Субстраты, активная форма комплексах

Подобные типы ингибирования конечным продуктом и активирования первым продуктом свойственны аллостерическим (регуляторным) ферментам, когда эффектор, модулятор, структурно отличаясь от субстрата, связывается в особом (аллостерическом) центре молекулы фермента, пространственно удаленном от активного центра. Следует, однако, иметь в виду, что модуляторами аллостерических ферментов могут быть как активаторы, так и ингибиторы. Часто оказывается, что сам субстрат оказывает активирующий эффект. Ферменты, для которых и субстрат, и модулятор представлены идентичными структурами, носят название гомотропных в отличие от гетеротропных ферментов, для которых модулятор имеет отличную от субстрата структуру. Взаимопревращение активного и неактивного аллостерических ферментов в упрощенной форме, а также конформационные изменения, наблюдаемые при присоединении субстрата и эффекторов, представлены на рис. 4.25. Присоединение отрицательного эффектора к аллостерическому центру вызывает значительные изменения конфигурации активного центра молекулы фермента, в результате чего фермент теряет сродство к своему субстрату (образование неактивного комплекса). [c.156]

Можно, однако, сделать вывод, что в присутствии белка увеличиваются константы 35 и 53, но не константы кц или 43. С известной степенью уверенности мы заключаем также, что у белка имеется, кроме основного активного центра (комплекса железа), еще один дополнительный центр, который также играет существенную роль в катализе, и что белок повышает константу 53 путем стабилизации субстрата в его анионной форме (НО2 и т.п), т. е. термодинамическим, а не кинетическим путем. [c.227]

При выборе субстрата необходимо знать окислительно-восстановительные потенциалы субстрата, окислителя и катализатора. Оценивая значения потенциала, следует учитывать, что активной формой катализаторов-металлов часто являются их комплексы. Окислительновосстановительный потенциал комплексов металла с органическими лигандами вследствие поляризующего действия лигандов существенно отличается от потенциалов, характерных для аква-или гидроксокомплексов металла в той же степени окисления. Потенциал комплексов повышается также при замене воды растворителем с меньшей основностью, что может быть одной из причин увеличения скорости реакции в присутствии органических растворителей [76]. [c.49]

Оптимальное значение pH среды для каталитической реакции иногда определяется условиями образования комплексов катализатора с анионной формой субстрата, т. е. зависит от рКа органического реагента. Например, область pH, в которой наблюдается увеличение каталитической активности Со в реакциях окисления производных пирокатехина, совпадает с интервалом pH = 9— 12, в котором происходит отщепление протона от субстратов, способствующее образованию комплекса с Со. [c.50]

Наконец мы подошли к вопросу о структуре эстеразного центра. Предположения о его строении основаны на анализе зависимости скорости гидролиза или угнетения от pH [12]. Для всех нейтральных субстратов характер зависимости от pH аналогичен. Ранее высказанные положения можно свести к следующему АН+ и В являются активными формами, а А и ВН+ — неактивными, т. е. АН+В — активный комплекс, а АН+ВН+ или АВ — неактивный [c.34]

Молекула фермента обычно представляет собой клубок из больших белковых цепей — глобулу. На поверхности глобулы или в особом углублении располагается сравнительно небольшой по размерам участок — активный центр, который выполняет две функции распознавание и катализ. Распознавание субстрата — веш ества, на которое способен воздействовать данный фермент, — осуш ествляется за счет точного соответствия между формами и размерами молекулы субстрата и активного центра, как у ключа в замке. Благодаря такому соответствию многие ферменты проявляют высокую специфичность — способность катализировать превращение только одного вещества. Подошедшая из раствора к глобуле фермента молекула субстрата связывается и ориентируется ферментом таким образом, чтобы активный центр мог осуществлять превращение субстрата. Эффективность, т. е. большая ускоряющая способность фермента объясняется тем, что фермент и субстрат образуют активированный комплекс с небольшой энергией активации. Благодаря этому скорости ферментативных реакций в 10 —10 раз [c.26]

Индуцированное соответствие обеспечивает контроль и специфичность ферментативной реакции, однако оно не включает непосредственного использования связывающих сил для уменьшения активационного барьера реакции. Равновесия и соответствующие свободные энергии этого механизма представлены схемой (3), в которой Е — неактивная форма свободного фермента Е З — модифицированный активный фермент, связанный с субстратом. Поскольку Е — энергетически предпочтительная форма свободного фермента (свободный фермент каталитически неактивен) и Е З — каталитически активная форма фермент-субстратного комплекса, силы связывания фермента и субстрата должны являться движущей силой энергетически неблагоприятного превращения Е в Е. Наблюдаемая энергия связывания субстрата (с образованием Е З) должна уменьшиться на эквивалентную величину. [c.229]

Полагают, что эти ионы заставляют молекулы фермента или субстрата принять форму, способствующую образованию фермент-субстратного комплекса. Тем самым увеличиваются шансы на то, что фермент и субстрат действительно прореагируют друг с другом, а следовательно, возрастает и скорость реакции, катализируемой данным ферментом. Так, например, активность амилазы слюны повышается в присутствии хло-рид-ионов. [c.165]

В основу схемы положен механизм синхронного бифункционального кислотно-основного катализа. Согласно этой схеме, кислород серина в активной форме фермента I, который благодаря влиянию азота имидазольной группы обладает свойствами нуклеофильного агента, атакует карбонильную группу субстрата II. Возникший при этом нестойкий промежуточный фермент-субстратный комплекс III стабилизуется водородной связью между карбонильным кислородом субстрата и имидазольным [c.237]

Вопрос о наименьшем молекулярном весе активной формы нативного фермента до сих пор не нашел разрешения. Исследования КФ, активированной путем фосфорилирования [3,6], органическими растворителями [60], не дали ответа. Оказывает ли действие белковый субстрат ФБ на четвертичную структуру КФ, пока тоже не ясно. Хотя, если учесть, что между ФБ и КФ обнаружено образование комплекса с м. в. 750 000, то как будто такое влияние [c.57]

Неконкурентное ингибирование, при к-ром И. присоединяется к активному ферменту или комплексу фермента с субстратом с образованием каталитически неактивной формы [c.221]

Следовательно, формаль1го переход сахаридного остатка у расщепляемой связи от конформации кресла к конформации полукресла в переходном состоянии реакции может привести к ускорению ферментативного превращения в 10 —Ю раз [90]. Несколько позже эти данные и расчеты серьезно пересматривались [89], и было показано, что лактонная концевая группа (153) связывается с участком D активного центра лизоцима лишь в 30 раз более эффективно, чем обычный N-ацетилглюкозаминный остаток. При этом карбонильный атом кислорода лактонной группы образует дополнительную водородную связь с остатком Asp 52 лизоцима и тем самым может вносить дополнительный вклад в связывание с активным центром тем самым достоверность данных о необычно эффективном взаимодействии лактона с лизоцимом становится вообще неопределенной [89]. Однако в любом случае, взаимодействует ли лактон с ферментом прочно или нет, не имеет никакого отношения к напряжению или деформации субстрата в активном центре лизоцима. Даже если лактон и является аналогом цереходного состояния в катализе лизоцимом, опыты по его связыванию с ферментом не могут дать никакого ответа на то, в какой форме — искаженной или обычной (стабильной) — субстрат находится в комплексе Михаэлиса с ферментом. Таким образом, по эффективности связывания лактонов с лизоцимом нельзя судить о деформациях в активном центре. [c.167]

Обнаруженный факт не противоречит высказанному в начале главы утверждению о том, что энантиомеры имеют идентичные спектры, поскольку две оптически активные формы растворителя— (-j-)SOL или (—)SOL — могут образовывать диа-стереомерные комплексы d-X/(+)S0L и l-X/(+)SOL или D-X/(—)SOL и L-X/(—)S0L [комплексы за счет межмолекулярного взаимодействия между растворителем (SOL) и растворен-БЫм веществом d, l-X], которые дают различные спектры. Величина расщепления зависит от асимметрии, или хиральности, растворителя, а также от степени ассоциации между субстратом и растворителем, а следовательно, от температуры. Так, для /-кокаина (128) различие резонансных частот для протона На составляет 0,14 м. д., если спектры измеряют при 20 °С в 30 %-ных (по объему) растворах (- -)- и (—)-1-фенилэтанола в сероуглероде. При —40 °С наблюдаемая разность составляет [c.216]

Обратимая часть изменений около оптимальной pH почти несомненно обусловлена изменениями количеств и активностей различных ионных форм фермента, субстрата и комплекса с ферментом. Большую часть результатов можно объяснить на основании изменений количества присутствующих фермента и комплекса. Объяснение результатов исследования в этой области было впервые предложено Михаэлисом и Давидсоном [56]. Они предположили, что могут существовать три формы фермента и что только одна из этих форм активна, причем она соединяется с субстратом, образуя промежуточный комплекс. Все три формы аналогичны неионизированной двухосновной кислоте, например дикарбоновой кислоте А(С00Н)2, и ее одно- и дважды ионизированным формам [c.131]

Гидролиз пирофосфатов, катализируемый ионами металлов и их хелатами, может служить наглядным примером подобного активирования. Хофштеттер и Мартелл 131 установили, что особенно высокую каталитическую активность проявляют соединения металлов, в которых металл обладает высоким положительным зарядом, такие, как цирконий(1У), уран(У1) или молибден(У1). Однако при pH 6,3 и температуре 70° С катализаторы подвергаются гидролизу с образованием неактивных малорастворимых гидроксо-соединений. Каталитический эффект в этих условиях проявляет только незначительная доля катализатора, не связанная в подобные гидроксо-комплексы. Катализатор можно удержать в растворе в форме комплексов с определенными лигандами. Если катализатор и в таком виде способен реагировать с субстратом, то такие лиганды проявляют активирующее действие в каталитическом процессе. [c.16]

Ферменты-это белки, катализирующие строго определенные химические реакции. Они связываются с молекулой субстрата, в результате чего образуется промежуточный фермент-субстратный комплекс, который затем распадается на свободный фермент и продукт реакции. При повьппении концентрации субстрата 8 и постоянной концентрации фермента Е каталитическая активность последнего будет повьппаться до тех пор, пока не достигнет характерной для данного фермента максимальной скорости imax при которой практически весь фермент находится в форме комплекса Е8 и, следовательно, насьпцен субстратом. Такая зависимость между концентрацией субстрата и скоростью ферментативной реакции описывается гиперболича кой кривой. Концентрация субстрата, при которой скорость реакции составляет половину величины Р пах, получила название константы Михаэлиса-Ментен (Км). Эта константа является характеристикой каталитического действия фермента применительно к какому-то определенному субстрату. Уравнение Михаэлиса-Ментен [c.267]

Назимок и сотрудники на основе исследований комплексооб-разования солей кобальта и марганца с бромистым натрием в 98%-ной уксусной кислоте, а также спектральных исследований Со—Мп—Вг-катализатора в процессе окисления л-ксилола предположили, что активной формой катализатора, проявляющей максимальный синергетический эффект в изученных условиях, является биядерный комплекс. Последний содержит кобальт, марганец и бром, а в качестве лигандов исходные, промежуточные и конечные продукты реакции. В случае окисления алкилбензолов с заместителями в орго-положении конечные продукты окисления являются основными лигандами [9, 118]. Наиболее активные комплексы формируются в реакционной среде при соотношении Е)[М +] [М.2+], равном 0,4—0,8 и общем содержании кобальта в 2—8 раз больше марганца. Лимитирующей стадией в цикле валентных превращений Со—Мп—Вг-катализатора являются реакции взаимодействия биядерных комплексов с альдегидами, активность которых зависит не только от состава и строения субстрата, но и от того, с каким металлом и в какой валентной форме связан бром в комплексе. [c.42]

В работах Л. А. Николаева п сотр. (И. П. Борщенский, А. П. (]ычеп, Г. Д. Корпусова и др.), начатых в 1946 г. ]310], показано, как изменяется каталитическая активность иона при переходе от простого (гидратированного) к комплексному [311—313]. В середине 40-х годов систематических исследований активности комплексов не проводилось. Однако это представляло интерес в связи с тем, что ионы переходных металлов в биологических системах, как правило, действуют в форме комплексных соединений (гемы, хлорофилл, В12 и т. п.). В этом смысле комплексы, активные в той или иной реакции, можно было рассматривать как модели активных групп металлсодержащих ферментов. Исследование было начато с простых соединений — аминных комплексов меди — в реакции разложения перекиси водорода. Было показано, что аммиакат меди почти в 1 ООО ООО раз активнее, чем гидратированный ион меди в водном растворе. Варьируя природу лиганда, используя различные амины и другие вещества, удалось выявить ряд закономерностей, характерных для действия комплексов вообще. Были обнаружены признаки активного комплексного катализатора. Координационное число не должно соответствовать насыщению координационной сферы (практически не должно равняться 6) — в комплексе должны оставаться свободные места , занимаемые субстратом реакции. Комплекс должен содержать донорные группы (активны аминные комплексы, но не активны соединения, содержащие вместо азота кислород). [c.135]

Функциональная единица синтеза жирных кислот состоит из половины одного мономера, взаимодействующей с комплементарной половиной второго мономера. Следовательно, на синтаз-ном комплексе одновременно синтезируются две жирные кислоты. Активной является только димерная форма комплекса. Перенос субстрата от фермента к ферменту происходит при участии АПБ, При участии трансацилазы остатки малонила переносятся на центральную SH-rpynny, а ацетила — на периферическую. Кетоацилсинтаза переносит ацетильный остаток с периферической SH-группы на остаток малонила. Это реакция конденсации. [c.222]

Специфичность, которую проявляет фермент в отношении субстрата как при образовании комплекса, так и при каталитическом химическом превращении, обусловлена существованием на поверхности фермента специфического участка. Этот участок фермента называется его активным центром. Исходя из размера молекулы субстрата, которая узнается активным центром, например молекулы лактозы, можно подсчитать, что активный центр соответствует участку примерно в400А . Таким образом, активный центр составляет лишь небольшую часть всей поверхности фермента. Многие ферменты, особенно те, которые состоят из одной лишь полипептидной цепи, обладают только одним активным центром. Однако молекула р-галактозидазы имеет четыре активных центра — по одному на каждую из четырех идентичных полипептидных цепей, участвующих в образовании ее четвертичной структуры. Подробная молекулярная картина активного центра была получена впервые в 1964 г., когда был проведен рентгеноструктурный анализ третичной структуры кристаллического фермент-субстратного комплекса. Полученные результаты показали, что субстрат располагается в небольшом углублении на поверхности фермента и окружен примерно 20 аминокислотами полипептидной цепи. Именно эта группа аминокислот и входит в состав активного центра, а боковые цепи этих аминокислот образуют с субстратом слабые химические связи. Сродство фермента к субстрату отражает образование этих связей. Следует, однако, отметить, что аминокислоты, составляющие активный центр, расположены на полипептидной цепи отнюдь не рядом. Наоборот, они очень отдалены друг от друга в первичной структуре и сближаются только в результате образующих третичную структуру искривлений полипептидной цепи. Таким образом, наличие активного центра —это следствие трехмерной конформации фермента. Специфическое узнавание субстрата активным центром обусловлено природой и точным пространственным положением боковых цепей, составляющих активный центр аминокислот. Аминокислоты, входящие в состав активного центра, образуют приемник , форма которого хорошо приспособлена к идеальному субстрату и обеспечивает возможность образования слабых химических связей между ферментом и субстратом. [c.105]

Во второй категории имеет место тот случай, когда комбинация металла с белком меняет свойства последнего. Если металл объединяется с белковой молекулой, то следует ожидать, что общий заряд комплекса будет отличаться от заряда, первоначально присущего белку. Такое изменение заряда может непосредственно влиять чисто электростатическим путем на сродство фермента к субстрату. Электростатический эффект может проявляться и иначе. Известно, например, что кривые титрования белков заметно изменяются после их связывания с металлами. В результате связывания группы, определяющие каталитическук> активность, могут иметь кривые диссоциации, заметно сдвинутые вдоль шкалы pH. Электростатический эффект связанного в комплекс металла может влиять на равновесие между мономерной и димерной формами ферментов (2Ф Фг). Если, например, Ф заряжен отрицательно, то комбинация с катионом должна способствовать образованию Фг. Если Фг — энзиматически активная форма, то присутствие металла должно увеличивать активность. [c.38]

Для простоты изложения можно принять, что вклад в свободную энергию фиксированного комплекса, обусловленный взаимодействием реагирующего фрагмента молекулы субстрата с белком, равен нулю. Следовательно, здесь еще не происходит стабилизации активной формы субстрата. Это происходит на следующей стадии образования продуктивного комплекса (E S ). Стабилизация активной формы субстрату может происходить как за счет образования новых связей реагирующего Фрагмента с группами белка, так и благодаря топохимическому соот-ветс уш этого фрагмента аитивнсО фо мы субстрата активному центру бежа. а "п L-VE Я лиз"ции гктивной формы заключается t способности фермента даек- [c.374]

Пероксидаза совместно с низкомолекулярными антиоксидантами (токоферолы, строфантин, дигоксин, кверцетин, аскорбиновая кислота и др.) входит в состав антиоксидантной системы живых организмов, регулирующих действие активных форм кислорода. Поэтому нами были изучены реакции совместного пероксидазного окисления некоторых антиоксидантов (дигоксин, кверцетин и аскорбиновая кислота) с о-дианизидином [Рогожин, Верхотуров, 1998в]. Показано, что антиоксиданты могут ингибировать пероксидазное окисление быстро окисляемого субстрата, катализируемое пероксидазой хрена. Дигоксин, связываясь с фермент-субстратным комплексом в котором присутствует стабильный полуокисленный продукт о-дианизидина, ингибировал пероксидазу по антиконкурентному типу в реакциях индивидуального и совместного с ферроцианидом окисления о-дианизидина при всех изученных значениях pH (рис. 24). Проявляя антиоксидантные свойства, дигоксин подавлял реакции свободнорадикального окисления о-дианизидина. Причем сродство ингибитора к ферментсубстратному комплексу в реакциях совместного окисления было в 5—6 раз выше, чем в реакциях индивидуального окисления о-дианизидина и зависело от pH (табл. 9). [c.79]

Некоторые молекулы фермента оказываются занятыми ингибитором (I) и не участвуют в реакции превращения субстрата следовательно, скорость образования продукта снижается. Если повышать концентрацию субстрата, то доля комплекса Е8 увеличивается, а комплекса Е1 уменьшается субстрат и ингибитор конкурируют за активный центр фермента. Это пример коньсурентного ингибирования. При достаточно высокой концентрации субстрата весь фермент будет в форме комплекса Е8 и скорость реакции будет максимальной, несмотря на присутствие ингибитора. [c.86]

Ферменты, использующие кислород в качестве субстрата, являются основным источником активных форм кислорода. В составе фермент-субстратного комплекса образуются промежуточные продукты неполного восстановления. Эти продукты, в основном, быстро подвергаются дальнейшим превращениям, оставаясь связанными с ферментом, но возможна их некоторая утечка в окружающий раствор. Пероксвд водорода образуется в реакциях, катализируемых оксидазами, а также в реакции дисмутации супероксидного иона. Значительная часть активных форм [c.453]

Использование известных почвообразующих технологий в условиях нарушенных горными работами земель Подмосковного бассейна малоэффективно и затруднено тем, что подлежащие рекультивации участки сложены вскрышными породами, содержащими до 10% серы при кислой реакции почвогрунтов (pH = 2,5-2,6). В Подмосковном бассейне, вследствие особенностей технологии открытого способа добычи угля, существуют участки, где отсутствуют запасы предварительно снятого и за-складированного почвенно-растительного слоя для восстановления плодородия нарущенных земель. Для такого рода участков необходимы разработки экологически и экономически выгодного способа восстановления земель. В качестве такового предложен для проверки способ, основанный на применении комплекса активных штаммов почвенных микроорганизмов, мобилизующих потенциальное плодородие отработанного субстрата и способствующих накоплению в нем органического вещества и элементов питания в доступной для высших растений форме. [c.165]

Для объяснения этих фактов активный центр химотрипсина представляют обычно (в развитие идей школы Нимэнна [55, 64]) состоящим из участков, комплементарных по отношению к отдельным фрагментам молекулы специфического субстрата [7, 59, 65]. Движущая сила сорбции фрагмента К на ферменте — это гидрофобное взаимодействие. Фактически образование комплекса фермент — субстрат обусловлено тем, что боковая гидрофобная субстратная группа подвергается термодинамически выгодной экстракции из воды в органическую среду белка (см. 4—6 этой главы). Молекулярная модель активного центра была предложена Блоу с сотр. [66] на основании результатов рентгеноструктурного анализа кристаллического химотрипсина (см. рис. 9). Размеры гидрофобной полости в районе активного центра составляют (10—12) х(5,5—6,5)Х(3,5—4) А. Эти размеры достаточны, чтобы вместить боковую цепь триптофана или тирозина, но вместе с тем форма полости делает возможной только лишь одну, строго определенную ориентацию плоскости ароматического кольца. [c.134]

Рассмотренные выще механизмы способны описывать многие сложные эффекты, и кинетическое уравнение может иметь очень сложную форму. Но в общем случае концентрация [ЕЗ] не может возрастать быстрее, чем растет [3]. Однако при некоторых экспериментальных условиях субстраты или ингибиторы оказывают большее влияние на концентрацию комплекса. Другими словами, получаются 3-образные кривые типа кривой связывания кислорода гемоглобином (разд. 7.13). В особенности это относится к ферментам, играющим важную роль в регулировании обмена веществ. Подобные кооперативные эффекты встречаются в случае ферментов с несколькими активными центрами, поскольку кооперативный эффект подразумевает возрастание сродства второго активного центра к субстрату, когда первый центр занят. Как и в случае гемоглобина, взаимодействия такого типа сопровождаются структурными изменениями. Согласно модели Моно — Шанжо — Ваймана, фермент с несколькими активными центрами может находиться по крайней мере в двух состояниях. Это, вероятно, слишком упрощенная картина, но два является минимальным числом состояний, необходимым для объяснения наблюдаемых эффектов. Предполагается, что в обоих состояниях конформации всех субъединиц одинаковы. Воздействующая на систему молекула (эффектор), которая может быть молекулой субстрата, смещает равновесие в сторону одного или другого из этих двух состояний. Если эффектор смещает равновесие в направлении увеличения скорости реакции, то такой эффектор называется активатором. Если же его действие приводит к снижению скорости реакции, то он называется ингибитором. Как и в случае гемоглобина, воздействие усиливается тем, что одна молекула эффектора оказывает влияние на несколько каталити-21 [c.323]

Смотреть страницы где упоминается термин Субстраты, активная форма комплексах: [c.483] [c.496] [c.148] [c.44] [c.496] [c.213] [c.214] [c.187] [c.295] [c.51] [c.167] [c.515] [c.112] [c.352] [c.197] [c.296] [c.112] [c.197] [c.686] [c.264] [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология