Ингибирование продуктом субстратом

P]/ "У Inс тангенсом угла наклона, численно равным начальной концентрации субстрата [Sl , пересекает прямую, описываемую уравнениями (6.135) или (6.144) в точке, соответствующей начальному времени реакции, f = О (в которой, разумеется, ингибирование продуктом реакции отсутствует). Для доказательства рассмотрим выражение для тангенса угла наклона данной прямой [c.252]

Полученные значения констант Михаэлиса и максимальных скоростей реакций для исходного и промежуточных олигомеров ввели в математическую модель действия глюкоамилазы и с помощью ЭВМ получили кинетические кривые накопления глюкозы прн гидролизе мальтодекстринов (рис. 2). Теоретические кривые близки по характеру к экспериментальным. Отличие заключается в том, что в них не отражается ингибирование продуктами реакции (поскольку ингибирование не вводилось в математическую модель). Тем не менее обработка теоретических кривых в рамках интегральной формы уравнения скорости (рис. 3), которая обычно проводится при анализе кинетических кривых простых ферментативных реакций [21], свидетельствует о наличии сильного ингибирования продуктами реакции в данной системе. На это указывают положительные угловые коэффициенты соответствующих прямых в известных координатах [Р]/ 1//1п ([5]о/[8]а — [Р]) для различных начальных концентраций исходного субстрата (рис. 3) >. [c.32]

Рис. 3. Обработка теоретических кинетических кривых (см. рис. 1), полученных при отсутствии ингибирования продуктами реакции, в координатах, соответствующих интегральной форме уравнения скорости. Начальная концентрация субстрата (мМ) 1 — 0,5 2 — 1,0 3 — 2,0 4 — 5,0 5 — 7,7 6 — 15. Кривая 4 показывает истинный вид зависимости с начальным и завершающим участками кинетической кривой (пунктирные части)

Таким образом, прогрессивное уменьшение реакционной способности фермента в ходе деградации полимерного субстрата практически эквивалентно прогрессивному уменьшению скорости ферментативной реакции из-за ингибирования образующимися продуктами. Как показано в настоящем разделе, эти два случая практически не различимы в интегральных методах кинетического анализа протяженных участков кинетических кривых. Единственным критерием ингибирования продуктами реакции при гидролизе полимерных субстратов является прямой тест на ингибирование самими продуктами реакции, выделенными непосредственно из реакционной системы илн полученными независимыми методами. [c.34]

Каждая молекула полимерного субстрата фактически представляет собой целый спектр субстратов (реакционных центров) с различной реакционной способностью. При этом реакционная способность полимеров, как правило, убывает в ходе его ферментативной деструкции. Это приводит к своеобразным эффектам в кинетике ферментативной деградации полимерных субстратов, которые трудно (а часто невозможно) отличить от эффекта ингибирования реакции продуктами ферментативного гидролиза. Поэтому, прежде чем на основании кинетического изучения реакции делать окончательный вывод о наличии значительного ингибирования продуктами и, более того, давать рекомендации по поводу соответствующей конструкции ферментного реактора для практических целен, необходимо проверить ингибирующую способность продуктов с помощью прямых методов, добавляя продукты гидролиза непосредственно в реакционную систему. [c.35]

В концевых бродильных аппаратах для получения приемлемой точности приходится пользоваться уравнениями, учитывающими одновременно лимитирование субстратом и ингибирование продуктом. Этому случаю отвечает известная формула Моно — Иерусалимского [c.213]

Обычно после инокуляции стерильной культуральной среды мгновенного увеличения числа клеток не наблюдается. В течение какого-то периода времени, называемого лаг-фазой, клетки адаптируются к новым условиям другим pH или концентрации питательных веществ. В ходе такой адаптации может произойти включение каких-то новых, ранее не проявившихся путей метаболизма. Лаг-фаза наблюдается всякий раз, когда посевной материал получен из культуры, рост которой прекратился в результате исчерпания субстрата или ингибирования продуктом (т. е. культуры в стационарной фазе). Продолжительность лаг-фазы зависит от времени, в течение которого клетки посевного материала находились в стационарной фазе, и от того, как сильно различались среда, в которой росла [c.351]

Эти особенности характерны для реакций многих ферментов. Так как возникли трудности при интерпретации результатов, полученных в ходе любого отдельного опыта, то исследователи сосредоточили свое внимание на изучении начальных скоростей реакций. Эти исследования начальных скоростей реакций показали, что влияние концентрации субстрата, концентрации фермента, pH ингибиторов (включая ингибирование продуктами и, что весьма неожиданно, самим субстратом) и температуры можно объяснить, исходя из промежуточных комплексов, каждый из которых претерпевает ограниченное число превращений. [c.112]

Как ингибирование субстратом, так и ингибирование продуктом могут рассматриваться как случаи неконкурентного ингибирования. Для ингибирования субстратом, лимитирующим рост, I может быть заменено в уравнении (3.13) на с, так что уравнение (3.15) примет вид [c.96]

Такой способ вывода уравнения предпочтителен потому, что первичные экспериментальные данные, получаемые для реальной системы, с которой сравнивается постулируемая модель, выражаются через указанные здесь параметры. Следует напомнить, однако, что при исследовании кинетики ферментов ингибирование продуктами реакции и нестабильность ферментов вынуждают пользоваться непосредственно дифференциальным уравнением и определять начальные скорости реакции при различных концентрациях субстрата. По этой причине третий этап вывода уравнения — интегрирование— производится не всегда. [c.42]

Выше несколько раз отмечалось, что кинетическая информация может быть обесценена, если неизвестно, какой субстрат присоединяется к ферменту первым. Чтобы выяснить это, можно использовать два способа изучение ингибирования продуктом реакции и изучение кинетики реакции со смесью субстратов. Суть первого метода иллюстрирует схемы, приведенные на фиг. 17 и 18 они показывают, что как в случае механизма с замещением фермента, так и в случае упорядоченного механизма с образованием тройного комплекса только первый субстрат и последний продукт реакции конкурируют друг с другом. Далее, только в случае механизма с замещением фермента, когда субстраты реагируют с ферментом в районе одного активного центра, первый продукт должен конкурировать с каким-либо субстратом, в данном случае (фиг. 17) со вторым субстратом. По этим соображениям определение начальной скорости процесса в присутствии каждого из продуктов реакций должно быть весьма полезным Ч При планировании таких экспериментов и их интерпретации должны быть получены ответы на следующие три вопроса [c.142]

Данные об ингибировании продуктами реакции не соответствуют также обычному упорядоченному механизму (т. е. механизму, при котором субстраты взаимодействуют с ферментом в строго определенной последовательности) или упорядоченному механизму, содержащему стадии образования тупиковых комплексов. [c.148]

Не-всегда правильно связывать скорость образования продукта только с удельной скоростью роста. Одно и то же значение скорости роста зачастую можно получить при различных сочетаниях факторов внешней среды, при лимитировании кислородом, фосфором, азотом, или при ингибировании продуктами обмена. Особенно это важно для вторичных метаболитов, не связанных с ростом. Во всех этих случаях целесообразно искать зависимость не в форме связи qp и i, а в, виде связи qp непосредственно с величиной факторов внешней среды — концентраций субстратов, метаболитов, pH и т. д. [c.54]

Так, если катализ реакции в прямом направлении много больше, чем в обратном (в условиях, в которых фермент насыщен субстратом или продуктом при измерении начальных скоростей реакции в каждом направлении), константа диссоциации Kg должна быть больше, чем Кр. Такие малые значения Кр часто приводят к сильному ингибированию продуктом реакции в прямом направлении. [c.245]

Репрессию продуктом следует отличать от ингибирования продуктом, или ингибирования по механизму обратной связи, которое также имеет место. Репрессия влияет на количество фермента, а ингибирование — на его активность. Нередко продукт, образовавшийся в результате цепи реакций, катализируемых ферментами, которые кодируются данным опероном, является специфическим ингибитором первого из этих ферментов, хотя он может значительно отличаться по структуре от субстрата этого фермента. Таким образом, он блокирует работу всей ц пи ферментов и осуществляет второй способ контроля, дополняющий репрессию продуктом. Репрессия не может уменьшить количество уже образовавшихся ферментов, но если появляется необходимость снизить их активность, то это может быть сделано с помощью ингибирования по механизму обратной связи. [c.70]

Заметим, что S, Р должны быть представлены в виде безразмерных величин (SIS, PIP). Однако для простоты мы везде опускаем операцию введения безразмерных переменных. В этой системе угнетение происходит в результате неконкурентного ингибирования продуктом и субстратом по схеме [c.43]

Наиболее прост для анализа тот случай, когда носитель не накладывает ограничения на диффузию субстрата и характер ингибирования целиком определяется распределением субстрата и ингибитора между матрицей и раствором. Если ингибитор и полимерный носитель одноименно заряжены, то степень ингибирования снижается (по сравнению с ситуацией в гомогенном растворе), а если они несут на себе заряды противоположного знака, то степень ингибирования возрастает. Если в последнем случае субстрат имеет одинаковый заряд с носителем, то степень ингибирования еще более увеличивается. В данном изложении не будут рассмотрены конкретные примеры случаи конкурентного и неконкурентного ингибирования, ингибирования продуктом реакции и т. п. Читатель может это проделать сам в качестве упражнения и вывести соответствующие математические выражения. Анализ этих систем показывает, что во всех случаях кинетика действия иммобилизованных ферментов, осложненная ингибированием, описывается уравнением Михаэлиса — Ментен. [c.113]

В зависимости от того, по какому механизму происходит ингибирование продуктом, изменяется потенциально достижимое значение максимальной скорости ферментативной реакции V. Если продукт — конкурентный ингибитор, то при высоких концентрациях субстрата удается преодолеть и ограничение диффузии, и ингибирование продуктом (т. е. достичь значения V в отсутствие ингибирования). В случае неконкурентного ингибирования продуктом оптимальное значение скорости реакции (в условиях насыщения фермента субстратом) никогда не достигнет значения V. Чем эффективнее носитель препятствует свободной диффузии, тем более существенные различия в этих значениях будут наблюдаться. [c.114]

Гидролазы энантиоселективны, избирательны к типу катализируемой реакции и часто проявляют широкую субстратную специфичность в реакции данного типа. Хотя для них характерно ингибирование продуктами реакции и даже подавление ферментативной активности при высоких концентрациях субстрата, эти факторы чаще всего не ограничивают использования ферментов этого класса. Так как микроорганизмы содержат значительные количества различных гидролаз, ферменты этого класса весьма доступны и могут быть получены в необходимых количествах. [c.44]

После того как уравнение записано в терминах кинетических констант Ка, Кр, Kq, Keq, Kip и Др.), последние можно вычислить на основе экспериментальных данных. Константы Михаэлиса, максимальные скорости и константы ингибирования можно рассчитать измеряя начальные скорости реакций. В некоторых случаях для определения констант ингибирования необходимо исследование ингибирования продуктом. Анализ начальных скоростей обычно подразумевает варьирование одного из субстратов при фиксированных концентрациях других субстратов и вычисление наклонов и пересечений с осями на графиках обратных величин или других способах представления данных, например на графиках v/S от v или S/v от [c.27]

Ингибирование продуктом представляет собой просто особый случай ингибирования, механизмы которого детально будут рассмотрены в гл. 5. Однако, учитывая то обстоятельство, что ииг н-рование продуктом естественно вытекает из проведенного в предыдущем разделе обсуждения, целесообразно кратко рассмотреть этот вопрос в настоящей главе. Если уравнение (2.18) выполняется, то скорость реакции должна уменьшаться по мере накопления продукта даже в том случае, когда снижение концентрации субстрата пренебрежимо мало, поскольку относительный вклад отрицательного члена в числителе существенно возрастает по мере приближения к равновесию, а также из-за роста третьего члена в знаменателе. Независимо от типа изучаемой реакции отрицательный член в числителе дает заметный вклад только в том случае, если реакция в значительной мере обратима. В то же время для многих практически необратимых реакций, например для классического случая гидролиза сахарозы, катализируемого инвертазой, ингибирование продуктом имеет существенное значение. Этот результат согласуется с простейшим механизмом (2.16) только в том случае, если необратимой является первая, но не вторая стадия. Подобная ситуация является маловероятной во всяком случае, ее нельзя рассматривать как общее явление. В то же время для механизма, допускающего образование двух промежуточных соединений [схема [c.53]

КЛЖУЩГ.ПСЯ ИНГИБИРОВАНИЕ ПРОДУКТАМИ В РЕАКЦИЯХ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ ДЕГРАДАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ СУБСТРАТОВ [c.29]

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]

Клёсов A. A., Парбузин В. С., Рабин-ович М. Л. Ферментативное превращение полимеров О причинах кажущегося ингибирования продуктами в реакциях ферментативной деградации полимерных субстратов. — Биохимия, 1981, т. 46, № 10, с. 1840—1845. [c.37]

Ингибирование продуктом реакции (разд. А, 9) также дает ценную-информацию о механизме ферментатив ного процесса. Например, если построить графики зависимостей 1/v от 1/[А], то в случае выполнения механизма с упорядоченным присоединением субстратов (6-34) мы обнаружим. что продукт конкурирует с А, и получим семейство прямых,, характерное для конкурентного ингибирования. В то же время зависи-иости l/t от 1/[В] в отсутствие и в присутствии продукта Q будут иметь [c.31]

Наиболее часто используется реактор периодического действия с перемешиванием, в который помещают субстрат и раствор целлюлазного препарата, а процесс гидролиза ведется в течение определенного времени с одной и той же исходной порцией субстрата и фермента. При такой конструкции реакторов возникает проблема отделения продуктов реакции от ферментов, а также отделения непрогидролизованного остатка сырья. Кроме того, скорость реакции значительно уменьшается со временем из-за ингибирования продуктами — глюкозой и целлобиозой — и инактивации ферментов при перемешивании. Для отвода продуктов из зоны реакции предложено использовать ультрафильтрацию и добавлять в реактор по мере гидролиза свежие порции субстрата [2, 3]. При этом ферменты задерживаются ультрафильтрационной мембраной и остаются в реакторе, что позволяет продлить срок их действия. Ультрафильтрационные мембраны бывают встро-еьшого типа (т.е. находятся в зоне реактора, где осуществляется гидролиз), а также могут быть выполнены в виде выносного модуля (рис. 7.1). Использование реакторов мембранного типа целесообразно осуществлять в режиме с подпиткой сырья. [c.187]

При использовании только прочно адсорбирующихся ферментов (первый режим гидролиза) наибольшую глубину гидролиза субстрата при одинаковой продолжительности реакции, а также наибольшую производительность процесса обеспечивали реакторы с отводом продуктов из зоны реакции проточный реактор с перемешиванием и, особенно, реактор колонного типа (см. табл. 7.1). Эффект увеличения глубины гидролиза составил 1,5-2 раза, производительности — 3-5 раз. Основной причиной более высокой эффективности является то, что удаление продуктов позволяет частично избавиться от их ингибирующего действия на целлюлазы. Если же в реакторе перемешивания использовать не только прочно, но и слабо адсорбирующиеся ферменты (второй режим гидролиза), то степень конверсии субстрата будет примерно одинакова как для проточного, так и для реактора с перемешиванием. Однако производительность проточного колонного реактора выше. По-видимому, более высокая концентрация целлюлозы в колонном реакторе (250 г/л по сравнению со 100 г/л в реакторе с перемешиванием) и, соответственно, ферментов, поскольку E/S сохраняется постоянным, а также существенное снижение ингибирования продуктами реакции за счет постоянного отвода продуктов играет не меньшую, а даже большую роль, чем увеличение содержания целлюлаз (за счет добавления неадсорби-рованных ферментов) в реакторе периодического действия. Что [c.189]

Известно также, что некоторые ферментативные реакции при концентрации субстрата, обеспечивающей насыщение фермента (т. е. в стационарной стадии, когда [ES] = onst), начинают прогрессивно замедляться. Объяснение этого явления состоит в том, что ингибиторами фермента могут быть в этих случаях продукты самой реакции. Такой вид ингибирования получил наименование ингибирования продуктами. [c.83]

Ингибирование продуктом реакции. Ход ферментативной реакции может замедлиться в присутствии продукта самой реакции по целому ряду причин [8]. Одна из них —обратимость суммарной реакции, в результате чего часть продукта расходуется с образованием исходного субстрата. Но это явление нельзя отнести к наиболее распространенным механизмам ингибирования продуктом реакции. Может также случиться, что продукт окажется реагентом, который либо случайно, либо выполняя какую-то регуляторную функцию, инактивирует одну или несколько форм фермента. Например, ферменты, катализирующие реакции, в ходе которых образуется Н2О2, часто инактивируются этим продуктом реакции. Это явление, однако, также не часто имеет существенное значение. [c.80]

Наиболее распространенной причиной ингибирования продуктом, особенно для многоступенчатых механизмов, является уменьшение суммарной скорости реакции вследствие того, что продукт не отделяется от фермента, как при нормальном ходе реакции, а остается с ним связанным. Ясно, что если, скажем, последняя стадия каталитической реакции обратима, то последний продукт реакции, отделившийся от фермента, и первый субстрат должны конкурировать за свободный фермент независимо от положения равновесия суммарной реакции. Для реакций, в ходе которых образуется не один, а несколько продуктов, систематическое исследование начальных скоростей в присутствии одного из продуктов реакции позволяет получить важную информацию о формальном механизме процесса [9]. Этот способ будет более подробно рассмотрен в гл. VIII в связи с кинетическим анализом механизмов двухсубстратных реакций, [c.80]

Эта реакция также легко обратима. При ее исследовании в обоих направлениях установлено, что графики двойных обратных величин пересекаются, как того требует механизм с тройным комплексом, независимо от того, концентрация какого субстрата варьирует. В таких случаях, однако, необходимо дальнейшее уточнение относительных величин различных констант скоростей, поскольку пересечение кинетических прямых характерно также для механизма Теорелла —Чанса, т. е. для случая, когда время жизни тройного комплекса ничтожно мало с кинетической точки зрения, а реальное значение имеет только образование двух двойных комплексов— начальных фермент-субстратных комплексов для двух направлений реакции. Моррисон и Джеймс исключили возможность механизма Теорелла—Чанса для креатинкиназы, опираясь на полученные ими данные об ингибировании прямого й обратного процессов продуктами реакции. Они показали, что кажушиеся ингибиторные константы, характеризующие некоторые реакции конкурентного ингибирования продуктом (нуклеотид — нуклеотид или гуанидинсодержащее соединение — гуанидинсодержащее соединение), зависят от концентрации фиксированного субстрата. Этот результат согласуется с механизмом, при котором все реакции, кроме взаимопревращения двух центральных тройных комплексов, быстро достигают равновесия, но не согласуется с механизмом Теорелла — Чанса. [c.148]

Оба подхода в исследованиях конкретных ферментов уже упоминались выше. Например, изучение креатинкиназы показало, что все субстраты и продукты (иначе говоря, все субстраты, если рассматривать оба направления реакции) находятся практически в равновесии с фермент-субстратными комплексами [2]. Точно так же -В разобранном выше случае с трансаминазой константы Михаэлиса и константы ингибирования продуктом реакции (равновесные константы) совпадают, если субстратами являются аминокислоты, хотя различаются в случае кетокислот. В исследовании роданезы, когда реакция могла быть изучена лишь в одном направлении, пришлось использовать аналоги субстрата, и это позво- [c.166]

Ингибирование ферментативных реакций может происходить в результате связывания ингибирующих веществ с различными формами фермента, субстратами или активаторами. Мы огра-ничихмся обсуждением связывания ингибиторов с различными формами фермента, так как это основной тип связывания в процессе ингибирования продуктом. Если в систему, где протекает обычная химическая реакция в прямом направлении с доступной измерению скоростью, добавить один из продуктов реакции, то общая скорость прямой реакции уменьшится, потому что увеличится скорость обратной реакции. Точно так же замедляется прямая реакция при добавлении продукта в реакцию, катализируемую ферментом. Однако последний случай более сложен, так как мы должны при этом учитывать образование специфического комплекса фермент — продукт. В действительности именно это усложнение позволяет нам применять в модельных исследованиях ингибирование продуктом. Прежде чем мы увидим, как работает метод Клеланда, необходимо объяснить некоторые основные правила, касающиеся анализа с помощью ингибирования продуктом. [c.358]

Берку, то мы получил прямые, аналогичные изображенным на рис. 6.13. При ингибировании продукто.м концентрацию А измеряют прн некоторой фпкспрованной концентрации С. Есл реакция протекает по механизму В1 В1, то второй субстрат В должен присутствовать во всех пробах, так чтобы реакция ие лимитировалась недостатком В. [c.359]

Ингибирование продуктом реакции анализируется обычно при больших степенях презращения субстрата, когда условие стационарности не соблюдается. По этому, для кинетической схемь [c.238]