Термодинамика ферментативного катализа

Термодинамика ферментативного катализа. Известно, что ферменты ускоряют реакции, увеличивая их константы скорости. Обычно рассмотрение этого эффекта проводят в рамках теории переходного состояния, или активированного комплекса (рис. XIV. ). Считают, что реагенты, находящиеся исходно в основном состоянии, образуют комплекс, который активируется с образованием переходного состояния. Этому состоянию соответствует максимум на кривой изменения энергии реагентов вдоль координаты реакции. Продукты реакции возникают при движении вдоль координаты реакции из переходного состояния. В теории активированного комплекса предполагают что существует термодинамическое равновесие между переходным и основным состояниями, которому соответствует константа равновесия, равная отношению концентраций активных комплексов и исходных реагентов Тогда по разности свободных энергий этих состояний можно найти концентрацию переходного комплекса, а затем скорость реакции путем умножения этой концентрации на константу скорости его распада. [c.419]

Так как ферментативный катализ приводит к снижению энергии активации, то следует хотя бы кратко остановиться на основных положениях термодинамики и кинетики ферментативных реакций. [c.18]

Я начну с релаксационной концепции ферментативного катализа. Первое указание на отклонение каталитического акта ферментативной реакции от классической термодинамики и классической кинетики было, по-видимому, высказано в 1971 году [34]. Было показано, что применение основных постулатов Аррениуса и Эйринга к большинству ферментативных процессов может привести к бессмысленным значениям активационных параметров. Функционирование фермента больше похоже на работу механической конструкции, чем на обычную каталитическую химическую реакцию. Феноменологическая самосогласованная релаксационная теория ферментативного катализа была предложена в 1972 году [35,36]. Принципиальная идея релаксационной концепции заключается не просто в том, что конформационная [c.67]

Березин И. В., Мартинек К-. Кинетика и термодинамика ферментативного катализа, ЖВХО им. Менделеева, 16, 411 (1971). [c.424]

Наряду с процессами распада, гидролитическими процессами в живой клетке всегда происходят и процессы синтеза. Следовательно, можно предполагать, что в клетке имеются, кроме гидролитических ферментов, и ферменты синтетические. Но они найдены не были. В дальнейшем, когда был изучен механизм ферментативного катализа, оказалось, что в определенных условиях один и тот же фермент может катализировать или процессы сннтеза, или процессы гидролиза. Это отвечает требованиям термодинамики, иначе ферменты могли бы смещать химическое равновесие. Таким образом, состояние фермента внутри клетки определяет направленность его действия.-Исследования школы академика А. Н. Баха показали, что ферменты, участвующие в процессах синтеза, более тесно связаны с протоплазмой клетки, чем гидролизующие. [c.524]

Ферментативный катализ. Наиболее удивительными катализаторами являются ферменты, катализирующие бесчисленные реакции в живых организмах. В соответствии с термодинамикой большинство органических веществ можно превратить в продукты, обладающие более низкой свободной энергией. Находящиеся в живой клетке ферменты определяют, какие из этих реакций и с какой скоростью будут осуществляться. Все известные ферменты являются белками, т. е. полимерами, состоящими из аминокислот и имеющими определенную пространственную структуру полипептидных цепей. Сами ферменты имеют молекулярные веса порядка 15 000, но некоторые из них, по-видимому, связаны с более сложными структурами клетки. В настоящее время около 150 ферментов выделено в кристаллической форме. Некоторые из этих ферментов обладают высокой специфичностью и катализируют только одну реакцию другие катализируют большое число реакций данного типа (например,гидролиз эфиров). Ряду ферментов для проявления каталитического действия требуется присутствие определенных ионов металлов или коферментов, т. е. соединений, которые в ходе каталитического цикла попеременно окисляются и восстанавливаются. [c.364]

Современная биология широко использует физическую химию. Все процессы в живом организме связаны с превращением вещества и энергии, а именно эти превращения изучает физическая химия. Основоположник отечественной физиологии И. М. Сеченов писал Физиолог — это физико-химик, имеющий дело с явлениями в животных организмах . Ту же мысль высказал позднее другой выдающийся физиолог — И. П. Павлов ...клетка в некотором отношении похожа на физико-химичес-кую лабораторию. Понятно, что там надо ждать и всех тех явлений, которые бывают при физико-химических процессах . Для иллюстрации справедливости этих высказываний достаточно перечислить некоторые актуальные проблемы современной биологии, решение которых основано на применении законов физической химии термодинамика и энергетика биопроцессов, осмотические явления и мембранные равновесия, окислительно-восстановительные процессы и редокс-потенциалы в физиологических средах, кинетика биологических процессов, ферментативный катализ и т. д. [c.8]

Систематизированный таким образом научный материал позволит читателю ознакомиться с успехами химии на каждом ее этапе — от истоков в древней натурфилософии до новейших достижений последней четверти текущего столетия. Это придает настоящему изданию действенный методологический характер. Чтобы правильно оценить нынешнее состояние химических знаний и предвидеть перспективы нашей науки, мы должны хорошо знать прошлое, отчетливо представлять себе дальнейшие пути научно-технического прогресса. Для того чтобы знать, что будет, надо знать, что было. Настоящее издание вносит весомый вклад и в решение этой, более общей, задачи. Выяснение тенденций развития химии осуществляется здесь посредством анализа взаимосвязей науки и производства, которые, как это с очевидностью следует из хронологии событий, усиливаются при переходе от ранних этапов истории химии к современности. Длительный период раздельного существования химических ремесел, с одной стороны, и натурфилософских толкований химизма, с другой — сменяется периодом формирования научной химии, явившейся уже в трудах Пруста и Бертолле, Дэви и Берцелиуса, Гей-Люссака и Тенара фундаментом становления также и химической технологии как науки. С появлением же структурной химии, открытием Менделеевым периодического закона, а в особенности с возникновением химической термодинамики и кинетики, происходит все более тесное сближение химии и химической технологии, обусловившее создание высокопроизводительных процессов получения самых разнообразных продуктов. Материал справочника показывает, что в исследованиях сегодняшнего дня — особенно тех, которые относятся к металлокомилекс-ному и ферментативному катализу, плазмохимии, кинетике неравновесных и нестационарных процессов, математическому моделированию технологических процессов,— все отчетливее просматриваются контуры химии и химической технологии грядущего столетия. [c.3]

В трехтомном нзланин, написанном учеными США, на самом современном уровне изложены основные прел-ставлення о биологических макромолекулах и методах исследования их структуры и функций. В третьем томе приведены материалы по термодинамике и кинетике аэаимодействня биополимеров друг с другом и с низкомолекулярными лигандами, основам ферментативного катализа, регуляции биологической активности биополимеров, кои-формационным превращениям нуклеиновых кислот и белков, а также по динамике мембранных структур. Кинга написана ясно и четко, на очень высоком научном уровне. [c.4]

Значительную часть своего обзора, автор посвящает общей теории катализа нуклеофильных реакций производных карбоновых кислот, без которой нельзя понять механизм ферментативного действия. Здесь автор кри- ) тйчески анализирует больщой фактический материал по межмолекулярному и внутримолекулярному кислотному, нуклеофильному и электрофильно-нуклеофильному 5 катализу, кинетике и термодинамике реакций у карбо- пильного атома углерода и рассматривает другие во- I просы. Этот анализ показывает, что каталитическое действие может проявляться как на стадии образова-ния, так и на стадии расщепления промежуточного тетраэдрического продукта присоединения, возникающего при 5к2-реакциях производных карбоновых кислот. [c.6]