Двухтактное замещение

МЕХАНИЗМЫ ОДНОТАКТНОГО И ДВУХТАКТНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ [c.121]

Расширив и обобщив методы, использованные для установления этого формального механизма, Кошланд [4] создал основу для различения механизмов, названных им однотактным и двухтактным замещением. По существу это различие между механизмами, предусматривающими образование тройного комплекса фермента с исходными субстратами, и механизмами, основанными на образовании замещенной формы фермента [c.121]

В качестве промежуточного соединения (таков, в частности, механизм действия фосфорилазы сахарозы). В механизме первого типа, или механизме однотактного замещения, субстраты связываются на ферменте в необходимой близости друг от друга что обеспечивает возможность реакции между ними (фиг. 18). Таким образом, происходит одна реакция — однотактное замещение. Механизм двухтактного замещения, или образования замещенной формы фермента, предусматривает, напротив, сначала взаимодействие фермента с одним из субстратов с образованием замещенной формы фермента и одного из продуктов реакции. Далее замещенная форма фермента принимает участие во второй реакции замещения с другим субстратом, что приводит к регенерации фермента и образованию второго конечного продукта реакции. [c.122]

Критерии экспериментального различения механизмов одно- и двухтактного замещения обсуждались очень широко. Как впервые установил Кошланд, для этого в принципе могут быть использованы метод изотопного обмена и изучение специфичности, принятые при -изучении фосфорилазы сахарозы, а также изучение инверсии или сохранения оптической конфигурации субстрата, если его асимметрический центр утрачивается при ферментативной реакции. [c.122]

Механизмы однотактного и двухтактного замещения 123 [c.123]

Вообще говоря, такие наблюдения можно рассматривать как хорошие дополнительные данные, помогающие установить, протекает ли данная реакция по механизму одно- или двухтактного замещения. Поскольку любая информация о форме каталитического механизма имеет неоценимое значение для выбора направления, дальнейших исследований, полученные при таком подходе результаты существенно повысили интерес к механизмам ферментативного катализа и стимулировали работу в этом направлении. [c.123]

Из результатов первого эксперимента было рассчитано, что < к+2. Аналогичным образом из результатов второго эксперимента следовало, что А 2 < 10 й+1. Таким образом, чтобы соответствовать этим данным, скорости гидролиза в присутствии фермента при данных условиях- и предположению о механизме двухтактного замещения, суммарная константа равновесия должна быть очень большой [c.126]

Ключом к пониманию этих свойств является тот факт, что первый продукт реакции отделяется от фермента раньше, чем к нему присоединится второй субстрат, т. е. что мы имеем дело с механизмом двухтактного замещения. Именно благодаря этому реакции первого и второго субстратов разобщены и в начале процесса, когда продукт реакции отсутствует, как те, так и другие практически необратимы. Эта начальная необратимость реакций очень важна, так как вследствие этого удается [c.130]

Из этих соображений следует, что описанную выше кинетику реакций, протекающих по механизму двухтактного замещения, можно понять как чисто интуитивно, так и на основании анализа характеристического уравнения скорости реакции. Мы надеемся, что нам удастся рассмотреть механизм однотактного замещения на той же основе. Сначала, однако, убедимся в том, что уравнение (34) действительно отражает данный формальный механизм. Для этого одного случая (ре потому, что мы всерьез сомневаемся в правильности уравнения, а для того, чтобы читатель лучше понял суть дела) мы [c.132]

Отправляясь от механизма двухтактного замещения, представленного на фиг. 17, мы можем выразить начальную скорость реакции в виде [c.133]

А. Механизмы двухтактного замещения [c.265]

Механизм с замещением фермента Кошланд назвал механизмом двухтактного замещения, поскольку за первоначальным замещением X атакующей группой В, принадлежащей молекуле фермента, следует замещение В вторым субстратом, Y [c.110]

Изучение стереохимии ферментативных реакций является полезным методом исследования их механизмов, дополняющим рассмотренные ниже кинетические методы. Однако совсем не обязательно кинетические методы и методы изучения стереохимии реакции должны давать совпадающие результаты, поскольку в-реакциях однотактного замещения может иметь место сохранение конфигурации (в случае атаки с тыла), а реакции двухтактного замещения могут протекать через стадию образования тройного комплекса, если первая уходящая группа (X) остается связанной ферментом вплоть до второго замещения. Подобная ситуация может реализоваться в том случае, когда группа X остается присоединенной к кислой группе А до тех пор, пока основная группа В не образует ионной связи с А [c.111]

Механизм типа пинг-понг (механизм с замещением фермента, или механизм двухтактного замещения) [c.127]

Выводы, к которым мы пришли Б гл. II— IV, по большей части строго приложимы только к односубстратным реакциям. Для таких реакций формальные стороны механизма (т. е. последовательность реакций, изображаемая, скажем, так, как на стр. 43) вполне ясны и легко поддаются анализу. Но, к сожалению, почти во всех ферментативных реакциях участвуют по меньшей мере два субстрата Ч До недавнего времени это препятствовало однозначному кинетическому анализу механизма ферментативных реакций. Однако предложение Кошланда классифицировать трансферазные реакции на основе представления об однотактном и двухтактном замещении (аналогично ЗМг и ЗЫг-механизмам органических реакций) дало возможность начать плодотворное обсуждение формальных [c.119]

После того как было выяснено, что константа скорости реакции расщепления S—S-связи в тиосульфате является лимитирующим фактором, ограничивающим максимальную скорость всего процесса, появилась возможность решить вопрос о вероятном участии сильной нуклеофильной группировки фермента в этой реакций. Этот вопрос возник в связи с весьма значительным выигрышем в энтропии, который давала ферментативная реакция по сравнению с некатализированной реакцией тиосульфата с цианидом. Механизм двухтактного замещения благоприятствует реакции между двумя одноименно заряженными ионами, поскольку в этом случае заряд первого субстрата уходит в раствор вместе с продуктом реакции до того, как происходит реакция со вторым субстратом. Для реакции тиосульфата с цианидом этот электростатический энтропийный фактор сам по себе дает разницу в свободной энергии активации около 6 ккал/моль. Помимо того-, замена бимолекулярной реакции на мономолекулярную на стадии, лимитирующей общую скорость, должна снижать AG на 1,4— 2,4 ккал/моль за счет вклада неэлектростатической энтропии, определяющегося либо в соответствии с гипотезой о повышении концентрации до 10 AI (стр. 102), либо в соответствии с представлением об энтрЬпийном факторе отбора , равном 8 э. е. Если учесть небольшой дополнительный вклад строгой ориентации тиосульфат-иона в комплексе, то общий выигрыш энтропии будет весьма близок к величине общего изменения ДС. Если бы все перечисленные составляющие выигрыша энтропии могли быть реализованы, то для расщепления связи в субстрате с помощью нуклеофильной группировки фермента такой же силы, как цианид, было бы достаточно небольшого электрофильного смещения альтернативно реакция могла бы проходить с очень слабым нуклеофилом, но тогда должно было бы существовать сильное электрофильное влияние, например со стороны иона металла, связанного с ферментом. [c.208]

Было установлено, что многие ферменты обнаруживают свойства, согласующиеся с механизмом двухтактного замещения, в том числе высокий каталитический эффект в соответствующей реакции обмена и сохранение оптической конфигурации в продукте реакции. В то же время многие реакции переноса не обнаруживают таких свойств в продукте реакции происходит обращение конфигурации и не наблюдается обмена в отсутствие одного из субстратов. Так, например, реакция фосфорилазы мальтозы [6] являет собой полный контраст реакции фосфорилазы сахарозы. Для этого фермента в отсутствие акцептора сахара не наблюдается обмена фосфата ни с а-, ни с р-глюкозо-1-фосфатами, а при фосфоролизе мальтозы (а-глюкозилглюкозид) образуется р-глюкозо-1-фосфат, т. е. происходит полное обращение конфигурации. Эти наблюдения свидетельствуют в пользу механизма однотактного замещения [6]. [c.123]

Необходимость проявления должной осторожности при интерпретации данных, полученных методом изотопного обмена, иллюстрирует работа Сёрбо [9], который нашел, что сульфит (ЗОз ) может служить акцепторным субстратом для атома серы, переносимого от тиосульфата (520з ) при каталитическом действии ро-данезы. Это наблюдение можно было трактовать как свидетельство в пользу механизма двухтактного замещения, формально аналогичного механизму действия фосфорилазы сахарозы [c.124]

Из всего сказанного следует, что особенно в тех случаях, когда невозможно использовать конфигурационные критерии, обнаружение реакции обмена (даже с высокой специфичностью для акцепторного субстрата) еще не позволяет сделать окончательный вывод о формальном механизме процесса. Доказательство того, что в основе механизма действия роданезы действительно лежит двухтактное замещение, потребовало дальнейшей экспериментальной работы. [c.125]

Помимо указанной выше неопределенности в интерпретации положительных результатов исследования реакций обмена, объяснение отрицательных результатов также вызывает известные трудности. Действительно, если обмен не происходит, то из одного этого наблюдения нельзя сделать никакого вывода, поскольку наблюдению обмена могло помешать наступление равновесия в первой реакции двухтактного замещения . Однако в некоторых случаях такого рода исследование реакций обмена для прямого и обратного направления процесса может все же привести к определенному заключению о механизме. Например, Кошланд [11] нашел, что, во-первых, обмена между мечеными аденозином и аденило-вой кислотой в присутствии З -нуклеотидазы не происходит и, во-вторых, этот фермент не способен катализировать изотопный обмен между неорганическим фосфатом и водой. Предположение о том, что здесь действует механизм двухтактного замещения, прекрасно объясняет эти результаты [c.126]

По-видимому, самым убедительным способом доказательства механизма двухтактного замещения является выделение замещенной формы фермента из реакционной смеси в условиях, соответствующих протеканию ферментативной реакции, однако в отсутствие второго субстрата. Если удается это осуществить и показать, что выделенный белок содержит группировку субстрата, подлежащую переносу, но не остаточную группировку донорного субстрата, доказательство Может считаться достаточно строгим. Если, помимо того, можно показать, что выделенное промежуточное производное фермента достаточно быстро реагирует с соответствующим вторым субстратом, образуя второй продукт, и, возможно, с первым продуктом, образуя исходный субстрат, доказательство может считаться полным. Все это настолько ясно, что не требует дальнейших разъяснений. Этот метод, однако, применим, далеко не всегда, так как не всегда удается найти заместитель, который давал бы с ферментом продукт, достаточно стабильный для целей выделения. Тем не менее в литературе описано несколько примеров промежуточных производных ферментов, отвечающих всем этим критериям ацил-а-химо-. трипсин [12], серусодержащая роданеза [13, 14] и КоА-трансфераза [15, 16]. [c.127]

Для того чтобы облегчить читателю знакомство с литературой в этой области, заметим, что промежуточное соединение в механизме двухтактного замещения, содержащее фермент, соединенны с переносимой группировкой первого субстрата, имеет несколько разных названий — замещенная форма фермента, фермент-субстратное соединение (ке комплекс ), ковалентный фермент-субстратный про-межутояный продукт. [c.129]

Фиг. 17. Схематическое изображение механизма с замещением фермента (синонимы — механизм двухтактного замещения, механизм трансаминазного типа, механизм типа пинг-понг ) и соответствующие кинетические прямые.

Кинетическое разобщение обусловливается тем, что механизм осложняется какой-то побочной реакцией — либо отщеплением продукта реакции от фермента при нулевой концентрации продукта в растворе, либо присоединением субстрата, присртствующего в насыщающей концентрации. Это разобщение имеет тот же смысл, что и разобщение двух половин процесса в механизме двухтактного замещения, обусловленное отщеплением первого продукта от фермента- [c.143]

Нат и Райдон [8] также исследовали корреляцию V и Кт для -глюкозидазы с константой Гаммета а для заместителей, используя в качестве субстратов производные фенил-р-О-глюкозида. В этой работе, хотя она была выполнена с неочищенным ферментным препаратом и весьма наивна с точки зрения современной кинетики, были получены корреляции, свидетельствующие о возможности электрофильного смещения под влиянием одной из группировок фермента, облегчающего нуклеофильную атаку. Но, как и в случае холинэстё-разы, нуклеофильным агентом здесь служит также одна из группировок фермента а не гидроксильный ион, как предполагалось. Сейчас известно, что механизм действия обоих этих ферментов относится к типу механизмов двухтактного замещения (в качестве промежуточных соединений образуются замещенные формы фермента). [c.194]

Кинетическим доказательством механизма двухтактного замещения фермента мы считаем параллельность прямых на графиках двойных обратных величин. Можете ли Вы привести качественные аргументы в пользу обязательности такой формы графика Следует ли из них, что такие графики должны быть получены для обоих субстратов, и объясняют ли они причину этого явления При бесконкурентном ингибировании (предполагается, что оно возникает вследствие взаимодействия ингибитора с (ЕА), но не с Е и А порознь) и при ошибочной ориентации субстрата графики двойных обратных лвеличин также имеют вид прямых, параллельных прямым для нормальной системы. Как можно было бы объяснить это явление на основе Ваших аргументов [c.259]

Специальными экспериментами, проведенными И. В. Скирдовым (ВНИИ ВОДГЕО), было показано, что влияние концентрации субстрата на скорость процесса биологической очистки может быть описано уравнением Михаэлиса — Ментен. Влияние дозы ила на скорость биологической очистки лучше описывается уравнением Н. Д. Иерусалимского (с учетом ингибирования процесса продуктами метаболизма). Совместное влияние концентрации субстрата и растворенного кислорода в очищаемой воде удовлетворительно описывается уравнением бисубстратной реакции, протекающей по механизму двухтактного замещения. Математическая модель процесса биологической очистки в аэротенках, предложенная И. В. Скирдовым, включает систему кинетических уравнений, которыми описаны следующие явления сорбции субстрата активным илом (по уравнению Ленгмюра), скорости роста биомассы с учетом влияния концентрации кислорода и микроорганизмов, скорости образования продуктов окисления, скорости потребления субстрата на поддержание жизнедеятельности (энергетический обмен), скорости отмирания бактерий, скорости образования автолизата и скорости образования инертной части биомассы ила. [c.173]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология