Ферменты кривые насыщения субстратом

Рис. 16.9. Кривые насыщения субстратом для гиперболических и сигмоидных ферментов. А. Кривые насыщения субстратом гиперболического фермента (черная) и сигмоидного фермента (красная). Б. Эффекторы изменяют ход кривой-положительные эффекты ( + ) в сторону повышения сродства фермента к субстрату, а отрицательные (-) в сторону его понижения. Серым и красным цветом показаны области наибольшей чувствительности.

Регуляторные ферменты. Свойства регуляторных ферментов намного более сложны. Кривые насыщения субстратом для большинства этих ферментов отклоняются от гиперболической формы и часто становятся сигмоидными (рис. 16,9, А и Б). У таких кривых имеется область значительно большей крутизны, чем у кривых насыщения для простых ферментов. В этой области, примерно между и и регуляторные ферменты очень чувствительны-даже небольшого изменения концентрации субстрата достаточно, чтобы сильно изменить скорость реакции. [c.487]

Рис. 2. Кривые насыщения субстратом для ферментов двух типов.

По данным кинетического анализа, ингибирование по принципу обратной связи может быть конкурентным, неконкурентным, частично конкурентным или может носить иной характер. Если при высоких концентрациях 8 активность фермента примерно одинакова в присутствии и в отсутствие аллостерического ингибитора, то кинетика внешне сходна с кинетикой конкурентного ингибирования. Однако, поскольку кривая насыщения субстратом все-таки носит сигмоидный, а не гиперболический характер, метод построения графиков в обратных координатах для аллостерических ингибиторов непригоден он предложен для конкурентного ингибирования в каталитическом центре. Поскольку аллостерические ингибиторы связываются с ферментом в другом (аллостерическом) центре, исходная кинетическая модель утрачивает силу. [c.107]

Модели кооперативности. Попытки объяснить кооперативность между субъединицами ферментов, проявляющуюся в сигмоидной форме кривой насыщения субстратом, сводятся к двум гипотезам симметричной модели (Моно и сотр.) и последовательной модели (Кош-ленд) они схематически представлены на рис. 16.10. [c.488]

А. Сигмоидная кривая, полученная для гомотропного фермента, субстрат которого служит также положительным (активирующим) модулятором. Величина. Kg 5 - это концентрация субстрата, при которой скорость реакции равна половине максимальной. Обратите внимание, что относительно небольшое повышение концентрации субстрата в крутой части кривой может вызвать весьма значительное увеличение скорости реакции. Обратите внимание также на то, что эта кривая напоминает кривую насыщения гемоглобина кислородом. [c.261]

Рнс. 89. Кривые насыщения субстратом для ферментов, у которых сродство к субстрату слишком мало или слишком велико для того, чтобы каталитическое Действие и (или) регуляторные реакции могли быть оптимальными. [c.277]

Кривая зависимости скорости реакции, катализируемой аллостерическим ферментом, от концентрации субстрата аналогична сигмовидной кривой зависимости степени насыщения кислородом гемоглобина. Изобразите эту зависимость графически. [c.55]

Характерная форма кривой насыщения фермента субстратом (рис. 9-4) может быть выражена математически уравнением Михаэлиса-Ментен [c.233]

Понятно, что при высокой концентрации субстрата фермент перерабатывает его быстрее, чем при более низкой концентрации. Насколько чувствительно реагирует фермент на изменение концентрации субстрата, зависит от крутизны кривой его насыщения субстратом. Чем круче кривая, тем больше повышается скорость реакции при незначительном сдвиге концентрации субстрата. Как видно из рис. 16.9, А, крутизна кривой и соответственно чувствительность больше всего при низких концентрациях субстрата. Из этих рассуждений ясно, что скорость оборота [c.486]

Кроме каталитических центров, распознающих и связывающих субстраты, у регуляторных ферментов есть и другие стереоспецифические участки - так называемые аллостерические центры. Это места связывания эффекторов, изменяющих сродство фермента к субстрату. Имеются особые участки для связывания положительных эффекторов (активаторов) и для отрицательных эффекторов (ингибиторов). Под влиянием эффекторов изменяется форма кривой насыщения (степень ее сигмоидно-сти (рис. 6.9,Б). Говорят не только об аллостерических центрах, но [c.487]

Если исследуемый раствор содержит не один, а несколько ферментов, воздействующих на варьируемый субстрат, то кинетические данные также могут выражаться сигмоидной кривой насыщения. На фиг. 26 показаны типичные результаты исследования смеси, содержащей два фермента, конкурирующие за один субстрат. [c.234]

Кошланд и сотр. [17] рассмотрели четыре из возможных способов взаимодействия четырех субъединиц, каждая из которых имеет один центр связывания субстрата. Предполагалось, что субъединицы могут сушествовать в двух формах — связываюшей и не связывающей субстрат. При этом рассмотрении предшествующие выводы Моно [8] и Аткинсона [3] умышленно не принимались во внимание. В результате тщательного сравнения кинетических следствий, проистекающих из постулируемых схем взаимодействия, было установлено два весьма важных общих положения а) системы с взаимодействующими субъединицами могут давать нормальные гиперболические кривые насыщения (это следует сопоставить с приведенными в начале этой главы данными о том, что сигмоидные кривые могут быть получены при разных условиях, не обязательно связанных с субъединицами или с взаимодействием субстратных центров) б) для объяснения одних и тех же опытных данных (одной кривой насыщения) пригодны почти в равной мере многие разные модели следовательно, кинетический анализ сам по себе не позволяет сделать выбор среди возможных формальных механизмов регуляции активности ферментов. [c.242]

Кривая насыщения фермента субстратом имеет 8-образ-ную форму таким образом, фруктозо-6-фосфат служит как субстратом, так и положительным модулятором, поскольку присоединение его первой молекулы облегчает связывание последующих молекул. [c.49]

Первоначальное изучение кинетики ферментативных реакций показало, что скорость реакции зависит от концентрации фермента и от концентрации субстрата. Скорость реакции прямо пропорциональна концентрации фермента, в то время как зависимость ее от концентрации субстрата выражается гиперболой, подобной кривой насыщения при низких концентрациях субстрата скорость реакции пропорциональна субстратной концентрации, при высоких — становится независимой от нее. [c.225]

На рис. 10.8 представлены зависимости скорости реакции, катализируемой типичным аллостерическим ферментом, от концентрации субстрата в присутствии и в отсутствие аллостерического ингибитора. В отсутствие ингибитора наблюдается гиперболическая кривая насыщения. В его присутствии кривая приобретает сигмоидный вид при высоких концентрациях субстрата скорость реакции может до- [c.107]

Рис. 6-11 можно сопоставить с рис. 6-7, на котором приведены аналогичные кривые для случая неконкурентного ингибирования мономерного фермента. Отметим, что насыщение олигомерного фермента происходит в более узком интервале концентраций лиганда, чем для мономерного фермента, т. е. насыщение олигомерного фермента субстратом (особенно в присутствии ингибитора) происходит кооперативно. Это имеет место лишь в том случае, когда в отсутствие субстрата фермент находится преимущественно в состоянии Т (А). [c.38]

Оптимальное значение pH (максимум на кривой зависимости скорости ферментативной реакции от pH) определяется путем изучения скорости ферментативной реакции при различных значениях pH, при условии, что концентрация субстрата обеспечивает полное насыщение фермента, т. е. когда фермент находится в форме комплекса. [c.29]

Зависимость предельного превращения субстрата (предельного выхода продукта ацщ) от концентрации фермента имеет вид кривой с насыщением (рис. 52,6). [c.125]

Две переменные V и [5] теперь удобно разделены, и если построить график в координатах то мы должны получить прямую линию с наклоном, равным Км/Утах, пересекающую ось 1/и в точке 1/Уюах. Использование уравнения Лайнуивера — Берка действительно позволяет представить результаты изучения кинетики многих ферментативных реакций в виде прямых линий (рис. 6.8). Однако для некоторых ферментативных систем график, построенный в этих координатах, может отличаться от прямой линии. Это, возможно, обусловлено тем, что при избыточных концентрациях субстрата фермент может ингибироваться или активироваться субстратом. Для аллостериче-ских ферментов кривые насыщения субстратом обычно имеют [c.345]

Простые ферменты. Для большинства ферментов характерна гиперболическая кривая насыщения субстратом. Скорость реакции зависит только от концентраций субстрата и продукта и гиперболически возрастает с повышением концентрации субстрата, т.е. удовлетворяет условиям соотношения Михаэлиса-Ментен. Такие ферменты называют простыми или гиперболическими ферментами (рис. в.9,А, черная кривая). [c.486]

У ОДНИХ ферментов кривая насыщения имеет гиперболическую форму (Л), у других — сигмоидную Б). Концентрацию субстрата, при которой скорость реакции (и) составляет половину 1 п1ах обозначают как Км (в случае гиперболической кривой) или 5о 5 (в случае сигмоидной кривой). Область физиологических концентраций, которые обычно несколько ниже /Сдх или 50 5 ( кажущихся величин сродства фермента к субстрату), заштрихована. [c.20]

Рис. 3. Влияние положительных (-1-) и от-рицате.чьных (—) модуляторов на регуляторные ферменты трех различных типов. А. Кривая насыщения субстратов всегда имеет гиперболическую форму, и модуляторы — как положительные, так и отрицательные —влияют только на Б. Кривые насыщения имеют сигмоидную форму, и модуляторы здесь тоже влияют только на кажущееся сродство к субстрату — ве-

В присутствии L-валина (0,5 мМ) кривая насыщения субстратом приобретала нормальный тип кинетики Михаэлиса — Ментен. Активирующее влияние валина особенно сильно проявлялось при низкой концентрации субстрата (нри 5 мМ L-треонипа). Действие валина конкурентно по отношению к L-изолейцину. Действие L-лейцина на этот фермент аналогично L-валину (Zaitseva, herny hova, 1974). [c.158]

Для описания регуляции аллостерических ферментов были предложены различные модели, однако вряд ли можно выбрать какую-го одну, способную объяснить поведение всех регуляторных ферментов. Поскольку сигмоидный характер кривой насыщения субстратом влечет за собой определенные регуляторные преимущества, любая мутация, приводящая к сигмоидной кривой насыщения, будет иметь тенденцию к закреплению в популяции. Едва ли можно ожидать, что все эти мутации детерминируют один и тот же механизм ингибирования. Поэтому сигмоидность кинетики еще ничего не говорит о механизме ингибирования. [c.108]

Аллостерическая регуляция ферментативной активности. Аллостеричес-кий тип регуляции активности характерен для особой группы ферментов с четвертичной структурой, имеющих регуляторные центры для связывания аллостерических эффекторов (ингибиторов или активаторов). Механизм действия аллостерических эффекторов заключается в изменении конформации активного центра, затрудняющем или облегчающем превращение субстрата. Некоторые ферменты имеют несколько аллостерических центров, чувствительных к различным эффекторам. Роль аллосте-рического эффектора зачастую выполняют метаболиты, гормоны, ионы металлов, коферменты, а иногда и молекулы субстрата. Аллостерические ферменты отличаются от прочих ферментов особой S-образной кривой зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата (рис. 2.9). Такой характер зависимости свидетельствует о том, что активные центры субъединиц функционируют кооперативно, т. е. сродство каждого следующего активного центра к субстрату определяется степенью насыщения предыдущих центров. [c.119]

Для получения информации о кинетике реакции необходимо, чтобы электрохимические реакции медиатора были обратимы и чтобы фермент был насыщен субстратом, т.е. [8] [И]. Одним из способов получения требуемой информации-построение приведенного на рис. 14.3 рабочего графика зависимости отношения кинетического и диффузионно контролируемых токов, iJi , как функции кинетического параметра (к /а) , где а — иFv/ЛГ[23]. Данные для построения графика получают из вольтамперных кривых, аналогичных приведенным на рис. 14.1. Измеряя iJi при различных скоростях развертки, при фиксированной концентрации фермента можно получить ряд значений к(1а. Далее, построив график зависимости к /а от 1/у, можно исключить влияние скорости развертки. Для реакции псевдопервого порядка наклон начального участка этой зависимости равен к[КТ1пР, откуда можно рассчитать константу скорости реакции псевдопервого порядка, не зависящую от скорости развертки. Для оценки константы скорости реакции второго порядка к = Для гомогенной [c.206]

Хотя на все эти вопросы еще нет окончательных ответов, уже известен ряд чрезвычайно интересных фактов. Так, нанример, для проявления активности аспартат—карбамоилтрансферазы из галобактерий необходимы концентрации соли от 3 до 5 М. Кривая насыщения фермента субстратом не имеет S-образной формы, как у Е. oli. Поскольку у негалофильного фермента S-образная кривая, как полагают, отражает положительные кооперативные взаимодействия между двумя каталитическими протомерами, эти данные наводят на мысль, что либо у гало-фильного фермента только один каталитический протомер, либо повышенная кислотность С-протомеров настолько резко изме- [c.134]

Большинство гемоглобинов позвоночных, так же как и регуляторные ферменты, обладает четвертичной структурой (рис. 113). Подобно тому как регуляторные ферменты часто состоят из разнородных (регуляторных и каталитических) полипептидных субъединиц, гемоглобины в большинстве случаев тоже построены из субъединиц двух различных типов. Наиболее обычный гемоглобин взрослого позвоночного представляет собой тетрамер, состоящий из двух а- и двух р-цепей, к каждой из которых присоединен гем (рис. 113). По-видимому, наличие в молекуле разнородных субъединиц существенно для кооперативного характера связывания кислорода (см. кривую для НЬ на рис. 112). У гомотетрамеров кривые насыщения кислородом имеют гиперболическую форму, сходную с формой кривой насыщения миоглобина. Благодаря сложности структуры высшего порядка (т. е. гетеротетрамерии) у гемоглобинов и регуляторных ферментов смогла выработаться высокая регуляторная эффективность. В частности, те и другие белки способны резко изменять свою функциональную активность при незначительных изменениях в концентрации субстрата или газа. У гемоглобинов это выражается в том, что они могут высвобождать большие количества связанного кислорода при крутом градиенте концентрации Ог в тканях. Вместе с тем концентрации свободного кислорода в плазме крови поддерживаются на низком уровне. [c.361]

Кривой простого насыщения субстратом неаллостериче-ского фермента (рис. 3.16. кривая 2). [c.125]

График зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата имеет вид гиперболы, т. е. такой же, как кривая насыщения белка лигандом (рис. 2.17, а). При высокой концентрации субстрата, когда все молекулы фермента находятся в форме Е8 (полное насыщение), скорость реакции становится максимальной (У ). Очевидно, что при полунасыщении (т. е. когда половина молекул фермента находится в форме Е8) скорость реакции равна Какс центрация субстрата, при которой достигается эта скорость, и дает численную величинг) константы Михаэлиса (поэтому константу Михаэлиса называют также концентрацией Михаэлиса). [c.81]

РИС. 6-4. График зависимости u от lg [S] для ферментативной реакции. В соответ-ствии с уравиением (6-44) в присутствии конкурентного ингибитора вся кривая сдви-нется вправо вдоль оси абсцисс, так что для полного насыщения фермента субстратом потребуются более высокие концентрации субстрата. [c.14]

РИС 6-11 Зависимости степени насыщения (у) п доли фермента, находящегося в конформации ( ), от логарифма нормированной концентрации субстрата (а= = [8]//(в5) для гипотетического тетрамерного фермента (п = 4), механизм действия которого следует модели Моно, Уаймена н Шанже [39] Кривые рассчитаны при с = 0,1 и двух значениях кажущейся аллостерической константы = 4 п =10. [c.37]

Для многих ферментов характерна гипфболическая кривая зависимости скорости реакции от концентрации субстрата (рис. 9-4), постепенно приближающаяся к точке, соответствующей насыщению фермента субстратом. Мы уже видели, что такие кривые имеют две основные точки 1) Км-концентрация субстрата, при которой скорость реакции равна половине ее максимальной скорости, и 2) Т ах-максимальная скорость, т.е. предельное значение, к которому приближается скорость реакции при бесконечно большой концентрации субстрата. Михаэлис и Ментен показали, что из гиперболических кривых насьпцения ферментов можно извлечь много дополнительной полезной информации, если перевести их в простую математическую форму, равнение Михаэлиса-Ментен представляет собой алг раиче-ское выражение гиперболической формы таких кривых. Членами этого важнейшего уравнения являются концентрация субстрата 8, начальная скорость Vo, Утах и Км - Уравнение Михаэлиса-Ментен лежит в основе всех кинетических исследований ферментативных реакций, так как [c.233]

Г рафик зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата имеет гиперболический вид — это так называемая кривая Михаэлиса (рис. 2.5, а). При высокой концентрации субстрата, когда все молекулы фермента находятся в составе фермент-субстратного комплекса (полное насыщение), скорость реакции будет максимальной (г ,ах)- При полунасыщении, т. е. когда половина молекул фермента войдет в состав Е8-комплекса, скорость реакции станет равной половине максимальной скорости (0,5гтах)- Концентрация субстрата, при которой достигается данная скорость, и дает значение константы Михаэлиса (поэтому константу Михаэлиса называют также концентрацией Михаэлиса). Решая уравнение Михаэлиса — Ментен относительно Ky получаем следующее выражение [c.106]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология