Ферменты модификаторы

Помимо активного центра, в молекуле фермента может присутствовать также аллостерический центр (или центры) (от греч. alios—другой, иной и steros-пространственный, структурный), представляющий собой участок молекулы фермента, с которым связываются определенные, обычно низкомолекулярные, вещества (эффекторы, или модификаторы), молекулы которых отличаются по структуре от субстратов. Присоединение эффектора к аллостерическому центру изменяет третичную и часто также четвертичную структуру молекулы фермента и соответственно конфигурацию активного центра, вызывая снижение или повышение энзиматической активности. Ферменты, активность каталитического центра которых [c.125]

Фиг. 14. Схема реакций с участием Н в качестве модификатора. Обозначения следует понимать в самом широком смысле (ЕН) представляет все формы фермента, которые соединяются с А, (ЕНА) —все формы, которые при своих превращениях дают продукт X, и т. д. Иными словами, рассматривается ионизация лишь тех форм, которые имеют отношение к активности фермента. Реакции ионизации субстрата (заштрихованная область), хотя и имеют важное значение для кинетики ферментативной реакции, могут быть исследованы независимо и потому опущены при выводе уравнений в тексте.

ПодготоЕ ленная путем модифицирования реакцией с -амино-пропилтриэтоксисиланом поверхность достаточно крупнопористого силохрома или силикагеля может быть использована для иммобилизации белков и, в частности, ферментов, нужных для проведения -биокаталитических реакций. Для этого, как указывалось в лек-дии 5, надо провести дальнейшее модифицирование поверхности адсорбента-носителя прививкой агента (глутарового альдегида), способного вступить в реакцию с аминогруппами как модификатора, так и балка. Адсорбент-носитель с привитыми теперь уже альдегидными концевыми группами вводится в реакцию с различными белками. Ра ссмотрим иммобилизацию уреазы — важного фермента, находящего также применение в аналитическом определении мочевины и в аппарате искусственная почка . На рис. 18.9 представлена зависимость активности иммобилизованной уреазы от количества иммобилизованного белка. Адсорбентом-носителем является макропористый силохром со средним диаметром пор 180 нм. Этот размер пор значительно превышает размер глобулы уреазы. Вместе с тем удельная поверхность этого силохрома еще достаточно высока (5 = 41 м /г), чтобы обеспечить иммобилизацию значительного количества уреазы. Из рис. 18.9 видно, что при этом удается иммобилизовать до 120 мг белка на 1 г сухого адсорбента-носителя (это составляет около 3 мг/м ). Активность уреазы снижается не более, чем наполовину, даже при большом количестве уреазы в силикагеле, зато иммобилизованный так фермент можно многократно применять в проточных системах, и он не теряет активности при хранении по крайней мере в течение полугода. [c.341]

Тип модификации Фермент Модификатор [c.287]

Изучение клеточной организации и попытки установить связь между структурой и функцией на различных иерархических уровнях — от простых молекул до макромолекул и таких агрегатов, как мембраны или частицы, до субклеточных единиц и, наконец, клеток — все это составляет одну из самых увлекательных и перспективных областей исследования в современной биологии. Для биохимика и цитолога выяснение химического значения различных сложных структурных элементов, обнаруженных в клетке, важно не только само по себе оно является необходимой ступенью любого исследования, направленного на то, чтобы понять, как происходит синтез, распад и взаимодействие этих элементов. Мы начинаем догадываться, что именно в этих сложных структурах скрыт секрет механизмов, с помощью которых осуществляется регуляция клеточных процессов как в пространстве, так и во времени. Этот секрет, возможно, заключается, по крайней мере отчасти, в том, что различные клеточные компоненты — главным образом ферменты, а также их субстраты и модификаторы (активаторы и ингибиторы) — находятся в разных отсеках клетки и потому не всегда доступны друг для друга. Из сказанного вытекает два вывода, подтвержденных в последнее время многочисленными экспериментальными данными 1) в клетке существует четкое распределение некоторых ключевых компонентов, особенно ферментов они локализуются в (или на) определенных клеточных структурах, представляющих собой микроскопические внутриклеточные органы, так называемых органеллах 2) эти структуры, а вместе с ними и соответствующие клеточные компоненты можно выделить с помощью подходящих мягких методов разрушения клеток (гомогенизация) и последующего фракционирования. [c.239]

Химическое модифицирование поверхности кремнезема реакциями с силанольными и силоксановыми группами. Гидрофобизация поверхности реакциями с различными алкил-, алкенил- и арилхлорси-ланами. Прививка к поверхности органических модификаторов с концевыми гидрофильными и химически активными функциональными группами. Химическая иммобилизация ферментов в макропорах. Исследование поверхностных соединений методами инфракрасной спектроскопии и спектроскопии вторичной эмиссии. [c.89]

Более стабильные ХМЭ получают с помощью реагентов, функциональные группы которых способны к образованию ковалентных связей с материалом электрода. Чаще всего используют кислородсодержащие соединения с окси-, гидрокси- или карбокси-группами, хотя возможно закрепление и других групп. В частности, для ковалентного связывания ферментов используют амино-, имидазольные и тиоловые группы боковых цепей аминокислот белка. Большим преимуществом ковалентного связывания является отсутствие утечки модификатора с поверхности электрода. При этом формируется устойчивый слой, который не разрушается при повторном использовании ХМЭ. Разнообразие методов связывания позволяет не затрагивать электроактивные функциональные группы. Тем не менее всегда необходимо специально изучать активность модификатора в растворе и в иммобилизованном состоянии. [c.481]

Как и при разделении на ранее описанных полимерных ХНФ, механизм хирального распознавания в данной системе является сложным и до конца не выяснен. Однако основные причины удерживания сорбата были выявлены в ходе систематических исследований влияния его структуры и состава подвижной фазы на коэффициент емкости. Во многих отношениях альбумин-силикагелевый сорбент ведет себя подобно обращенно-фазовым материалам на основе алкилированного силикагеля. Спирты, преимущественно пропанол-1, помогают регулировать время удерживания, поскольку вызывают его быстрое уменьшение вследствие ослабления гидрофобных взаимодействий с сорбентом. Оптимизировать состав подвижной фазы можно, варьируя тремя основными параметрами, а именно pH, ионной силой и органическим растворителем-модификатором [90]. Вероятно, в любой хроматографической системе одновременно наблюдается влияние диполь-ионных и гидрофобных взаимодействий. Кроме того, возможно образование водородных связей и комплексов с переносом заряда. Большое влияние свойств подвижной фазы на значения к разделяемых энантиомеров можно объяснить зависимостью свойств белков от распределения заряда и его конформации. БСА состоит как минимум из 581 остатка аминокислот, связанных в единую цепь (мол. масса 6,6-10 ), и его надмолекулярная структура в значительной мере определяется присутствием в молекуле 17 дисульфидных мостиков. При рН7,0 полный заряд молекулы равен - 18, а изоэлектрическая точка равна 4,7. Как это хорошо известно из химии ферментов, смена растворителя способна вызывать изменения в структуре связывающего центра белка в результате изменения его заряда и конформации. [c.133]

Как отмечалось выше, ферменты являются катализаторами с регулируемой активностью. Регуляция активности ферментов является основным механизмом контроля за скоростью реакций, протекающих в биологических системах, и может осуществляться путем взаимодействия ферментов с модификаторами (как правило, это небольшие специфические молекулы и ионы), ускоряющими (активаторы) или замедляющими ингибиторы) скорость ферментативной реакции. Прежде чем рассмотреть механизмы активации и ингибирования ферментов, следует обратить внимание на способы количественного выражения активности ферментов. [c.112]

Разнообразие аминокислотных остатков фермента и атомных групп кофактора-определяет полифункциональность активного центра — его способность связывать молекулы субстрата или модификатора в нескольких узлах и каталитическую активность [31]. [c.375]

Очевидно, что ферментативная активность должна существенно зависеть от pH среды. Макромолекулы белка содержат ионизуемые группы. То же относится к большинству субстратов, модификаторов и коферментов. Подробная классификация возможных влияний pH на ферменты дана Уэббом [16] (см. также [68]). Изменение pH может изменить состояние ионизуемых групп в активном центре или соседствующих с ним оно может также влиять на состояние неферментных компонент системы и на структуру глобулы локально или в целом. [c.394]

ЕО) — комплекс модификатора с ферментом [c.11]

ЕАО) — тройной комплекс модификатора, фермента и субстрата [c.11]

Очевидно, что для каждой из областей pH в отдельности приведенный выше кинетический анализ полностью аналогичен исследованию неконкурентного действия модификатора. Следует также заметить, что чисто неконкурентное влияние pH, как и чисто неконкурентное ингибирование вообще, наблюдается сравнительно редко, проявляясь лишь в условиях равновесного образования фермент-субстратного комплекса Более того, в условиях, подобных тем, при которых в общем случае проявляется конкурентный эффект модификатора (диссоциация протона только свободного фермента или только свободного субстрата), рН-эффекты будут [c.89]

Как и в случае механизма с замещением фермента, все механизмы, характеризующиеся обязательным образованием тройного комплекса, можно проанализировать так же, как и механизмы с участием модификатора, разобранные в одной из предыдущих глав. [c.135]

Вообше говоря экспериментаторы не слишком много занимались изысканием реагентов, которые можно было бы использовать аналогично гидроний-иону и которые бы обратимо и специфично взаимодействовали с определенными группировками ферментов или, шире, обладали заданным сродством к таким группировкам. В подавляющем большинстве случаев исследования обратимых реагентов касались аналогов субстратов. Активность полученных ингибиторов оценивалась по их способности конкурировать с истинным субстратом. Однако. лишь очень немногие из них исследовались как специфические реагенты на функциональные группы аналогично необратимым модификаторам. Тем не менее использование [c.218]

Вероятностное рассмотрение позволило разработать математический аппарат для описания функционирования мультиферментного комплекса. Рассмотрим некий мультиферментный комплекс, в котором каждый из ферментов может находиться в нескольких различных (дискретных) состояниях. Состояния отдельных компонентов мультиферментного комплекса могут представлять собой свободный фермент, комплекс фермента с субстратом, продуктом, модификатором это могут быть различные конформации фермента, его протонированные или депротонированные формы и др. [c.77]

Из рис, 33 видно, что обработка мембран эритроцитов указанным модифицирующим агентом вызывает снижение функциональной активности фермента. При использовании объемных соотношений суспензии мембран и конканавалина 1 0,05 не зарегистрированы статистически достоверные различия величин активности мембранной АХЭ в нативном состоянии и в присутствии лектина, С увеличением этих соотношений до 1 0,2 и 1 1 активность фермента статистически достоверно снижается по сравнению с контролем на 16 и 42 % соответственно. Применение конканавалина в концентрации 0,8 моль/л и соотношении суспензии мембран и экзогенного модификатора 1 1 вызывает ингибирование мембранной АХЭ на 75 %. [c.152]

При иммобилизации ферментов в макропористых кремнеземах (размеры пор должны значительно превышать размеры фермента) нйдо обеспечить, во-первых, химическую связь с поверхностью кремнезема и, во-вторых, достаточную подвижность фермента в среде, чтобы обеспечить доступ субстрата к каталитически активному центру фермента. Поэтому прививка фермента к поверхности должна быть произведена через достаточно длинную конформаци-онно подвижную цепь. Для соединения такой цепи с ферментом можно использовать аминогруппы полипептидных цепей белка. Поэтому к поверхности кремнезема следует привить модификатор, также содержащий концевые аминогруппы, а затем аминогруппы модификатора поверхности и фермента сшить друг с другом. Для [c.108]

Для удобства эксперимента желательно иметь раствор ДНФ с концентрацией 100 мМ, добавляя его по 0,1 мл или в среду инкубации (вариант 3), или к 0,1 мл раствора миозина (вариант 4). Для выравнивания объемов в первые 6 проб (варианты 1 и 2) следует добавить по 0,1 мл воды. Однако при такой постановке эксперимента, строго говоря, не обеспечиваются одинаковые условия взаимодействия фермента с модификатором в вариантах 3 и 4 из-за их концентраций в момент контакта и на первых этапах взаимодействия. Поэтому следует предусмотреть и такую постановку эксперимента, когда в варианте 4 аликвота фермента (0,1 мл) разводится 0,5 М КС1 до 1 мл, затем сюда добавляется 0,1 мл раствора ДНФ и после 0,1 мл среды инкубации, в-10 раз более конц-ентрированной, чем в трех первых вариантах. В результате эксперимента убеждаются в том, что а) модифицирующий реагент (ДНФ) вызывает инактивацию фермента в отсутствие субстрата и что субстрат защищает фермент от инактивации б) активирующее действие ДНФ на АТФазную активность миозина проявляется только в присутствии АТФ. [c.401]

Иная ситуация имеет место при проведении эксклюзионной хроматографии в водных средах. Из-за специфических особенностей многих разделяемых систем (белки, ферменты, полиэлектролиты и др.) и разнообразия применяемых сорбентов существует очень много вариаций состава подвижной фазы для подавления различных нежелательных эффектов [34, 35]. Общими приемами модификации является добавка различных солей и применение буферных растворов с определенным значением pH. В частности, поддержание рН=<4 дает возможность подавить слабую ионообменную активность силикагелей, обусловленную присутствием на их поверхности кислых силанольных групп. Требуемая ионная сила подвижной фазы достигается при концентрации буферного раствора 0,05-0,6 М оптимальную концентрацию подбирают экспериментально. Для предотвращения ионообменной сорбции катионных соединений наиболее часто используют такой активный модификатор, как тетраметиламмонийфосфат при рН=3. Однако при разделении некоторых белков могут проявляться гидрофобные взаимодействия, в свою очередь осложняющие эксклюзионный механизм разделения. Те же эффекты иногда проявляются и при работе с дезактивированными гидрофильными сорбентами. Для их устранения к растворителю добавляют метанол. Иногда в водную подвижную фазу вводят полярные органические растворители, полигликоли, кислоты, основания и поверхностно-активные вещества. [c.48]

Известны ферменты (и число их непрерывно растет), которые наряду с каталитическими субъединицами, несущими активные центры, содержат регуляторные субъединицы, слабо (или, напротив, сильно) взаимодействующие с каталитическими субъединицами и выступающие в роли аллостерических модификаторов. В свою очередь регуляторные субъединицы могут претерпевать конформационные изменения, индуцируемые связыванием ингибиторов или активаторов. Наилучшим примером такого рода служит аспартат—карбамоилтрансфераза (гл. 4, разд. Г). Ее регуляторные субъединицы содержат центры связывания цитидинтрифосфата (СТР), который выступает в роли специфического ингибитора фермента. Значение этого ингибирования с точки зрения регуляции становится очевидным, если учесть, что аспартат—карбамоилтрансфераза катализирует первую реакцию пути синтеза пиримидиновых нуклеотидов (гл. 14, разд. Л, 1). СТР является конечным продуктом этого пути и вызывает ингибирование фермента по принципу обратной связи. [c.39]

При образовании ФСК существенна точная взаимная ориентация функциональных групп фермента н субстрата или модификатора. Активный центр, естественно, хирален и, тем самым, стереоспецифичен. С помощью меченых атомов установлено, что реакции молекул типа СААВО происходят на поверхности фермента асимметрично. Это относится, например, к превращению аминомалоновой кислоты в глицин [c.183]

Эти немногие примеры показывают, что при образовании ФСК существенна точная взаимная ориентация функциональных групп фермента и субстрата или модификатора. Будучи пО строен из Ь-аминокислотных остатков, активный центр стерео-специфичен. С помощью меченых атомов установлено, что реакции молекул типа СААВВ происходят на поверхности фермента асимметрично. Это относится, в частности, к ферментативному превращению аминомалоновой кислоты (содержащей меченый углерод в одном из двух карбоксилов) в глицин [c.376]

Роль Б. в процессах жизнедеятельности многообразна они выполняют ф-ции ферментов, гормонов Б,-репрессо-ры, 1шгибиторы и модификаторы специфичности регулируют биосинтез Б. и их активность, Б. составляют также основу биомембран, образуют скелет клетки, опорные ткани и защитные покровы организмов, обеспечивают движение. Известны Б., транспортирующие в-ва в организме (напр., альбумин сывороточный), избирательно взаимодействующие с др. структурами иммуноглобулины, лектины). К Б. относятся также нек-рые токсины, [c.68]

Рассмотрим случай, когда роль модификатора Q играет второй субстрат В. На фиг. 18,/ показана схема упорядоченного механизма реакции (т. е. механизма с обязательной последовательностью присоединения субстратов), при котором образование продукта реакции и регенерация свободного фермента происходят при распаде тройного комплекса фермента с обоими субстратами. В терминах механизма односубстратной реакции это означает, что константа скорости распада (ЕА) с образованием продукта реакции и свободного фермента равна нулю и максимальная скорость определяется другими мономолекулярными стадиями. Здесь очевидна формальная аналогия со случаем неконкурентного ингибирования односубстратной реакции с той лишь разницей, что в данном случае реакция (ЕА) с В ускоряет, а не ингибирует образование продуктов. Помимо этого, рассматриваемый механизм отличается от механизма с замещением фермента тем, что реакции 1 и 2 в данном случае не разобщены в результате процесса освобождения продукта. Таким образом, как [c.135]

Моралес [7] показал, что простое неконкурентное поведение модификатора в односубстратной системе может объясняться либо равновесными условиями, либо пространственным блоком одного из двух путей образования тройного комплекса фермент—субстрат — модификатор (гл. IV). Для реакции, протекающей по схеме один субстрат -> один продукт, эффект увеличения V, не сопровождающийся изменением Кт, он рассматривал как доказательство того, что в отсутствие активатора Кт Кз. Аналогичным образом влияние pH на V в отсутствие соответствующих изменений Кт Моралес считал свидетельством соблюдения равновесных условий в ферментативной реакции, поскольку [c.167]

Относительно такой интерпретации неконкурентного поведения необходимо сделать следующие четыре замечания. Во-первых, следует подчеркнуть, что обнаружение неконкурентного эффекта одного-единственного модификатора еще не может служить твердой основой для того, чтобы предполагать равновесное состояние, даже в случае односубстратной реакции, не осложненной возможными изменениями конформации фермента вследствие агрегации — дезагрегации или других причин. В этом случае может возникнуть и другое предположение (если нет доказательств обратного) — что изменение к+2 не сказывается на величине Кт просто потому, что оно сбалансировано примерно таким же изменением й+1 под влиянием модификатора. Для того чтобы предположение о равновесии выглядело более обоснованным, нужно показать, что не один, а несколько модификаторов, притом различного химического строения, обнаруживают неконкурентный эффект. [c.168]

Покажите, как можно найти значения к+х и к- из данных о влиянии концентрации модификатора на Кт в случае односубстратного механизма, если модификатор действует лишь на скорость превращения фермент-субстратного комплекса в свободный фермент и конечные продукты реакции. [c.258]

Существование дополнительных кинетических путей подразумевает определенные особенности структуры КПА. Субстраты, которые способны активировать или ингибировать свой гидролиз, должны связываться более чем на одном центре. Модификаторы, по-вн-димому, тоже присоединяются одновременно с субстратами. Комплексы с модификаторами или субстратами, связанными на нескольких центрах, не подвергались прямому кристаллографическому изучению. Однако моделирование позволило найти способ связывания, объясняющий кинетический эффект модификатора, КБЗ-Gly [2, 3] (рис. 15.12). Если КБЗ-группа этого соединения находится вблизи остатка Туг-198, а группа С00 взаимодействует с остатком Arg-71, то возможны помехи ориентации субстрата в продуктивном комплексе. Для объяснения ингибирования субстратом при гидролизе КГФ было предположено, что вторая молекула КГФ образует с ферментом те же связи, что и КБЗ-Gly [2, 3] (рис. 15.12). Однако эта модель не может полностью объяснить кинетику субстратного ингибирования. В предполагаемой области связывания субстрата трудно разместить более двух молекул ацил-пептидов, в то время как кинетический анализ указывает на присоединение четырех или пяти молекул субеграта в растворе [85] и более чем двух в кристалле [97]. Высокий кинетический порядок реакции может объясняться связыванием на других участках молекулы фермента или более сложным образом [28]. [c.533]

Механизм действия модификаторов трудно поддается классификации здесь есть агенты направленного действия (ЗН-реагенты тимерозал, этилмеркуриат, уксусный ангидрид), вещества, модифицирующие гидрофобные взаимодействия (диметилсульфоксид, олигомицин, дигитонин), специфический ингибитор На , /АТФазы уабаин ( строфантин О), препятствующий гидролизу фосфорилированного фермента. Гидролиз одним и тем же ферментом разных субстратов в различных условиях неодинаково чувствителен к модификаторам, что можно объяснить тем, что исследуемые частные реакции ферментативной активности осуществляются разными олигомерными состояниями Ка , К -АТФазы. [c.49]

Так же как и скорость любьгх химических превращений, скорость ферментативных реакций зависит от многих факторов. Основными из них являются следующие время протекания ферментативной реакции время инкубации), температура и pH окружающей среды, присутствие особых веществ — модификаторов фермента ингибиторов и активаторов). Рас- [c.110]

Окислительное дезаминирование как самостоятельный процесс играет незначительную роль в превращении аминогрупп аминокислот с большой скоростью дезаминируется только глутаминовая кислота. Данную реакцию катализирует фермент глутаматдегидрогеназа, коферментом которой выступает НАД или НАДФ. Активность глутаматдегидрогеназы регулируется аллостерическими модификаторами, в роли ингибиторов [c.379]

Исследование механизмов подавления биохимических систем позволило заключить, что модификаторы — тиолы — осуществляют ингибирование ферментов путем непосредственного взаимодействия с их белковой частью. Сравнивая роль дисульфидной связи в механизме противолучевого эффекта тиолов с адсорбцией и другими связями, Е. Ф. Романцев пришел к выводу, что только при образовании смешанодисульфидной связи динамика образования и распада комплекса протектор — белок коррелирует с временной характеристикой радиозащитного действия аминотиола. Количество образующихся смешанных дисульфидов быстро нарастает, достигая максимума в период 15—30 мин после введения протектора, а затем снижается. [c.273]

Ионы Ка и транспортируются Ма -насосом в частично дегидратированном состоянии. Модификаторы гидрофобных взаимодействий влияют в первую очередь на калиевую активацию, а вещества, разрушающие водородные связи, — на натриевую. Из этого можно сделать вывод, что связывание На опосредовано жесткими структурами белка, стабилизированными водородными связями наподобие ионофорных структур. Ионы Ка" дегидрируются при переходе из водной фазы в полярную полость молекулы фермента. Ионы дегидрируются при переходе в гидрофобную область молекулы. Следовательно, Ка , К+-АТФаза различает ионы Ка и К , используя различные пути их гидра- [c.48]

К группе естественных модификаторов, изменяющих липидный состав мембран в нативной клетке, относятся липид переносящие белки, ферменты обмена фосфолипидов — фосфолипазы, диметилазы и др., а также системы обмена холестерина. Вследствие их деятельности осуществляются выраженное изменение содержания лизоформ отдельных липидов, накопление в бислое жирных кислот, обладающих детергентным действием, изменение соотношения фосфатидилхолин/фосфатидилэтаноламин и фосфолипиды/холестерин. Все эти факторы управляют микро-вязкостью мембраны и оказывают влияние на подвижность ее компонентов, [c.157]

Рис. 54. Изменение фоточувствительности ЛДГ в присутствии азвда натрия (а), р-каротина и В-маннита (<5), гастидина (в). По оси абс1щсс — концентрации модификаторов, моль/л по оси ординат — ферментативная активность, %. — активность наттного фермента, — УФ-облу-ченного фермента. Концентрации модификаторов а) / — 6,640 моль/л

Справочник химика 21

Химия и химическая технология