятия и поведения. В ряду других умственных свойств этих одноклеточных организмов стоит их способность к обучению при индукции подходящего фермента бактерия может научиться расти в специфической среде при индукции соответствующего рецептора бактерия может выучиться передвигаться в область высокой концентрации рибозы, а не в область высокой концентрации галактозы, как прежде. Хотя при этом не задействована нервная система, описание исследований Адлера и Кошланда по восприятию и процессингу сигнала в хемотаксических бактериях и их интерпретация могут составить целый интересный раздел нейробиологии. [c.336]

Если кооперативность положительна, т. е. присоединение лиганда активирует фермент, модели прямой и косвенной кооперативности могут приводить к эквивалентным результатам. Однако, в отличие от модели МУШ, модель прямой кооперативности может описывать и отрицательную кооперативность, т. е. уменьшение сродства к лиганду по мере насыщения активных центров (КоШланд). [c.202]

Очевидно, что не следует понимать теорию Кошланда как теорию гибкой структуры фермента. Фермент скорее можно сравнить с механизмом, функциональные части которого могут испытывать дискретные перемещения, транслокации, необходимые для структурных соответствий с лигандами. Конструкция такого механизма характеризуется не пластичностью, но, скорее, упругостью. Модель белковой глобулы, построенная из шарнирно сочлененных упругих стержней (см. стр. 252), согласуется с фактами, полученными при изучении ферментов. [c.393]

Модель МУШ можно представить таким графом с определенным законом возрастания констант Ки Тем самым, эта модель эквивалентна модели прямой кооперативности Кошланда и соавторов при положительной кооперативности. Предположим, что фермент может находиться в + 1 конформационных состояниях Ео, Е .....Ек- Константы равновесия превращений [c.467]

Выдвинутые выше концепции были обсуждены несколькими исследователями. Кошланд [211] сформулировал математическую модель, позволяющую оценить верхние границы вклада в скорости ферментативных реакций, обусловленного правильным расположе.чием каталитических групп и субстрата (субстратов). ES-Комплекс представляется в виде плотноупакованного ансамбля, состоящего из 12 ближайших соседей, при допущении, что между ними не существует молекулярного притяжения и что молекулы воды и субстрата одинаковы по размеру. Как эффекты сближения, так и эффекты ориентации были обсуждены [c.134]

Следует также заметить, что эта модель не предусматривает никакого специального физического механизма взаимодействия центров. Ее авторы считают, что оно может быть объяснено на основе гипотезы принудительного контакта Кошланда, согласно которой образование комплекса с одной из молекул субстрата приводит к конформационным изменениям фермента, которые каким-то образом повышают его сродство к следующим молекулам субстрата. Конформационные изменения лежат в основе и других, более сложных моделей регуляторной кинетики, рассматриваемых ниже. [c.239]

РИС. 4-16. Возможные формы димеризующихся белков, существующих в двух конформационных состояниях в каждом протомере имеется один центр связывания с лигандом X. Пунктирными стрелками указаны равновесные процессы, рассмотренные Моно, Уайменом и Шанжё, а сплошными — Кошландом и др. [61, 62]. Жирные стрелки относятся к простейшей модели индуцированного соответствия, не учитывающей диссоциации димера. (Заметим, что, хотя все стрелки имеют только одно направление, соответствующие процессы обратимы.) Величины Ках и Квх считаются одинаковыми для всех субъединиц независимо от того, в какой форме они находятся — в мономерной или димерной. [c.300]

Кошланд и сотр. [17] рассмотрели четыре из возможных способов взаимодействия четырех субъединиц, каждая из которых имеет один центр связывания субстрата. Предполагалось, что субъединицы могут сушествовать в двух формах — связываюшей и не связывающей субстрат. При этом рассмотрении предшествующие выводы Моно [8] и Аткинсона [3] умышленно не принимались во внимание. В результате тщательного сравнения кинетических следствий, проистекающих из постулируемых схем взаимодействия, было установлено два весьма важных общих положения а) системы с взаимодействующими субъединицами могут давать нормальные гиперболические кривые насыщения (это следует сопоставить с приведенными в начале этой главы данными о том, что сигмоидные кривые могут быть получены при разных условиях, не обязательно связанных с субъединицами или с взаимодействием субстратных центров) б) для объяснения одних и тех же опытных данных (одной кривой насыщения) пригодны почти в равной мере многие разные модели следовательно, кинетический анализ сам по себе не позволяет сделать выбор среди возможных формальных механизмов регуляции активности ферментов. [c.242]

Взаимодействие фермента с субстратом может произойти только при соответствии формы активного центра фермента со структурой молекулы субстрата, т. е. при их высоком сродстве. Существует несколько моделей, объясняющих механизм взаимодействия субстрата с ферментом. Так, согласно модели Э. Фишера, активный центр фермента имеет жесткую структуру и точно соответствует структуре молекулы субстрата. Молекула субстрата подходит к активному центру фермента, как ключ к замку (рис. 37, а). В соответствии с моделью Д. Кошланда перчатка—рука , активный центр фермента не имеет жесткой конфигурации и создается субстратом в момент их взаимодействия аналогично перчатке, которая приобретает форму руки (рис. 37, б). [c.98]

Кооперативность связывания кислорода с гемоглобином была открыта очень давно, и, несмотря на это, важность данного явления недооценивали. Оно вновь привлекло к себе широкое внимание в 1965 г., когда Moho, Уаймен и Шанжё [33] описали его математически. Поскольку для многих случаев предложенная авторами модель является сильным упрощением, ниже мы остановимся на более общем подходе к этому вопросу, разработанном Кошландом [60—62]. [c.297]

В свое время Фишер предложил модель ключ — замок для рассмотрения фермент-субстратного взаимодействия. Фермент и субстрат обладают жесткими структурами, причем фермент подогнан к субстрату как замок к ключу. Ряд фактов противоречит такой модели — взаимодействие фермента с субстратом имеет, по-видимому, не статический, а динамический характер. Кошланд предложил модельную теорию индуцированного структурного соответствия фермента и субстрата. Перечислим исходные положения этой теории, задачи которой состояли прежде всего в объяснении специфичности ферментов, катализируюхцих реакции переноса связи [c.189]

Эти положения иллюстрируются рис. 6.18. Рис. 6.18, в и г показывают, почему молекулы, сходные с субстратом, но отличные от него по размерам, нереакционноспособны. Согласно модели Кошланда специфичность и каталитическая эффективность фермента связаны друг с другом, но их механизмы различны, и реакция осуществляется только при надлежащем взаимном расположении сорбирующих и каталитического центров относительно молекулы субстрата. Кошланд иллюстрирует это примером Р-амилазы [71]. Этот фермент действует на конечные группы амилозы, но не на другие глюкозидные связи полисахарида. Циклоамилозы являются конкурентными ингибиторами фермента. Сказанное поясняется схемой на рис. 6.19. Реакция происходит лишь при определенном пространственном расположе- [c.388]

Как видно из рис. 5, представленная модель допускает спектр состояний, как отклоняющихся от полной симметрии, так и симметричных. В этом отношении она близка к модели Кошланда и соавт. [104]. В то же время, модель, постулирующая лишь два состояния [121], представляется с наших позиций упрощенной. [c.127]

Исключительно высокие скорости и степень селективности ферментативных реакций с давних пор интригуют химиков-органиков. Многочисленные предположения, начиная с более чем столетней давности идеи ключ-замок Э.чи-ля Фишера и до более современной ковдегшии взаимоиндуцированного соответствия Кошланда были выдвинуты для объяснения этих явлений. Каковы бы ни были конкретные подробности различных интерпретаций, все они предполагают тот или иной род фиксации субстрата внутри полости активного центра конформационно подвижной молекулы фермента вблизи его реакционноспособных групп. Возникающее в результате взаимодействие между реакционными центрами фермента и реакционноспособной конформацией субстрата считается одной из главных причин высоких скоростей и селективности, свойственных ферментативным реакциям. Дизайн химических структур, пригодных для экспериментального исследования относительной важности различных факторов, определяющих скорости и селективность органических реакций как моделей определенных аспектов ферментативного катализа, был и остается областью, вызывающей напряженное внимание. [c.486]

Обратите внимание, что константа, характеризующая равновесие между АХ и ВХ, является функцией трех других констант, а именно KiKbx/Ka x.- Теперь рассмотрим следующую ситуацию. Предположим, что в отсутствие X преобладает А, однако X более прочно связывается с В, чем с А. Тогда в равновесной смеси будут преимущественно присутствовать или свободный А, или ВХ (в меньших количествах будут находиться также АХ и В). Возникает интересный с точки зрения кинетики вопрос по какому из двух возможных путей будет протекать реакция перехода от А к ВХ [уравнение (44)] Первый вариант, рассматриваемый в модели Моно—Уаймена—Шанжё, предполагает, что X связывается только с В, небольшое количество которого присутствует в смеси в равновесии с А. Согласно второму варианту, X связывается с А, но АХ затем быстро переходит в ВХ. Можно сказать, что X вызывает (индуцирует) конформационное изменение в белке А, облегчающее состыковку . Именно на этом основана концепция Кошланда, известная под названием концепции индуцированного соответствия. Следует иметь в виду, что, зная константы равновесия, можно определить только равновесные концентрации всех четырех форм, присутствующих в уравнении (4-44). Однако при изучении метаболизма нас чаще интересуют скорости тех или иных реакций, а не равновесное состояние, а исходя только из данных для равновесной системы, а priori нельзя сказать, по какому из двух возможных путей будет реально протекать данная реакция. [c.298]

Модель индуцированного соответствия Кошланда [61, 62] В этой модели рассматриваются только формы Аг, АВХ и В2Х2 (жирцые [c.301]

Допустим, что график зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата указывает на то, что имеет м.есто отрицательная кооперативность. Можно ли объяснить ее наличие на основе. модели Моно, Уаймена и Шанжё для олигомерных ферментов и на основе модели Кошланда, Немети и Фил-мера Обоснуйте ваш ответ. [c.77]

Ряд фактов свидетельствует о конформационных превращениях ферментов (см. [68, 71]). В присутствии субстратов некоторые ферменты становятся более жесткими, другие, напротив, более лабильными — легче денатурируются при нагревании [75]. Субстраты индуцируют диссоциацию глута-матдегидрогеназы [76] и гексокиназы [77]. Под действием субстрата изменяется реакционная способность аминокислотных остатков фермента так, иодирование пен.ч-циллиназы усиливается субстратом [78]. Эти явления можно объяснить моделью Кошланда [79] (см. также обзоры [80, 81]). [c.390]

Отличие АСЭ от субстрата АСФ заставляет думать, что АСЭ связывается другим центром фермента, отличным от активного центра, в котором связывается и претерпевает превращение субстрат. Лллостерическое ингибирование можно считать результатом конформационного превращения молекулы АСФ как целостной системы. Это превращение затрагивает и активный центр, возможно расположенный вдали от центра связывания АСЭ, и уничтожает тем самым его каталитические свойства [71]. Такая модель согласуется с теорией Кошланда (см. 6.5) и, если модель верна, то явление аллостеризма следует считать веским подтверждением этой теории. [c.454]

Кошланд, Немети и Филмер [75] рассмотрели прямую кооперативность в тетрамерном белке. Если тетрамер имеет форму тетраэдра, то попарные взаимодействия четырех субъединиц одинаковы. Если тетрамер имеет форму квадрата, то каждая субъединица взаимодействует лишь с двумя соседними, но не по диагонали. Допустим, что каждая субъединица может находиться в двух конформациях Л и В, из которых только В связывает лиганд. Функция насыщения для квадратной модели имеет вид [c.460]

ЭЫвает на конформационное превращение. Если ТкопФ переходит от одного постоянного значения к другому, то имеются лишь две конформации. Резкость перехода характеризует кооперативность. Киршнер исследовал релаксационными методами О-гли-церальдегид-З-фосфатдегидрогеназу (ГАФД) и действительно установил все отмеченные особенности релаксационного спектра в согласии с теорией МУШ. Эти данные не исключают, однако, альтернативной модели Кошланда и соавторов (см. стр. 460). [c.479]

Математическая модель Кошланда, целью которой является оценка кинетических вкладов в общую скорость реакции, не учитывает ожидаемой взаимной компенсации потенциального (эн-тальпинного) и кинетического (энтропийного) активационных ленов, которая обычно наблюдается при переходе от некаталитических процессов низших порядков к каталитическим процессам высших порядков. Почти любая ферментативная реакция может быть представлена в виде процесса, протекающего с участием одной функциональной группы, выполняющей каталип -ческие функции. Если считают, что в активный центр фермента входит более одной фупкционалыюй группы, то это означает, что дополнительные группы выст пают в роли катализаторов, облегчающих работу одной акцепторной группы. Однако каждая дополнительная группа, выступающая в роли катализатора и входящая в состав активного центра, должна снплоть энтальпию активации процесса. Поскольку в ферментативной реакции все каталитические группы в активном центре правильно ориентированы по отношению к акцепторной группе, энтропия активации, обусловленная переносом групп п т. д., не должна уменьшаться. Однако для реакций в растворе каждый [c.135]

Аналогичны подход к решению этого вопроса в приложении к ферментативным реакциям был развит Кошландом. При расчете он исходил из того, что максимальному увеличению скорости реакции соответствуют концентрации реагентов на активном центре, столь же большие, как и в растворе, состоящед из одних только реагирующих молекул. Таким образом, в модели Кошланда [24] концентрации реагирующих молекул А и В на активном центре фермента приняты равными концентрациям чистых веществ А и В. Если допустить, что такие концентрации реагентов существуют на каждом [c.23]

В современной литературе вопросам функционирования олигомерных ферментов уделяется большое внимание. Уже в работах Кошланда, на основе концепции конформационной подвижности белков [53], развитой в принцип индуцированного соответствия , предложена модель работы олигомерных ферментов [104]. При этом используется идея о глобальной передаче конформационных изменений путем межсубъединичных взаимодействий. Модель Кошланда и др. основана на следующих постулатах в отсутствие лиганда белок существует в одной конформации лиганд, связываясь с субъединицей белка, вызывает в ней конформационное изменение, которое может передаваться на соседнюю субъединицу. Для описания связывания необходимо вводить столько констант, сколько существует центров связывания. В некоторых случаях это усложняет интерпретацию наблюдаемых экспериментальных данных. Однако, в принципе, аксиоматика этой модели такова, что кинетика практически любых олигомерных ферментов, для которых справедливо допущение о квазиравновесном связывании субстрата , может быть описана на ее основе. В зависимости от количества субъединиц и схемы взаимодействия между ними, модель допускает спектр состояний как лишенных симметрии, так и имеющих симметрию более низкого порядка по сравнению с максимальной, наблюдаемой у свободного фермента. [c.105]

Как и в концепции Кошланда и соавт. [103], в нашей модели связывание субстрата обеспечивает индуцированное соответствие структуры фермента промежуточному состоянию субстрата. При этом предлагается конкретный путь — реально существующие в структуре фермента и участвующие в катализе (см. разд. 4.2) ССИВС, опосредующие согласованные перестройки конформации в соответствии с изменениями состояния субстрата (см. рис. 5). Энергия, выделяющаяся в ходе обра- [c.126]

Из-за ограничений модели МУШ иногда экспериментальные данные интерпретируют в рамках последовательной модели. Эта модель детально разработана Кошландом и сотр. (КовЫапс е1 а1., 1966). Существенной особенностью модели является предположение о том, что связывание лиганда вызывает ряд последовательных структурных изменений в белке, и, таким образом, реализуется несколько промежуточных конформационных состояний. На молекулу не налагается ограничений относительно симметричности состояний, поэтому возможно существование многих конформаций. В принципе любое данное конформационное состояние может иметь собственные уникальные значения микроскопических констант диссоциации, которые характеризуют места связывания лигандов. По [c.102]

Кошланд, Немети и Филмер предположили, что кооперативность обусловлена изменением свойств каждой субъединицы при изменении конформационного состояния соседних субъединиц. Это допущение используется и в симметричной модели, но в последовательной модели оно более существенно, поскольку в ней делается акцент на детали взаимодействия и не привлекается произвольное допущение о том, что все субъединицы должны находиться одновременно в одной и той же конформации. Следовательно, существование таких конформационных гибридов, как АВд, AgBj и т.д., не просто допускается это с необходимостью вытекает из предположения о строгом индуцированном соответствии. [c.186]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология