Уравнение скорости для ферментов

Наконец, если в ходе ферментативной реакции фермент денатурирует по первому порядку с константой скорости инактивации и , причем субстрат не оказывает влияние на кинетику инактивации, то дифференциальное уравнение скорости ферментативной реакции можно записать в виде (при [S] [E]q) [c.258]

Все рассмотренные в предыдущих разделах методы обработки кинетических данных относились к условиям избытка субстрата по сравнению с ферментом ([5]о > [Е]о). Рассмотрим теперь случай, когда концентрация субстрата сравнима по величине с концентрацией фермента ([5]о [Е]о), и выведем уравнение скорости ферментативной реакции, протекающей по двухстадийному механизму при условии быстрого установления равновесия на стадии образования фермент-субстратного комплекса [c.114]

В отдельных случаях кинетические исследования ферментативных реакций удобно проводить в условиях избытка фермента по сравнению с субстратом (например, при малой растворимости субстрата в воде, или при высоком молекулярном весе субстрата). Детальный кинетический анализ подобного рода систем проводится в главе 9. Здесь отметим только, что уравнение скорости ферментативной реакции, протекающей в режиме установившегося равновесия в условиях [Е]о > [SJo, является симметричным классическому уравнению Михаэлиса — Ментен относительно концентраций реагентов. Так, при избытке фермента скорость реакции имеет первы.й порядок по концентрации субстрата, и смешанный — по концентрации фермента [c.116]

Предположим, что присоединение дополнительных молекул субстрата к фермент-субстратному комплексу происходит независимо друг от друга и что связывание всех п дополнительных молекул субстрата характеризуется одинаковыми константами равновесия Ка (схема (6.33)). В этом случае уравнение скорости ферментативной реакции, протекающей в стационарном режиме, имеет следующий вид [c.130]

Для вывода уравнения скорости этой ферментативной реакции запишем уравнение материального баланса по ферменту и выражения для констант диссоциации фермент-субстратного и фер-мент-ингибиторного комплексов [c.141]

Для вывода уравнения скорости, связывающего значения кинетических параметров ферментативной реакции (7.17), протекающей в стационарном режиме (при [S]o [E]o), с концентрацией добавленного. ингибитора (ионов Си++) запишем уравнение материального баланса по ферменту [c.156]

Для вывода уравнения скорости образования продукта Рг (схема 7.12) в присутствии дополнительного нуклеофильного агента N запишем уравнение материального баланса по ферменту [c.159]

Если в ходе ферментативной реакции фермент денатурирует по первому порядку (с константой скорости денатурации/г), то дифференциальное уравнение скорости ферментативной реакции можно записать в виде [c.183]

Кинетическая обработка схемы (10.29) проводится обычным способом. Запишем уравнение скорости реакции, уравнения материального баланса по ферменту и субстрату (принимая [Е]о<С <С [S]o) и выражения для констант равновесия [c.243]

Уравнения скорости часто упрощаются, если одна стадия в механизме [например, стадия каталитического распада комплекса ЕАВ в схеме (6-40)] является стадией, лимитирующей скорость ферментативного процесса. В предположении, что все стадии реакции, предшествующие лимитирующей или следующие за ней, равновесны, уравнение скорости для механизма с неупорядоченным присоединением двух субстратов и неупорядоченным отщеплением двух продуктов упрощается до уравнения, аналогичного уравнению скорости в случае механизма с упорядоченным связыванием субстратов [уравнение (6-35а)]. Такое предположение действительно часто оказывается справедливым, однако в некоторых случаях (особенно для ферментов с высокой каталитической активностью) оно все же не выполняется. [c.24]

В соответствии с представлением о равновесном состоянии скорость реакции определяется прежде всего скоростью распада ЕАВ до конечных продуктов, причем все фермент-субстратные комплексы находятся в равновесии. Выведем уравнение скорости следующим образом. [c.52]

Это уравнение скорости для реакции первого порядка по отношению к концентрациям фермента и субстрата, при постоянной Св скорость реакции прямо пропорциональна [5]. [c.421]

ТОЛЬКО две стадии соединение фермента с исходным материалом 5, обычно называемым субстратом, и затем превращение комплекса субстрат—фермент в продукт Р плюс регенерированный свободный фермент. Окончательное уравнение скорости реакции (см. раздел 35а) идентично тому, которое применяется для описания многочисленных каталитических процессов в химии малых молекул, таких, как, например, кислотный катализ органических реакций. Если катализируемая реакция является реакцией типа З+А- -про-дукты или, например, когда в системе присутствуют другие вещества, вступающие во взаимодействие с ферментом и тем самым мешающие некоторым молекулам фермента принимать участие в катализе, то механизм и уравнение скорости реакции становятся несколько более сложными. [c.721]

Предпринимались многочисленные попытки решить уравнение скорости ферментативной реакции с большей степенью приближения, чем это позволяет гипотеза стационарности. Как будет показано в гл. XI, ход ферментативной реакции в целом обычно хорошо описывается функцией, состоящей из двух частей в течение большей части времени кинетика реакции определяется соотношением стационарности, а кинетика предстационарной стадии процесса определяется другой функцией, описывающей образование фермент-субстратного комплекса [c.52]

Представления о том, что отдельные молекулы субстрата могут давать неактивные комплексы с ферментами, далеко не новы. Они используются в некоторых [5—7] (хотя, к сожалению, далеко не во всех) работах, посвященных проблеме ингибирования фермента субстратом. Полное рассмотрение ингибирования субстратом должно включать как механизмы ошибочной ориентации, так и более часто обсуждаемый в литературе механизм ингибирования вследствие связывания ферментом двух молекул субстрата (фиг. 11,В) . Исследование этого последнего механизма приводит к очевидным кинетическим следствиям. Скорость образования неактивного комплекса, содержащего две молекулы субстрата, пропорциональна квадрату концентрации субстрата. Член, характеризующий образование такого комплекса, входит в уравнение скорости реакции в форме [c.79]

Уравнения скорости для прямой и обратной реакций имеют классический вид уравнения Михаэлиса. Важно подчеркнуть, что все рассмотренные кинетические схемы не включают стадию образования комплекса Михаэлиса , тем не менее уравнение скорости дается уравнением Михаэлиса. В случае гидрогеназы это отражение того, что при высоких насыщающих концентрациях донора (или акцептора) электрона лимитирующей становится стадия образования фермент-гидридного комплекса. [c.46]

Многие химические реакции, в том числе все реакции, катализируемые ферментами, проходят через одну или несколько промежуточных стадий. В этом случае скорость реакции нельзя описать обычным уравнением, в котором в соответствии с общей стехиометрией сбалансированы исходные вещества и конечные продукты. Когда экспериментатору не удается получить линейную зависимость или неизменяющееся значение константы скорости при подстановке результатов опыта в уравнение скорости, которое, казалось бы, подходит для данной системы, он начинает понимать, что имеет дело со сложной реакцией. Такая ситуация приводит химика-исследователя к необходимости изучения механизма реакции, т. е. выяснения последовательности стадий превращения реагентов в конечные продукты. Уравнения, описывающие механизм, должны содержать формулы различных промежуточных продуктов, которые рассматриваются как участники сложной реакции. Хорошо известным примером является гидролиз сахарозы. Химическое уравнение этой реакции выглядит следующим образом [c.337]

Теперь мы имеем выражение для фермент-субстратного комплекса [ 5], которое можно подставить в общее уравненне скорости (6.35) [c.343]

Считается, что при изучении многих реакций, катализируемых ферментами, лучше пользоваться не равновесным методом, а методом стационарного состояния. Рассмотрим, как при этом будут различаться окончательные уравнения скорости. Начальные стадии в обоих вариантах одинаковы [c.344]

В связи с этим Бриггс и Холдейн исходя из предпосылки, что фермент-субстратный комплекс распадается на фермент и продукт, предложили следующее уравнение скорости ферментативной реакции [c.227]

Даже в случае простой бимолекулярной реакции решение уравнения скорости имеет сложный вид. Бимолекулярную реакцию между ферментом Е и субстратом можно представить следующей схемой [c.45]

Один метод стационарной кинетики не позволяет исследовать механизм ферментативной реакции достаточно полно. Ограничение связано главным образом с тем, что измерение стационарной скорости превращения субстрата в продукт не дает информации о су-шествовании нескольких промежуточных форм фермента или о времени их жизни. Кроме того, стационарные условия обычно достигаются при (Е) (S) при этом концентрация различных форм фермента настолько мала, что их не удается зарегистрировать. Положение может быть исправлено постановкой экспериментов в условиях, где концентрации субстрата и фермента близки, или использованием устройств для быстрого смешивания, позволяющих смешивать растворы фермента и субстрата за время - 10 с. Однако многие элементарные стадии катализа протекают быстрее, чем в течение 10 с, и поэтому эти быстрые стадии не удается зарегистрировать. Кроме того, как мы уже отмечали, в нестационарных условиях при использовании близких концентраций субстрата и фермента уравнения скорости становятся настолько сложными, что для их решения приходится прибегать к специальным и очень трудоемким методам. [c.58]

Изучение динамических свойств биологических систем способствует лучшему пониманию взаимосвязей между их структурой, функцией и механизмом действия. Первичная цель таких исследований заключается в том, чтобы определить кинетические закономерности изучаемой системы и, таким образом, установить кинетический механизм процесса и характеризующие его параметры. Для последовательных мономолекулярных реакций решение уравнений скорости возможно, в то время как при анализе даже простых схем, включающих бимолекулярные стадии, возникают значительные трудности. В случае ферментативных реакций, которые являются наиболее хорошо изученными кинетическими системами, уравнения скорости обычно получают в упрощенной форме, используя принцип стационарности, когда предполагают, что каждая форма фермента находится в стационарном состоянии. На основании исследований стационарной кинетики в понимании механизма действия ферментов достигнуты значительные успехи. [c.81]

Анализ кинетической схемы ферментативной реакции типа (6.177) формально сводится к подсчету концентрации активной формы фермента иаходя из выражений для констант диссоциации ионогенных групп его активного центра (или ионогенных групп фермента, контролирующих состояние активного центра). Для этой цели запишем, как обычно, уравнение скорости [c.259]

Большая часть проблем ферментативной кинетики сводится к анализу предполагаемых схем ферментативных реакций, выводу уравнений скорости, соответствующих этим схемам, и сопоставлению полученных зависимостей с данными эксперимента. Когда мы рассматривали простые кинетические схемы ферментативных реакций (двух- и трехютадийные механизмы действия ферментов, двухстадийные ферментативные реакции в присутствии простей-щих эффекторов — ингибиторов и активаторов и т. п.), т. е. когда мы имели систему из двух-трех алгебраических уравнений, ее можно было легко решить обычным путем, не прибегая к существенным упрощениям. [c.284]

Однако при усложнении системы, с увеличением числа промежуточных соединений быстро возрастает число кинетических констант, характеризующих ферментативный процесс, так что даже стационарное рещение TanoBmi H слишком громоздким, не говоря уже о нестационарном. Далее нахождение уравнения скорости еще более услож1Няется, если молекула фермента имеет несколько [c.284]

Можно выбрать одну из вершин графа и считать ее базовой вершиной, или базой. Тогда базовым деревом называется совокупность всех ветвей, проходящих через все вершины графа и направленных к базе. Ветви базового дерева не образуют циклов. Сумма величин всех базовых деревьев, направленных к данной базе, называется базовым определителем графа. Практичеоки решение графа, т. е. в нашем случае нахождение уравнения скорости ферментативной реакции, сводится к нахождению всех базовых опреде-л ителей (определителей всех состояний фермента). Р ешение этой задачи существенно упрощается благодаря следующим свойствам графа [c.286]

Найти уравнение скорости трехстадийной ферментативной реакции, протекающей в стационарном режиме, в которой помимо продуктивного фермент-субстратного комплекса Е5 образуется также непродутстивный комплекс Е5 [15] [c.295]

Наибольший интерес представляют кинетическое описание протяженных кривых ферментативной деградации полимеров и выявление соответствующих кинетических закономерностей. С этим вплотную связана проблема разработки методов оценки биополимеров с точки зрения их атакуемости ферментами, а также в отношении оценки перевариваемости белков протеазами [22—25]. Иэ немногочисленных количественных данных в литературе по ферментативной деградации биополимеров видно, что для них свойственно ингибирование низкомолекулярньши продуктами реакции (см. [22, 26—32]), При этом в большинстве случаев выводы об ингибировании продуктами были сделаны при кинетическом анализе так называемых полных кривых ферментативной деградации биополимера, или протяженных участков кинетических кривых, с помощью известных методов ферментативной кинетики (например, используя интегральную форму уравнения скорости, см. [21]). В ряде случаев не исключена возможность некоторого действия ингибирования продуктами так, в работе [33] выдвинуто и обосновано положение, что формально-кинетический анализ протяженных участков кинетических кривых ферментативной деградации полимеров практически неизбежно приводит к кажущимся эффектам ингибирования продуктами, даже если продукты не связываются с ферментом и ингибирование на самом деле отсутствует. Этот эффект наблюдается для ферментов, реакционная способность которых уменьшается при увеличении степени конверсии полимерного субстрата (за счет уменьшения степени полимеризации субстрата или доли наиболее реакционноспособных (доступных) связей в молекуле полимера). Подобные ферменты составляют подавляющее большинство ферментов-деполимераз (см. табл. 1). [c.30]

Когда оба субстрата соединяются с ферментом, давая компочекс EST, схема реакции очень похожа на схему, разработанную для неконкурентного ингибирования. Более того, уравнение скорости реакции может быть выражено только в простой форме, пригодной для описания кинетических данных, при тех же допущениях, которые налагаются условиями Михаэлиса — Ментена [44, 50]. Схема реакции принимает следующий вид [c.129]

Представление о фермент-субстратном комплексе было выдвинуто для объяснения зависимости скорости реакции от концентрации субстрата. Позднее наблюдение над тем, что кинетика поглощения катионов растительными тканями подчиняется уравнению Михаэлиса—Ментен, было принято за доказательство существования комплексов, переносящих катионы [12]. Метод кинетического анализа можно назвать методом исключения . Если кинетика реакции, вытекающая из предполагаемого механизма, не соответствует экспериментально полученным результатам, нужно отвергнуть исходное предположение. Однако иногда ряд возможных механизмов реакции приводит к одному и тому же уравнению скорости и потому нельзя сделать выбор между этими механизмами. Например, кинетические данные, укладывающиеся в теорию Михаэлиса — Ментен, соответствуют представлению о фермент-субстратном комплексе, но возможны и другие механизмы реакции. Так, Медведев [24] предложил теорию ферментативного действия, согласно которой комплекс, образуемый ферментом и субстратом, каталитически не активен. Медведев предположил, что скорость ферментативной реакции пропорциональна концентрации молекул фермента, участвующих в неэластических столкновениях, т. е. столкновениях, при которых происходит перенос кинетической энергии. [c.58]

Комплекс Е5 в данной реакции является нестойким промежуточным продуктом. Поскольку общее количество фермента в любой реакционной смеси очень мало, в каждый данный момент только незначительное количество молекул субстрата связано в комплексы Е5. Уравнение скорости стационарной реакции получается из условия, что dlES] dt (и отсюда diE]/dt) можно приравнять нулю по сравнению со скоростями отдельных стадий реакций [c.722]

Если, помимо быстрого наступления равновесия, присоединение каждого субстрата к ферменту полностью независимо от присоединения другого субстрата, точка пересечения графиков двойных обратных величин лежит на оси абсцисс. Пересечение прямых выше оси абсцисс свидегельствует о том, что присоединение фиксированного субстрата облегчает присоединение варьируемого субстрата пересечение прямых ниже оси абсцисс говорит о том, что присоединение одного субстрата затрудняет присоединение другого. Таким образом, полная независимость присоединения упрощает общее уравнение скорости реакции для механизма с быстрым установлением равновесия [c.139]

Вполне возможно также (и даже весьма вероятно), что все механизмы такого рода включают образование множества различных тройных комплексов. Такие комплексы могут образовываться либо одновременно, как, например, комплексы с ошибочной ориентацией (см. часть первую), либо последовательно один за другим по мере превращения субстратов в продукты реакции. Для последнего случая Блумфильд и сотр. [2] показали, что форма уравнения скорости реакции не зависит от числа промежуточных соединений, а величины констант скоростей, вычисленные на основании предположения о минимальном числе стадий, дают нижнюю оценку их истинной величины. Этот вывод верен также для случая механизма с замещением фермента. [c.141]

Если фермент проявляет не абсолютную специфичность и есть возможность варьировать один из субс тратов, то появляется возможность в уравнении скорости изменять ряд констант. При этом могут быть реализованы два случая. [c.62]

Анализ уравнения (7.28) приводит к выводу наибольшее влияние на общую скорость процесса оказывают ферменты, имеющие наименьший параметр Уш1Кш. В пределе, если существует фермент, для которого отношение Кш1Уш много бол >ше по сравнению с другими ферментами, уравнение скорости приобретает вид [c.177]

Согласно Михаэлису и Ментену [35], скорость ферментативной реакции пропорциональна [Е8], концентрации фермент-субстратного комплекса. Как показывает последнее уравнение, концентрация фермент-субстратного комплекса, в свою очередь, пропорциональна [Е с ], общей концентрации фермента. Действи- [c.283]

Михаэлиса — Мо1тен гравнеике — уравнение скорости ферментативной реакции. Предложено Л. Михаэлисом и М. Ментен в 1913 г. Ими создана общая теория действия ферментов и ферментативной кинетики, позднее расширенная главным образом усилиями Дж. Брргса и Дж. Холдейна. [c.114]

Упомянутые два механизма иллюстрируют двусмысленность определения центра катализа в реакции, катализируе.мой по общекислотному механизму. Подобная двусмысленность существует во всех реакциях такого рода, и ее-разрешение представляет собой одну из наиболее важных задач при установлении механизма таких реакций. Та же неопределенность существует при установлении механизмов реакций, катализируемых ферментами, и разрешение ее в этом случае еще более сложно. Рассматриваемая двусмысленность является следствием формальной кинетики, поскольку оба механизма приводят к конечным уравнениям скорости, имеющим одинаковый вид, что легко молшо показать алгебраически. Уравнение скорости для реакции (25) имеет вид [c.153]

РИС. 16.2. Решение (полученное на аналоговой ЭВМ) уравнений скорости для механизма Михаэлиса — Меитен с участием четырех промежуточных форм фермента при (Е)р = 1 мкМ, (5)д= ЮмкМД, = 0,910 М" -с-, Аг2= 9с ,Л з = 1 с [c.48]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология