Ферменты реакции

Термолабильность ферментов. Скорость химических реакций зависит от температуры, поэтому катализируемые ферментами реакции также чувствительны к изменениям температуры. Установлено, что скорость большинства биохимических реакций повышается в 2 раза при повышении температуры на 10°С и, наоборот, снижается в 2 раза при понижении температуры на 10°С. Этот показатель получил название температурного коэффициента. Однако вследствие белковой природы фермента тепловая денатурация при повышении температуры будет снижать эффективную концентрацию фермента с соответствующим снижением скорости реакции. Так, при температуре, не превышающей 45—50°С, скорость реакции увеличивается согласно теории химической кинетики. При температуре выше 50° С на скорость реакции большое влияние начинает оказывать тепловая денатурация белка-фермента, приводящая к полному прекращению ферментативного процесса (рис. 4.16). [c.140]

Одним из важнейших источников органических соединений в природе является глюкоза, которая образуется в растениях и ауто-трофных микроорганизмах путем восстановления СОг. Из глюкозы в результате различных ферментативных превращений образуется несколько типов универсальных биосинтетических единиц, из которых в процессе ряда последовательных катализируемых ферментами реакций формируются углеродные скелеты большинства природных соединений. Эти взаимосвязанные последовательности метаболических превращений составляют основу биосинтетической классификации, согласно которой все природные соединения несколько произвольно подразделяются на две основные группы-" первичные и вторичные метаболиты. [c.342]

Секрет такой слаженности заключается в присутствии в любой клетке ферментов. Ферменты - это биологические катализаторы они ускоряют реакции, хотя сами при этом не претерпевают изменений. Скорость некоторых катализируемых ферментами реакций трудно себе вообразить. За одну секунду одна молекула фермента в крови может катализировать разложение 600 [c.442]

Сделайте об цее заключение о влиянии температуры на катализируемые ферментом реакции. [c.449]

Метод остановленной струи часто применяют для исследования кинетики биохимических процессов, катализируемых ферментами, реакций обмена лигандов во внешней сфере комплексных соединений, реакций между ионами в воде н неводных средах, а также в смешанных растворителях. [c.266]

Прочие типичные случаи отклонения кинетического поведения ферментативных реакций от уравнения Михаэлиса — Ментен (реакция двух субстратов с одним ферментом, реакция двух ферментов с одним субстратом, влияние примесей в препарате фермента на кинетику реакции т. д.) будут рассмотрены при решении соответствующих задач. [c.116]

Вещества, структурно-подобные субстрату или продукту реакции, часто могут соединяться с активным каталитическим центром фермента и вызывать ингибирование. В результате ингибирования катализируемая ферментом реакция замедляется. Поскольку субстрат и конкурирующий с ним ингибитор адсорбируются на одних и тех же активных центрах, действие ингибитора можно уменьшить, увеличивая, концентрацию субстрата. Механизм конкурентного ингибирования такого типа можно представить схемой [c.322]

Нуклеотиды в виде своих более или менее сложных производных составляют основу большой и важной группы коферментов. Как хорошо известно, ферментные системы состоят из белковой части, которая обеспечивает фиксацию субстрата и специфичность фермента и носит обычно название апофермента и кофермента, который с белком-носителем и обеспечивает протекание самой катализируемой ферментом реакции. [c.229]

Зависимость начальной скорости катализируемой ферментом реакции превращения одного субстрата от концентрации последнего описывается уравнением Михаэлиса — Ментен [c.11]

Несмотря на большие успехи, достигнутые энзимологией, и тот факт, что благодаря рентгеноструктурным исследованиям мы знаем структуру некоторых ферментов, в действии этих удивительных катализаторов остается еще много загадочного. Ни кислотно-основный, ни ковалентный катализ, по-видимому, не могут объяснить огромного увеличения скорости реакции, которое наблюдается, когда в работу вступают ферменты. Какие же другие факторы обусловливают высокую скорость катализируемых ферментами реакций [c.61]

Биосинтез таких пептидов осуществляется не обычным путем при участии рибосом, а протекает в двухступенчатых катализируемых ферментами реакциях с использованием АТР [c.231]

Необыкновенным свойством ферментов является эффективность их каталитического действия. Катализируемые ферментами реакции протекают со скоростями, в 10 —10 раз большими, чем соответствующие некатализируемые реакции. Ферменты традиционно сравнивают с искусственными катализаторами, которые, как правило, в 10 — 10 раз менее эффективны для ускорения данной реакции, чем соответствующий фермент [730—732]. Кроме того, в отличие от экстремальных условий, часто необходимых для ускорения химических реакций в органической лаборатории, каталитическое действие ферментов достигается в водном растворе при биологических значениях pH и умеренных температурах и давлениях. [c.274]

Рис. 4.17. Зависимость скорости катализируемой ферментом реакции от pH (стрелка указывает оптимум pH).

По сравнению с химическими микробиологические процессы имеют ряд преимуществ. Под действием биологических катализаторов—ферментов реакции протекают при сравнительно низкой температуре (20—60 С), нет необходимости и в повышении давления. Благодаря этому значительно упрощается технологический процесс, а также уменьшаются размеры капиталовложений и эксплуатационные расходы. [c.5]

Рис. 4.13. Кривая уравнения Михаэли-са-Ментен гиперболическая зависимость начальных скоростей катализируемой ферментом реакции от концентрации субстрата.

Рис. 4.16. Зависимость скорости катализируемой ферментом реакции от температуры.

Названия большинства ферментов имеют суффикс -аза,а корнем названия служит название субстрата, на который воздействует фермент, или название катализируемой ферментом реакции. Так, пептидазы - это ферменты, воздействующие на пептиды липаза-фермент, воздействующий на липиды, трансметилаза - фермент, катализирующий перенос метильной группы. [c.451]

Итак, произошло образование 3-ФГК. Теперь можно подвести некоторые итоги. Клетка на этом этапе вернула свои энергетические затраты 2 молекулы АТФ были затрачены и 2 молекулы АТФ синтезировались на 1 молекулу глюкозы. На этом же этапе в реакции окисления 3-ФГА до 1,3-ФГК и образования АТФ имеет место первое субстратное фосфорилирование. Энергия освобождается и запасается в макроэргических фосфатных связях АТФ в процессе перестройки сбраживаемого субстрата при участии ферментов. Реакция, ведущая к субстратному фосфорилированию, может быть проведена в пробирке. Все необходимые для этого компоненты известны и получены в чистом виде. Возможность осуществления реакции в пробирке указывает на то, что фермент, катализирующий ее, не связан с клеточными структурами. Первое субстратное фосфорилирование носит еще название фосфорилирования на уровне 3-ФГА. [c.213]

Рис 6-8 Катализируемая ферментом реакция оксистероидов с NAD [c.155]

В биологических системах универсальным донором метильных групп является сульфониевое соединение S-аденозилметионин (SAM). В свою очередь SAM синтезируется из аминокислоты метионина и другого биологически важного соединения — адеио-зинтрифосфата (АТР), высокоэнергетического соединения (форма хранения биологической энергии). Как и вообще все химические реакции, протекающие в организме, эта реакция также катализируется ферментом. Реакция термодинамически выгодна и в отсутствие белкового катализатора, однако фермент катализирует ее определенное направление. Без катализатора возможны и другие реакции, например разрыв трифосфатной цепи катализатор же связывает и ориентирует нуклеофильный атом серы таким образом, что становится возможной атака только по метиленовому атому углерода. Позже подробно обсуждается важность такого связывания и эффектов сближения сейчас следует отметить, что, хотя аденозин в составе АТР и не участвует в химическом преврап енин, он служит для узнавания АТР ферментом Фермент узнает молекулу АТР и затем связывается с ней. [c.46]

В качестве моделей ферментов, как правило, используют синтетические органические молекулы, обладающие характерными особенностями ферментативных систем. Они меньше ферментов по размеру и проще по структуре. Следовательно, моделирование ферментов — это попытка воспроизвести на гораздо более простом уровне некий ключевой параметр ферментативной функции. Выявление определенного фактора, ответственного за каталитическую активность фермента в биологической системе, является трудоемкой задачей, требующей ясного представления о роли каждого компонента в катализе. Но, располагая подходящими моделями, мы можем оценить относительную важность каждого каталитического параметра в отсутствие других, не рассматриваемых в данный момент. Главное преимущество использования искусственных структур для моделирования ферментативных реакций состоит в том, что вещества можно создавать именно для изучения определенного конкретного свойства. Структура модели в дальнейшем может быть усовершенствована путем сочетания таких особенностей, которые дают наибольший вклад в катализ, и создания таких моделей, которые по своей эффективности действительно приближаются к ферментам. Таким образом, с помощью методов синтетической химии становится возможным создание миниатюрного фермента , который лишен макромоле-кулярного пептидного остова, но содержит активные химические группы, правильно ориентированные в соответствии с геометрией активного центра фермента. Этот подход называют биомимети-ческим химическим подходом к изучению биологических систем . Биомиметическая химия — это та область химии, где делается попытка имитировать такие характерные для катализируемых ферментами реакций особенности, как огромная скорость и селективность [350, 351]. Хочется надеяться, что такой подход в конце концов позволит установить связь между сложными структурами биоорганических молекул и их функциями в живом [c.263]

Была также проведена реакция с восстановленной молекулой никотинамида, имеющей боковую пропильную цепь. Однако обратная реакция не идет. Реагенты, ингибиторы свободных радикалов, не влияют на скорость реакции это говорит о том, что механизм скорее ионный, чем радикальный. Однако изотопные эффекты с дейтерированным NADH показывают, что в отсутствие фермента реакция с FAD — не простой бимолекулярный процесс. [c.412]

Пиридоксин, или витамин Вб, — важнейщий компонент пищи. Альдегидная форма называется пиридоксалем, а его фосфатный эфир участвует во многих катализируемых ферментами реакциях аминокислот и аминов. Число таких ре- [c.430]

Большинство физических и химических свойств оптических изомеров одинаковы. Свойства двух оптических изомеров отличаются только в том случае, когда они находятся в хиральном окружении, т. е. в тех условиях, при которых проявляется различие между левшой и нелевшой. Например, в присутствии хирального фермента реакция одного оптического изомера может катализироваться, тогда как другой изомер совершенно не вступает в эту реакцию. Следовательно, если один из оптических изомеров вызывает в нашем организме определенный физиологический эффект, то его зеркальный двойник вызывает иной эффект или вообще не вызывает никакого эффекта. [c.383]

Если UDPG непосредственно реагирует с фруктозо-6-фос-фатом по 8к2-пути, то в результате должен образоваться не сахарозофосфат, а ее эпимер — глюкозо фруктозо-6-фос-фат. Чтобы объяснить образование а-глюкозида, необходимо допустить возможность осуществления двухступенчатого процесса, при котором обе стадии протекают с обращением конфигурации. Полагают, что UDPG (а-глюкозид) переносит свою глюкозильную группу на фермент (реакция алкилирования) с образованием р-глюкозилфермента, который далее алкилирует фруктозо-6-фосфат, вновь давая а-глюкозильную группу. Можно видеть, что в этом процессе фермент действует не просто как матрица для организации близкого расположения реагентов, а играет в превращении активную химическую роль. [c.326]

Для активации фермента необходимы ионы двухвалентных металлов (Мд, Мп, Со и Ре). Кокарбоксилаза является коферментом и для других реакций, например, для превращения (пировиноградной кислоты в ацетоин СНзСН(ОН)СОСНз. Угаи (1943) и Мицухара (1951) нашли, что тиамин как таковой может служить катализатором в реакциях, катализируемых кокарбоксилазными ферментами. Реакции идут медленней и с меньшими выходами, но они протекают в мягких физиологических условиях и могут служить интересными моделями ферментативных реакций. Бреслоу (1958—1960) при помощи дейтерообмена показал, что атом водорода у в соли тиазола I кислотный и образовавшийся илид И аналогичен цианид-иону, который является специфическим катализатором ацилоиновой конденсации. На этом ос-нор.ании Бреслоу предложил логичный механизм образования ацетоина [c.724]

М, pH 8,9. Реакционная среда содержит 5 мМ ЭДТА, 5 мМ арсенат Na, 3 мМ НАД, 1,5 мМ фосфоглицериновый альдегид и 0,1—0,2 мл суспензии иммобилизованного фермента. Реакцию начинают добавлением субстрата. Проводят сравнение удельной активности, значений Кт и Vmax для иммобилизованных форм фермента И рвстворимого фермента. [c.385]

В настоящей работе предлагается изучить кинетику торможения НАДН-оксидоредуктазной активности препарата Кейлина—Хартри ро-теноном и определить кинетические и термодинамические параметры связывания ингибитора с ферментом. Реакция окисления НАДН кис--лородом сопровождается поглощением стехиометрического протона и может быть измерена с помощью регистрирующего рН-метра. [c.441]

Карбоангидраза — один из наиболее активных среди известных ферментов. Реакция гидратации СО2 при 25 С характеризуется числом оборотов 10 с" . Тот же самый фермент катализирует гидратацию ацетальдегида [уравнение (7-35)], однако эта реакция протекает в ЮОО раз медленнее. Активность контролируется состоянием ионизации группы с p/(a 7. Согласно наиболее распространенной теории, предполагается, что ион цинка связывает молекулу воды и что комплекс Zn—ОН2 теряет протон, образуя Zn+—ОН (процесс потери протона комплексом Zn—ОН2 характеризуется р/Са 7, т. е. необычно низкой величиной р/Са, что, возможно, связано с гидрофобным окружением [104, 104а]). Zn+—ОН по существу представляет собой стабилизированный гидроксильный ион, существующий при тех значениях pH, при которых ОН обычно имеется в очень небольшом количестве. Именно этот гидроксильный ион и присоединяется к СО2 или к альдегидному субстрату. Таким образом, роль Zn + в этом ферменте состоит в генерировании атакующего основания, а не в поляризации карбонильной груп- [c.141]

Б. Контроль Ба — раствор меченого анти1ена инкубируют в кюветах Бб — после определенного периода инкубирования меченые антигены, неиммуиоабсорбированные, удаляются промывкой (П) Бв — проводится характеризующая фермент реакция (С — добавленный субстрат). Эту активность можно наблюдать невооруженным глазом или точно замерять с помощью спектрофотометра. [c.107]

Специфический протеолиз — удобный процесс для образования сложных белковых структур. Во многих случаях белки модифицируются путем расщепления одной или нескольких пептидных связей. Для обозначения этого типа катализируемых ферментами реакций, которые играют доминирующую роль во многих физиологических процессах [137—139], используются термины ограниченный протеолиз или специфический протеолиз (табл. 4.2). Хорошо известными примерами специфического расщепления полипептидов являются активация предшественников пищеварительных ферментов, морфогенетические процессы в бактериальных вирусах и каскадные процессы коагуляции и комплементного действия крови [138, 140]. Недавно было показано, что механизмы посттрансля-ционного расщепления имеют место также при образовании таких разных белков, как инсулин, коллаген и специфичные белки вирусов. Кроме того, высокоспецифичное протеолитическое расщепление ферментов важно при инактивации и активации специфических внутриклеточных ферментов (табл. 4.2). [c.72]

Состав белковых гидролизатов не всегда ограничивается генетически кодированными аминокислотами теперь точно установлено, что тироксин н 3,3, 5-трннодтнронин являются двумя тнроид-ными гормонами, а химическая или тепловая обработка, предшествующая гидролизу, могут приводить к артефактам. Необычные аминокислоты, возникающие в физиологических условиях, могут быть разделены на две группы. Первая группа объединяет соединения, полученные путем замещения относительно небольших групп в нормальных белковых компонентах (табл. 23.2.2). Все изменения, по-видимому, являются следствием индуцируемых ферментами реакций, а введенными заместителями, в основном, оказываются С-гидроксил, jV-метил боковой цепи или галоген в ароматическом ядре тирозина. [c.227]

Хроматографические методы, в которых разделение компонентов смеси основано на различии в размерах, форме или суммарном заряде молекул, часто недостаточно эффективны для разделения смесей белков. В таких случаях может оказаться полезной аффинная хроматография [48]. Успех метода зависит от того, удастся ли найти вещество, которое будет специфически взаимодействовать с подлежащим очистке белком. Для фермента таким веществом может быть конкурентный ингибитор катализируемой этим ферментом реакции, а для участвующего в гормональной регуляции белка-рецептора — соответствующий гормон. Это вещество связывают с подходящим нерастворимым гидрофильным носителем, и полученный материал используют при хроматографии как стационарную фазу. Вещества такого типа часто сами оказываются большими природными макромолекулами, и приемы, используемые для соединения их с носителями, сходны с методами приготовления иммобилизованных ферментов [см. разд. 27.4.2 (5)]. Реакции, с помощью которых белки, содержащие аминогруппы или фенольные группировки, могут быть связаны с носителем на основе сшитого полиакриламида, содержащего некоторое число гидразидных или 4-аминоанилидных остатков (схемы 30, 31 Б — остаток белка). Хорошие результаты получены в тех случаях, [c.322]

Физиологическая роль тирозин-3-монооксигеназы чрезвычайно велика, поскольку катализируемая этим ферментом реакция определяет скорость биосинтеза катехоламинов, регулирующих деятельность сердечно-сосудис-той системы. В медицинской практике широко используются ингибиторы декарбоксилазы ароматических аминокислот, в частности а-метилдофа (альдомет), вызывающий снижение артериального давления. [c.443]

Ориентироваться в многообразии гемицеллюлаз помогает классификация ферментов (КФ) [22, 46]. Каждый фермент в КФ имеет четырехзначный кодовый номер (шифр) и систематическое название, которое позволяет идентифицировать катализируемую этим ферментом реакцию. [c.224]

Установлено, что протеолитические ферменты — химотрипсин, папаин, термолизин и др. в специфических буферных растворах, чаще всего в воднп-органических смесях, в принципе способны катализировать образование пептидных связей между аминокислотами и пептидами. Схематически катализируемую ферментами реакцию гидролиза-аминолиза можно предс1 1вить следующим образом [c.150]

Ферменты являются катализаторами реакций, протекающих в живой материи. В настоящее время многие ферменты выделены в виде чистых кристаллических веществ. Оказалось, что некоторые из этих кристаллических ферментов являются чистыми протеинами таковы пепсин — один из протеолитических ферментов, катализирующий гидролиз пептидной связи (— СО — ЫН —) в протеинах, и уреаза, катализирующая гидролиз мочевины. Другие ферменты содержат, помимо самого протеина, простетшескую группу, существенную для каталитической активности часто про-стетическая группа представляет собой флавин, как в различных ферментах, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, или гематин, как в каталазе или пероксидазах, катализирующих некоторые реакции перекиси водорода. Некоторые другие ферменты активны только тогда, когда, помимо субстрата, присутствует кофактор. Кофактор, подобно ферменту, принимает участие в катализируемой ферментом реакции, однако он не разрушается он может иметь простое химическое строение типа неорганического иона, и тогда его называют активатором, или же представлять сложную органическую молекулу, известную под названием кофермента. Кофакторы, по-видимому, действуют подобно простетическим группам (или части таких групп), которые легко отделимы от фермента. Хотя различие между кофакторами и про-стетическими группами в пределах фермента имеет важное значение с точки зрения биологии, оно может быть весьма искусственным, когда речь идет о механизме катализа. [c.107]

Следует сказать, что вообще этот способ выражения для количества фермента нельзя считать совершенным. Как ясно из определения, он основан на измерении скорости катализируемой ферментом реакции. Однако эта скорость зависит не только от указанных выше условий, но также (как это будет показано ниже) от концентрации и активности фермента, ионной силы раствора и многих других факторов. Таким образом, наиболее правильной мерой абсолютного количества фермента должно быть число гмолей его или, нри неэквивалентности их числу каталитических центров, условное число гмолей активных центров гмоли фермента, деленные на число активных центров в молекуле). Разумеется, такой способ выражения будет находить все большее применение по мере получения индивидуальных ферментов и определения их молекулярного веса, а также концентрации активных центров. [c.10]

Уравнение (VIII. 21) аналогично уравнению (VIII. 3), выражающему влияние конкурентного обратимого ингибитора на скорость ферментативной реакции. Эта аналогия вполне естественна. В соответствии со схемой реакций (стр. 105) водородные ионы выступают в качестве конкурентного ингибитора, присоединяясь к IEH+]-форме фермента (реакция, характеризующаяся константой диссоциации Кь)- В знаменателе уравнения (VIII. 21) это торможение [c.107]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология