Ферментативные реакции, выход продукта

В ходе ферментативного процесса субстраты претерпевают химические превращения с образованием конечных продуктов, которые освобождаются от связи с ферментом и выходят из сферы реакции. Число продуктов реакции, так же, как и число исходных субстратов, определяет кинетическую характеристику процесса. По числу образующихся продуктов ферментативные реакции, как правило, делятся на реакции с одним продуктом и двумя продуктами. Значительно реже встречаются процессы с образованием трех продуктов реакции или более. [c.35]

Химическая кинетика. В химической кинетике изучается скорость химических реакций в зависимости от природы компонентов, концентрации реагирующих веществ и условий протекания реакций. Познание механизма и факторов, влияющих на скорость реакции, позволяет сознательно регулировать течение реакций и выход продуктов реакции. Особенно большой интерес представляют разнообразные каталитические реакции, протекающие в природе, реализуемые в лабораториях, в технологии и в процессе жизнедеятельности живых организмов (ферментативные каталитические реакции). [c.7]

Различные условия реакции могут по-разному влиять на жизнедеятельность микроорганизмов и функционирование трансформирующих стероиды ферментных систем. Соответствующий подбор условий может не только увеличить выход целевого продукта или ускорить реакцию, но в ряде случаев совершенно изменить характер ее протекания. Это открывает возможность управлять процессом трансформации стероида путем подавления одних ферментативных реакций и стимулирования других, правда, в довольно ограниченных пределах. [c.49]

Классификация сложных реакций (по Клеланду). Упорядоченным называется механизм, в котором набор кинетических констант и констант диссоциации продуктов и субстратов в выражении для скорости ферментативной реакции зависит от порядка присоединения субстратов или выхода продуктов. При неупорядоченном механизме такая зависимость отсутствует. [c.195]

В случае ПА, для которой субстратом является анион бензил-пенициллина, желательно использование положительно заряженной матрицы. В этом случае сорбция субстрата носителем приводит к уменьшению величины кажущейся константы Михаэлиса, т. е. к улучшению связывания субстрата и фермента. Кроме того, при использовании анионитов происходит смещение рН-оптиму-ма каталитической активности фермента в область меньших значений pH раствора. Для большинства биологически активных веществ — лабильных соединений, используемых в качестве субстратов, смещение рН-оптимума каталитической активности фермента в область нейтральных pH является крайне желательным, поскольку это позволяет проводить ферментативную реакцию в более мягких условиях, уменьшающих инактивацию субстрата и продуктов реакции и увеличивающих общий выход процесса. [c.240]

Принцип обратной связи. Снабдим нашу гидродинамическую модель специальным устройством, которое будет увеличивать или уменьшать скорость оттока жидкости при поворачивании соответственно крана на выходе из сосуда в зависимости от смещения в нем уровня жидкости. Пример такой системы приведен на рис. 1.2. Поворот крана электромотором происходит по сигналу от фотоэлемента. Возникающий в фотоэлементе ток зависит от степени поглощения света, которая меняется с уровнем жидкости в сосуде. Питание лампочки фотоэлемента и электромотора осуществляется от небольшой турбины, лопасти которой вращаются выходящим потоком воды. В такой модели по принципу обратной связи поддерживается в определенных пределах уровень жидкости при изменении скорости притока воды за счет саморегуляции. В биологических системах по принципу обратной связи регулируются многие ферментативные реакции, где активность ферментов изменяется в зависимости от концентрации реагентов или внешних условий. В результате концентрация продуктов реакции поддерживается на постоянном уровне. В биологических системах могут устанавливаться различные стационарные режимы в зависимости от значений управляющих параметров. Возможно также и возникновение колебательных стационарных состояний, когда концентрации промежуточных веществ периодически с постоянной частотой изменяются во времени. Наконец, сочетание химических реакций и диффузионных процессов, в которых реагенты участвуют одновременно, может привести к появлению особого типа пространственной структурной организации в исходно гомогенной системе. [c.8]

Во-вторых, использование гетерогенных катализаторов позволяет проводить ферментативный процесс непрерывно, например в проточных колоннах, и регулировать скорость катализируемой реакции, а также выход продукта путем изменения скорости потока. [c.7]

Недавно был предложен и реализован принципиально новый подход к проведению ферментативных реакций в водноорганических системах с крайне высоким содержанием неводного компонента (К- Мартинек, 1980). Основная идея решения состоит в использовании органического растворителя, практически несмешиваемого с водой (хлороформ, эфир, жирные алифатические спирты, углеводороды и т. д.), в то время как сам иммобилизованный фермент находится в водной фазе системы. Субстраты, будучи растворенными в органической фазе, свободно диффундируют из нее в воду и там под действием фермента претерпевают химическое превращение образовавшиеся продукты могут диффундировать из воды обратно в органическую фазу. Поскольку относительное содержание органической фазы может быть в принципе сколь угодно близко к единице, то условия термодинамического равновесия реакции в такой двухфазной системе могут быть сколь угодно близки к равновесию в чистой органической среде. Эта идея была апробирована на примере синтеза этилового эфира Ы-ацетил- -триптофана из этанола и Ы-ацетил- -триптофана под действием иммобилизованного химо-трипсина. В водной среде выход сложного эфира ничтожно мал и составляет даже при относительно высокой концентрации этанола менее 0,1%, в то время как в двухфазной системе хлороформ + 1% по объему воды равновесие удалось полностью сдвинуть в сторону сложного эфира и выход его составил практи- [c.13]

От обычных химических катализаторов ферменты отличаются высокой субстратной специфичностью и каталитической эффективностью. Большинство ферментов действует лишь на небольшое число своих природных субстратов, которые превращаются в определенные продукты с поразительно высокими выходами. Специфичность ферментов обусловлена уникальными структурами их активных центров, которые обеспечивают не только эффективное связывание определенных субстратов, но и исключают нежелательное связывание различных соединений, не являющихся субстратами. Между активным центром и субстратом осуществляется сильное взаимодействие благодаря нековалентным силам можно считать, что действие ферментов объясняется именно притягиванием субстрата к активному центру, в котором субстрат претерпевает уникальные структурные превращения. Будучи высокоспецифичной, ферментативная реакция протекает в 10 —раз быстрее, чем спонтанная некатализируемая реакция в водном растворе. [c.281]

Амид 3,4-дегидропролина гидролизуют как химически, так и ферментативно. Селективный гидролиз осуш.ествлен при использовании амидазы свиных почек [58]. Выход Ь-дегидропролина в ферментативной реакции 75%, оптическая чистота полученного продукта 97%. [c.128]

Наконец, во многих случаях растворимые продукты ферментативной деградации биополимера могут адсорбироваться на поверхности своего же исходного субстрата, практически ие выходя при этом в раствор вплоть до определенной продолжительности реакции. Это может приводить к ложным лаг-периодам реакции и соответственно к ошибочным выводам о кинетике и механизмах ферментативной деструкции полимеров. [c.4]

Более того, оказалось, что если выделять целлюлолитические ферменты из целлюлазных комплексов, полученных из различных микроорганизмов, смешивать друг с другом в разных пропорциях, то в каждом случае на основании разработанной кинетической теории полиферментных целлюлазных систем количественно удается предсказать, какой вид будут иметь кривые накопления продуктов реакции, следовательно, предсказать выход реакции в любой момент времени. В этом и заключается практическое предназначение ферментативной кинетики ( и химической кинетики в целом) — дать возможность управлять процессом, исходя из взаимосвязи между структурой (или составом) реагирующих веществ и их реакционной способностью. [c.36]

В целях упрощения обработки кинетики квазиравновесных ферментативных реакций с помощью метода графов, М. В. Воль-кенштейн с сотрудниками разработали так называемый диаграммный метод анализа ферментативной кинетики [5—8]. Согласно данному методу, дальнейшее упрощение анализа графов достигается тем, что для обратимых стадий ферментативного процесса выписываются не константы скорости, а константы равновесия. В этом случае линии, соединяющие вершины графа, называют дугами (аналоги ветвей в графах стационарных реакций). Величина дуги равна отношению констант скоростей прямой и обратной реакции (по отношению к ориентации дуги). Дуги ориентируются от входа, за который обычно принимают состояние свободного фермента. Наконец, выходом диаграммы называют вершину, из которой получается продукт ферментативной реакции и свободный фермент. В этом случае из выхода ведет не дуга, а ветвь, величина которой равна константе скорости стадии образования продукта. [c.292]

В случае изменения pH, связанного с фд)ментом, конечный отклик рН-сенсора зависит от баланса всех равновесий, включающих Н" " реакций протонирования и депротонирования продуктов ферментативной реакции, буферной емкости и т. и. Если рассматривать только прямой выход ферментативной реакции, без равновесий,-связанных с буферной емкостью н т. д., и предпола- [c.543]

Согласно классификации В.Клеленда различают три типа механизмов. Упорядоченным называется механизм, в котором набор кинетических констант и констант диссоциации продуктов и субстратов в выражении для скорости ферментативной реакции зависит от порядка присоединения субстратов или порядка выхода продуктов. При неупорядоченном механизме такая зависимость отсутствует. Пинг-понг -иехгмши соответствует случаю, когда одна или более молекул продукта вьщеляются прежде, чем присоединяются к макромолекуле фермента другие молекулы субстратов. Дополнительно надо учитывать числа кинетически существенных субстратов или продуктов в данной реакции, которые обозначают как моно-, би-, три-, тетра- и т. д. Изо используют для обозначения механизмов, включающих стадию изомеризации между двумя стабильными формами фермента. [c.471]

Сущность положительного катализа одинакова для всех его видов гомогенного, гетерогенного, ферментативного. Каждый из этих видов имеет свои отличительные особенности. В общем случае ускоряющее действие катализаторов принципиально отличается от действия других факторов, интенсифицирующих химические реакции температуры, давления, радиационного воздействия, действия света и т. п. Повышение температуры, например, ускоряет реакцию путем увеличения энергетического уровня реаги-)ующих молекул, активации их за счет вводимого извне тепла. Лоскольку при этом изменяется запас внутренней энергии системы, то повышение температуры смещает положение равновесия, что для экзотермических реакций понижает равновесный выход продукта и ограничивает применение температуры выше оптимальной. [c.231]

При изучении влияния как pH, так и температуры на скорость ферментативного превращения, необходимо следить, чтобы изменение, рИ или повышение температуры не выходило за допустимые пределы, индивидуальные для каждого фермента, так как это может привести к необратимой потере им каталитической активности (инактивации фермента). В этом случае в ходе ферментативногх) превращения может происходить падение скорости реакции, вызванное уменьшением полной концентрации сохранпвши.ч активность молекул, т.е. величины [E]f. Если кинетические измерения проводятся с целью получения кинетических параметров, следует ограничиваться измерениями начальной скорости превращения, т.е. проводить эксперименты в течение непродолжительного времени, за которое вкладом инактивации фермента можно пренебречь. Если же речь идет об использовании фермента как катализатора для получения некоторого продукта превращения или для удаления какого-либо нежелательного компонента из реакционной смеси, то следует подбирать оптимальную температуру, при которой положительный эффект, связанный с увеличением скорости реакции в результате повышения температуры, еще перевешивает эффект замедления от прстепенно нарастающей во времени потери фермента в результате инактивации. [c.215]

Полученный в результате реакции карбинол имел от —14 до —16,5°, что соответствовало 36% степени асимметрического синтеза. Впоследствии выход оптически-активного продукта был увеличен и найдены условия получения других фенилалкил-карбинолов общей формулы С5Н5СН(ОН)—К. За исключением ферментативных реакций еще не существовало эффективного метода получения оптически-активных фенилкарбинолов. [c.57]

При проведении ферментативной реакции необходимо поддерживать температуру, оптимальную для роста и жизнедеятельности микроорганизмов. Обычно оптимальная температура колеблется в пределах 27—30° С при более высоких и более низких температурах реакция, как правило, идет медленнее и выходы продуктов уменьшаются. Примером может служить ферментация кортексолона с Absidia or hidis [57 ] (табл. 12), а также [c.51]

Если в стероидный субстрат необходимо ввести несколько структурных элементов, то можно либо последовательно подвергать его действию различных микроорганизмов, каждый раз выделяя промежуточные продукты, либо поочередно заражать реакционную смесь этими организмами без выделения промежуточных продуктов, либо, наконец, непосредственно работать со смешанными культурами микроорганизмов, В последних двух случаях, разумеется, необходимо, чтобы составляюш,ие смесь микроорганизмы не были антагонистами. В настояш ее время разработаны методики совместного применения культур многих бактерий, грибов и простейших и осупцествлено несколько сотен ферментативных реакций со смешанными культурами. При этом обычно удается достичь значительного повышения выхода по сравнению с проведением реакции по стадиям. [c.53]

Причины того же характера приводят к появлению внутри-мембранных колебательных процессов. В качестве одного из примеров приведем катализируемый папаином, иммобилизованным в искусственной мембране, гидролиз этилового эфира N-бeнзoил-L-apгининa. Один из продуктов ферментативной реакции — аминокислота, накапливается в мембране (за счет ограничения диффузии) и тем самым сдвигает pH внутри мембраны в сторону более кислых значений. Это неизбежно уменьшает гидролитическую активность папаина, так как фермент выходит из своего рН-оптимума активности. В дальнейшем за счет более быстрой диффузии Н+ по сравнению с ОН возрастает значение pH внутри мембраны и активность папаина снова увеличивается. Таким образом, был получен микрореактор с периодом колебания 20 с. Изменением концентрации фермента в мембране, толщины мембраны и других параметров системы удается варьировать продолжительность одного колебания. [c.116]

Выявленные закономерности адсорбции целлюлаз на целлюлозе и поведения адсорбированных ферментов позволили сформулировать требования к конструкции реактора для ферментативного гидролиза целлюлозы и проверить их на практике. В результате были выработаны принципы создания противоточных ферментных реакторов для непрерывного гидролиза целлюлозы. Особенности действия подобных реакторов следующие. 1. Рабочая зона колонного реактора плотно набивается целлюлозой, этим достигаются ее более высокие концентрации (до 40—60%) и объемная скорость гидролиза, а отсюда и больший выход продукта реакции — глюкозы, чем в реакторах другого типа, например с перемешиванием. 2. Целлюлазы удерживаются на целлюлозе в реакторе за счет адсорбции по принципу аффинной хроматографии. Это позволяет обойтись без специальных мем- [c.41]

Механизм инактивации простагландинэндопероксидсинтетазы в ходе ферментативной реакции детально исследован. Инактивация простагландинэндопероксидсинтетазы промежуточным продуктом ее каталитического действия имеет, по-видимому, значительный физиологический смысл, так как позволяет поддерживать постоянный (и строго определенный) уровень концентрации этих физиологически активных соединений в живых системах (С. Д. Варфоломеев, А. Т. Мевх, 1983). При создании биокаталитических процессов получения простагландинов подобная инактивация одного из ферментов системы в ходе реакции является, пожалуй, основным осложняющим фактором. Выяснение механизма инактивации простагландинэндопероксидсинтетазы позволяет, однако, надеяться, что возможен выбор условий использования фермента, при которых достигается максимальный выход целевого соединения с минимальной потерей биокатализатора. Не следует исключать также путь регенерации инактивированного фермента. [c.58]

Р. Сандерем (1977) в качестве ферментных реакторов использовал найлоновые трубки. Внутренняя поверхность частично была гидролизована кислотой, затем на найлоне ковалентно был иммобилизован фермент. Эти трубки подсоединяли в автоматические проточные анализаторы фирмы Техникон . Через такой реактор насосом прокачивали анализируемую смесь. Длина трубки (около 3 м) подбиралась такой, чтобы на выходе из нее ферментативная реакция заканчивалась. На выходе измеряли концентрацию образовавшегося продукта, которая была пропорциональна концентрации исходного, анализируемого субстрата, С помощью таких реакторов определяли самые различные метаболиты и лекарства в сыворотке крови мочевину, мочевую кислоту, аминокислоты, глюкозу, лактозу, мальтозу, пенициллин и др. [c.89]

Методически такой анализ наиболее удобно проводить в проточных реакторах, время контакта компонентов в которых регулируется скоростью потока. Одним из вариантов такого анализа является следующий. Через колонку с иммуносорбентом в течение 1 мин прокачивают смесь меченного ферментом и анализируемого антигенов, которые конкурируют за центры связывания иммобилизованных антител. Затем колонку промывают, пропускают субстрат и изме-ряют на выходе оптическую плотность продукта ферментативной реакции, которая пропорциональна крнцентрации определяемого антигена [c.109]

Сфингозиновые основания выделяют после кислотного или щелочного гидролиза сфинголипидов [222]. При используемых до настоящего времени методах гидролиза возможны большие потери оснований, особенно минорных компонентов, вследствие побочных реакций распада, перегруппировок и конденсаций. Более высокие выходы оснований дает кислотный гидролиз, который, однако, сопровождается образованием значительного количества побочных продуктов (см. стр. 332). Наиболее распространенным приемом, который дает возможность получить четкие количественные результаты и свести к минимуму нежелательные побочные реакции, является гидролиз 1 н. водно-метанольным раствором соляной кислоты [222]. Щелочной гидролиз с помощью метанольного или этанольного растворов щелочей мало эффективен и дает низкие выходы оснований, хотя и свободен от побочных превращений. В последние годы для выделения сфингозиновых оснований предложен двухстадийный метод. На первой стадии — ферментативной — сфинголипиды превращают в продукт частичного гидролиза — N-ацилирован-ное основание (церамид), который затем подвергают щелочному гидролизу [223]г [c.327]

Таким образом, в реакциях оксидазного окисления, пероксидаза способна катализировать окисление органических соединений, среди которых могут быть и функционально активные вещества. Причем в каталитическом процессе участвует белковый компонент. Реакция сопровождается образованием продуктов свободнорадикального окисления которые приводят к образованию активных форм кислорода. При этом образующаяся перекись водорода взаимодействует с ферментом с образованием соединения I, которое инициирует пероксидазные реакции. По-видимому, в этом случае могут параллельно протекать как реакции оксидазного, так и пероксидазного окисления. Причем последние ускоряют окисление органических субстратов. Образование радикалов органических соединений может способствовать модификации функциональных групп белка, участвующих в катализе, что может приводить к инактивированию фермента, проявляемое в понижении скорости ферментативной реакции. Наличие данного процесса продемонстрировано в реакции оксидазного окисления диоксифумаровой кислоты [Березин и др., 19756]. Используя в качестве субстрата пероксидазы о-дианизидин, который окисляется только перекисью водорода и не окисляется кислородом. Показано, что в системе ДФК-ПО-О наблюдается окисление о-дианизидина, причем скорость его окисления возрастала с увеличением концентрации ДФК. Поэтому образование перекиси водорода в ходе оксидазных реакций пероксидазы является пусковым механизмом для последующего протекания пероксидазных реакций фермента. Данный механизм может быть использован организмами, находящимися в состоянии покоя или гибернации, поскольку активизация оксидазных процессов в биогенной системе может служить пусковым механизмом для покоящихся систем, обеспечивая их энергетические потребности при выходе из состояния покоя. [c.36]

Третьим преимуществом ионитов как катализаторов по сравнению с растворимыми кислотами и основаниями является их более высокая селективность. Эта особенность ионитовых катализаторов обеспечивает повышение выхода и качества продуктов многих реакций, а в ряде случаев дает возможность осуществить превращения, которые в условиях гомогенного кислотно-основного катализа протекают неоднозначно или с другим результатом. Например, при алкилиро-вании фенолов олефинами нормального строения в присутствии бензолсульфокислоты образуются нежелательные диалкилфенолы, а при проведении этой реакции на катионите КУ-2 в качестве основного продукта получается монозамещенный алкилфенолЧ Аналогично этому пропиленгликоль дает в присутствии той же смолы моностеарат . Производные глицеринового альдегида, содержащие эфирные фосфатные группы, в присутствии обычных катализаторов легко гидролизуются, вследствие чего конденсация триозо-фосфатов во фруктозо-1,6-дифосфат может быть осуществлена только методами ферментативного катализа или же в присутствии модифицированных цис-теином анионитов как конденсирующих агентов . Селективность ионитов ярко иллюстрируют работы советских ученых по моделированию действия протео-литических ферментов - использование карбоксильных смол дало возможность осуществлять гидролитический разрыв строго определённых связей окисленного инсулина. . - [c.14]

Основой жизнедеятельности клетки является новообразование ферментативных белков путем обмена веществ с внешней средой. При этом молекулы органических и минеральных веществ из среды, окружающей клетку, поступают внутрь протоплазменной оболочки и вступают здесь в систему реакций с различными ферментами. Продукты реакции диффундируют далее, проникают в ядро клетки и вступают здесь в систему химических реакций с нуклеопротеидами. Таким образом, по направлению к центральным частям клетки в результате диффузии и частично конвекции движется поток различных молекул 5,-, которые в ходе этого процесса претерпевают химические и физические изменения. Часть молекул 5,- идет при этом на новообразование молекуй белка, а также других химических соединений, входящих в состав клетки. Часть продуктов переработки 5,- диффундирует в обратном направлении от центральной части к периферии и выходит в окружающую среду. [c.314]

Одним из предлагаемых способов получения водорода является ферментативный процесс. В его основе — способность некоторых типов бактерий (например Enteroba ter, Ba illus, lostridium) в анаэробных условиях в темноте перерабатывать органическое сырье, в основном содержащее углеводы (в первую очередь глюкозу, ее изомеры — гексозы, а также полимеры крахмал и целлюлозу), с образованием Н2 и СО2. Наибольший выход водорода будет наблюдаться, когда одним из продуктов реакции является уксусная кислота [c.41]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология