Ферменты реакции с участием двух субстратов

В большинстве реакций, катализируемых ферментами, принимает участие несколько субстратов и несколько продуктов, что не соответствует простой модели один субстрат — один продукт , описываемой уравнениями (6.33) — (6.35). Поскольку в реакциях, катализируемых ферментами, необходимо связывание компонентов химической реакции на поверхности белкового катализатора, при анализе реакции, включающей два субстрата А II В п два продукта Р и Q, возникает несколько интересных возможностей. Общее уравнение реакции имеет вид [c.354]

Механизмы метаболических процессов очень напоминают механизмы реакций, проводимых в лабораторных условиях, с тем отличием, что если в лаборатории часто работают прн повышенных температурах и давлении, с безводными (часто ядовитыми) растворителями, с сильными кислотами и основаниями и с нетипичными для природы реагентами, то метаболические процессы протекают при весьма умеренных условиях в разбавленных водных растворах в интервале температур от 20 до 40 °С при pH от 6 до 8 и с участием чрезвычайно эффективных катализаторов — ферментов. Можно сказать, что каждая ступень метаболического процесса катализируется специфическим ферментом. Ферменты представляют собой вещества белковой природы их каталитическое действие оказывает влияние не на положение равновесия реакции, а на ее скорость, которая очень сильно увеличивается — часто на несколько порядков по сравнению со скоростью реакции, проводимой в лабораторных условиях. В состав некоторых ферментов входят коферменты, имеющие небелковый характер. Подвергающийся превращению субстрат сначала связывается с активным центром фермента, поблизости от которого расположен кофер-мент. При этом реагирующая группа субстрата и кофермент так сориентированы в пространстве, что реакция между ними протекает практически мгновенно. Затем прореагировавший субстрат отделяется от активного центра фермента, а измененный кофермент регенерируется под действием другого субстрата. Если в ферменте нет кофермента, то два субстрата непосредственно взаимодействуют в активном центре. [c.180]

Приведенная схема синтеза соединения, сопряженного с гидролизом АТР, неточна в том отношении, что рассмотренные синтетические процессы проходят с участием ферментов, а общий процесс, протекающий в щели белковой глобулы, часто не удается разделить на два независимых процесса — активации субстрата путем переноса на него определенной группы и взаимодействия активированного субстрата со вторым партнером. Однако эти схемы правильно передают три основные особенности сопряженных процессов биосинтеза перенос свободной энергии в форме обменной реакции АТР с субстратом, необходимость сохранения макроэргической связи в результате переноса той или иной группы на субстрат и фактическую роль АТР как эффективного водоотнимающего средства для реакций, протекающих в водной фазе. [c.149]

Применяя метод изотопного обмена в ферментативной кинетике, делают два важных допущения. Эти допущения, как правило, выполняются, и часто их выполнимость просто подразумевается, однако во избежание недоразумений целесообразно еще раз четко сформулировать их. Первое допущение состоит в том, что реакция, протекающая с участием радиоактивных субстратов, имеет тот же механизм, что и нормальная реакция, и характеризуется теми же константами скорости. Иными словами, предполагается, что изотопные эффекты пренебрежимо малы. Это допущение в большинстве случаев выполняется, если радиоактивным атомом не является тритий. Однако если атом трития не участвует непосредственно в реакции и в связывании субстрата ферментом, то и в этом случае изотопными эффектами можно, по-видимому, пренебречь. Второе допущение состоит в том, что концентрации всех радиоактивных форм пренебрежимо малы по сравнению с концентрациями немеченых форм. Это допущение очень важно, поскольку оно позволяет существенно упростить анализ данных, обеспечить же его выполнимость не составляет труда. [c.134]

Ионы металлов в белках и ферментах выполняют ряд каталитических и структурных функций. Их роль в биокатализе подтверждается тем, что примерно треть известных в биохимии ферментов активна только в присутствии ионов металлов [1]. О структурной роли ионов металлов в биологических системах свидетельствует существование многочисленных ферментов, в которых ионы металла непосредственно не участвуют в каталитическом акте, но оказываются необходимыми для выполнения этими ферментами их биохимической функции. Таким образом, ионы металлов в белках и ферментах можно условно подразделить на два класса химические и структурные металлы. Химические металлы — те, которые принимают непосредственное участие в биохимической реакции, например в окислительно-восстановительных реакциях пер-оксидаз и ферредоксинов или в связывании кислорода гемоглобином. Структурные металлы либо стабилизируют конформацию фермента, необходимую для выполнения его биологической функции, как, например, кальций(П) в термолизине, либо косвенно промотируют катализ, обеспечивая необходимую ориентацию субстратов или каталитических групп белка, например магний(И) в фосфоглюкомутазе. [c.11]

Ферментативные реакции с участием двух субстратов обычно включают перенос атома или функциональной группы от одного субстрата к другому. Такие реакции могут протекать по двум различным механизмам (рис. 9-5). В реакциях первого типа, называемьгх реакциями единичного замещения, два субстрата А и В связываются с ферментом Е либо специфическим, либо случайным образом с образованием комплекса ЕАВ, который затем распадается на продукты С и D. Второй класс двухсубстратных реакций составляют реакции, протекающие по механизму двойного замещения (механизм типа пинг-понг ). В этих реакциях [c.238]

Афанасьев показал в ряде работ, что уравнение (5.22) описывает большой экспериментальный материал и является более обобщающим, чем уравнение Михаэлиса. Пасынскнй считает, что вместо двух молекул фермента в реакции могут принимать участие два участка активного центра одной и той же молекулы фермента. При этом уравнение (5.22) сохраняет свою силу, так как символ может означать как число молекул, так и число участков активного центра, входящих в активный комплекс. Тем не менее при описании кинетики ферментативных реакций в настоящее время пользуются в основном простыми уравнениями с одним субстратом (одним активным центром). [c.227]

Биораспознающий компонент биосенсора—это белок, макромолекула или комплекс со специфической поверхностью или внутренними распознающими центрами, необходимый для распознавания определяемого вещества. Компонент обусловливает селективность по отношению к определяемому веществу и передает сигнал на преобразователь. Тип реакции, катализируемой фермен> том, определяет выбор преобразователя. Определяемое вещество, а значит, и доступньк методы преобразования обусловливают природу биораспознающего компонента. Рассмотрим два примера, в которых фермент используют для создания сенсора на субстрат этого фермента. На схеме 7.8-1 ферментативная реакция включает перенос злектрона таким образом, для определения холестерина можно использовать в качестве преобразователя амперометрический электрохимический сенсор. Схема 7.8-2 включает изменение [Н+1 следовательно, контроль превращения ацетилхолина возможен с помощью рН-электрода или рН-чувствительного красителя в оптическом приборе. Другие ферменты можно использовать в случае реакций гидролиза, этерификации, расщепления и т. д. определяемое вещество обычно является субстратом фермента. (Как можно провести анализ, если вы не смогли найти подходящую ферментативную реакцию с участием определяемого вещества, ио знаете, что оно является иигибитором ферментативной реакции ) [c.519]

Синтез (регенерация) АТР осуществляется в основном с помощью трех процессов фотосинтетического фосфорилирования (разд. 12.2), окислительного фосфорилирования (фосфорилирование в дыхательной цепи, разд. 7.4) и фосфорилирования на уровне субстрата (разд. 7.2.1). Два первых процесса сходны между собой в том, что АТР образуется в них при участии АТР-синтазы. Субстратное фосфорилирование может происходить при различных реакциях промежуточного метаболизма. В обмене углеводов важнейшие реакции, приводящие к регенерации АТР, катализируются фосфоглицераткиназой, пируваткиназой и аце таткиназой. Бактерии и дрожжи, сбраживающие сахара, располагают лишь тем АТР, который образуется с помощью этих ферментов. Во всех таких процессах фосфорилирования (за редкими исключениями) акцептором фосфата служит аденозиндифосфат (ADP). Аденозинмонофос- [c.223]

Картина механизма ксантиноксидазной активности, которая вырисовывается главным образом по результатам опытов, проведенных методом ЗПР, состоит в том, что фермент содержит два независимых каталитических центра. Молибден образует центр, связывающий восстановительные субстраты, и в процессе ферментативной реакции Мо(У1) восстанавливается до Мо(У) и до Мо (IV). Электрон переносится на конечный электронодонорный флавиновый центр непосредственно или при участии железосерусодержащего фрагмента. Хотя флавин является основным центром, связывающим кислород — физиологический конечный акцептор электронов, иные акцепторы электронов могут присоединяться и в других [c.284]

В иммуноанализе на основе ферментных каналов используют два фермента, катализирующих последовательные реакции, причем продукт реакции с участием первого фермента служит субстратом для второго (рис. 10-1). Эффективность катализа сопряженных реакций максимальна, когда молекулы обоих ферментов находятся в непосредственной близости на поверхности твердых частиц или в составе молекулярных агрегатов (Mosba h, Mattiason, 1970). В этом случае благодаря высокой локальной концентрации промежуточного продукта второй фермент работает с большим числом оборотов. Мы использовали пару ферментов, составленную из глюкозооксидазы и пероксидазы. [c.131]

Рассмотренные теоретические модели важны для разработки биосенсоров, поскольку они позволяют выделить ряд подходов к обеспечению оптимальных условий для катализа любой заданной реакции [4]. Элбери и Хиллман [4] выделяют два различных подхода соответственно для случаев S/ " и LS/ . В случае протекания реакции на межфазной границе (S/ ") для того, чтобы модифицированный электрод обладал заметными каталитическими свойствами, значение / j (константа скорости гомогенной медиаторной реакции второго порядка) должно быть больше 10" дм -моль -с . В этих условиях реакция протекает на границе слой/раствор, и поэтому толщина слоя не имеет значения. На практике же, чем толще слой, тем более вероятно, что транспорт электронов через него будет затруднен, так что разумно использовать монослойный электрод. С другой стороны, при протекании реакции в слое (LS/ ) толщина последнего имеет большое значение. В идеале толщина слоя должна равняться толщине реакционной зоны Zl, а /с2 должна быть больше 10 дм -моль с Ч Неудивительно, что в данном случае требуется значение / j меньше, чем в предыдущем, поскольку теперь в реакции принимают участие значительно большее число каталитических центров. Однако для реализации этого преимущества коэффициент диффузии субстрата в слое должен быть достаточно велик (Dy 10" см с ). Это в свою очередь предполагает довольно открытую, пористую структуру слоя, что серьезно осложняет разработку слоистых электродов для катализа биоэлектрохимических редокс-реакций, особенно с участием больших молекул, например редокс-ферментов. [c.180]

Гораздо труднее различить субстраты в реакциях, протекающих с участием аминоацил-тРНК—синтетаз — ферментов, которые должны с высокой точностью выбрать нужную аминокислоту. Два примера такого рода — конкуренция между валином и изолейцином за активный центр изолейцил-тРНК—синтетазы и между треонином и валином за активный центр ва-лил-тРНК—синтетазы (рис. 11.1). [c.329]

В активном центре бактериального фермента, полученного в кристаллической форме из раствора сульфата аммония, выявлены два центра связывания сульфат-ионов (рис. 12.1) [60]. Разумную с точки зрения химии и стереохимии схему реакции можно построить, предположив, что один из этих двух центров представляет собой центр связывания фосфатного остатка субстрата, а другой — центр связывания фосфатного остатка, принимающего участие в реакции деацилировання (12.16). Когда 3-фосфат образует водородные связи с гидроксильной группой Thr-179, положительно заряженной боковой цепью Arg-231 и 2 -гидроксильной группой рибозного кольца, присоединенного к никотинамиду NAD+, альдегидная группа субстрата может образовывать с остатком ys-149 полутиоацеталь (рис. 12.1). Затем гидроксильная группа субстрата в положении С-2 может образовать водородную связь с Ser-148, а гидроксильная группа [c.358]