Механизм с образованием тройного комплекса

МЕХАНИЗМЫ С ОБРАЗОВАНИЕМ ТРОЙНОГО КОМПЛЕКСА [c.135]

Существуют также более сложные формы механизмов с образованием тройного комплекса, изображенные на фиг. 18,//. На этой схеме показана возможность образования тройного комплекса двумя различными путями присоединение В после А и присоединение А после В. Учтено также возможное различие в очередности выделения продуктов реакции в раствор. И наконец, показано образование двух тройных комплексов— одного, состоящего из фермента и двух субстратов, и другого, состоящего из фермента и двух продуктов. Таким образом, эта схема выражает самую общую форму механизма с тройным комплексом, которая упрощается в описанную выше упорядоченную форму, когда суммарная скорость на пути 1—4 значительно превосходит скорость на пути 5—8, а скорость взаимопревращения третичных комплексов превосходит скорость реакции 3 или 4 или их суммарную скорость. [c.138]

Тщательному рассмотрению был подвергнут вопрос о том, при каких условиях механизм с образованием тройного комплекса может давать параллельные графики двойных обратных величин аналогично механизму с замещением фермента [14, 15]. Это могло бы, например, наблюдаться в том случае, если бы необратимость образования комплекса фермента с первым субстратом в механизме с тройным комплексом объяснялась какими-либо иными причинами, а не освобождением фермента от продукта реакции при нулевой концентрации продукта в растворе, как в механизме с замещением фермента. Довольно трудно представить себе обстоятельства, в которых это было бы в принципе затруднительно, и может, конечно, случиться, что имеющиеся данные о начальных скоростях процесса недостаточны для суждения о формальном механизме. Вероятно, в большинстве подобных случаев удобно использовать такие способы построения графиков (uq как функция Vol А или A/vo как функция А), дри которых отношение кажущихся величин Кт и V можно найти по величине отрезков на осях координат, а не по наклону прямых. Слейтер [16] предложил использовать иной метод —вычерчивать зависимость К от К рр, что в случае механизма с замещением фермента дает прямую, [c.141]

Выше несколько раз отмечалось, что кинетическая информация может быть обесценена, если неизвестно, какой субстрат присоединяется к ферменту первым. Чтобы выяснить это, можно использовать два способа изучение ингибирования продуктом реакции и изучение кинетики реакции со смесью субстратов. Суть первого метода иллюстрирует схемы, приведенные на фиг. 17 и 18 они показывают, что как в случае механизма с замещением фермента, так и в случае упорядоченного механизма с образованием тройного комплекса только первый субстрат и последний продукт реакции конкурируют друг с другом. Далее, только в случае механизма с замещением фермента, когда субстраты реагируют с ферментом в районе одного активного центра, первый продукт должен конкурировать с каким-либо субстратом, в данном случае (фиг. 17) со вторым субстратом. По этим соображениям определение начальной скорости процесса в присутствии каждого из продуктов реакций должно быть весьма полезным Ч При планировании таких экспериментов и их интерпретации должны быть получены ответы на следующие три вопроса [c.142]

Второй метод, разработанный Уонгом и Хейнсом [7], основан на использовании смесей субстратов. Рассмотрим, что произойдет, если в случае упорядоченного механизма для субстратов А и В будет использоваться смесь из двух субстратов, родственных А, которые мы назовем А] и Аг. Если А реагирует с ферментом первым, то субстрат В должен будет взаимодействовать с двумя формами фермента (А1Е) и (А2Е).В результате реакция будет иметь второй порядок по В и стандартные графики будут криволинейными, если только случайно не окажется, что А1 и Аг оказывают одинаковое влияние на Кт- Если же А является вторым субстратом и В реагирует со свободным ферментом, порядок реакции возрастать не будет. Таким образом можно выяснить последовательность присоединения субстратов к ферменту. Этот метод не применим в случае механизма с замещением фермента, поскольку при таком механизме оба субстрата не бывают одновременно связаны с ферментом. Следует заметить, что при использовании этого теста для выявления первого субстрата в упорядоченном механизме с образованием тройного комплекса отсутствуют упомянутые выше трудности, [c.143]

Моррисону и Джеймсу [2] принадлежит отличное исследование механизма с образованием тройного комплекса для реакции, катализируемой креатинкиназой. [c.147]

Полученные кинетические данные характерны для механизма с замещением фермента, при котором два субстрата мешают друг другу. Никакой механизм с образованием тройного комплекса — включающий или не включающий конкурентные процессы ингибирования субстратом — не может давать такой кинетики. [c.151]

В гл. IX было рассмотрено два направления использования аналогов субстрата а) для выявления первого реагирующего субстрата в механизме с образованием тройного комплекса б) для выявления кинетически значимых промежуточных комплексов. Третье направление связано со вторым, поскольку количественная обработка тех же данных позволяет найти одну из мономолекулярных констант скорости. [c.163]

Тот же подход можно применить и при анализе реакций, протекающих по механизму с образованием тройного комплекса. В этом случае использование аналогов субстратов позволяет отличить упорядоченный механизм с кинетически значимым тройным комплексом от механизма, в котором кинетически значимого комплекса не образуется (механизм Теорелла — Чанса). [c.165]

Аналогичный механизм с образованием тройного комплекса предложен для реакции полиприсоединения окиси этилена к спиртам [47, 48] и карбоновым кислотам ). [c.193]

В отличие от механизмов с образованием тройного комплекса (ом. рис. 5.1 и 5.2) пред-полагается, что связывающие центры для X и V совпадают или перекрываются, непродуктивные комплексы ЕХ и ЕУ являются, по-видимому, кинетически значимыми только лри высоких концентрациях X и У соответственно и в простых методах анализа механизма часто не принимаются во внимание. [c.107]

Механизм с замещением фермента является одновременно механизмом с упорядоченным присоединением субстратов. Однако это обстоятельство не имеет здесь такого значения, как для механизмов с образованием тройного комплекса, поскольку для механизмов с замещением фермента существует единственно возможный порядок присоединения субстратов и альтернативный вариант с неупорядоченным связыванием субстратов исключен хотя Е часто может связывать X или Y, образующиеся комплексы не способны к каталитическому распаду с образованием GX или GY. / [c.108]

Поскольку все методы дифференциации механизмов, построенные на измерении стационарных скоростей, используют различия в полных уравнениях скорости, целесообразно до обсуждения этих методов кратко рассмотреть уравнения скорости для механизмов различных типов. Уравнение скорости для механизма с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов было выведено в разд. 3.3 в качестве иллюстрации применения метода Кинга—Альтмана. Оно имеет следующий вид [c.114]

Соответствующее уравнение для механизма с образованием тройного комплекса и неупорядоченным связыванием субстрата имеет следующий вид [c.115]

Если реакционная смесь не содержит продуктов реакции, то начальная скорость реакции, которая следует механизму с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов, определяется следующим выражением [c.118]

Для механизмов с образованием тройного комплекса характерно то обстоятельство, что первичные линейные зависимости [c.120]

Рис. 5.5. Вторичные графики для механизмов с образованием тройного комплекса.

В случае механизма с образованием тройного комплекса и неупорядоченным связыванием субстратов для начальной скорости в отсутствие продукта реакции также выполняется уравнение [c.122]

И аналогичный график для механизмов с образованием тройных комплексов (рис.5.5). [c.124]

Выводы, к которым мы пришли в предыдущем разделе, строго говоря, справедливы только при малых концентрациях субстрата, поскольку для всех реальных механизмов двухсубстратных ферментативных реакций по меньшей мере один из четырех реагентов может присоединяться к ошибочным формам фермента. В механизме с замещением фермента субстрат и продукт, в которых отсутствует переносимая группа, обычно присоединяются к ошибочной форме свободного фермента. В механизме с образованием тройного комплекса и неупорядоченным связыванием субстратов субстрат и продукт присоединяются к ошибочному двойному комплексу. В механизме с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов к ошибочному двойному комплексу присоединяются либо второй субстрат, либо первый продукт, и субстратное ингибирование может наблюдаться либо для прямой, либо для обратной реакции (но не для обоих направлений), потому что только один из двух двойных комплексов может выступать в роли ошибочного . [c.124]

В разд. 3.7 при обсуждении механизма с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов рассматривался непродуктивный комплекс ЕВр. Для его учета каждый член для Е в уравнении скорости нужно умножить на + к Ъ к , где к к — константа диссоциации комплекса ЕВр. Уравнение (5.5) примет поэтому следующий вид [c.125]

Рис. 5.7. Влияние ингибирования избытком субстрата В (при на первичные зависимости для механизмов с образованием тройного комплекса

Если можно изучить не только прямую, но и обратную ферментативную реакцию, то обычно имеет смысл провести такие исследования, поскольку они позволяют подтвердить и дополнить данные о механизме реакции, полученные из опытов по изучению прямой реакции. Для каждого из рассмотренных механизмов переноса групп обратная реакция полностью аналогична прямой. Например, опуская в полном уравнении скорости для механизма с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов [в уравнении (5.2)] члены, содержащие а HL Ъ, получаем [c.128]

Приложение этих принципов анализа ингибирования продуктом реакции к механизму с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов [уравнение (5.2)1 показывает, что Р является смешанным ингибитором независимо от того, коцентрация какого субстрата (А или В) меняется в опыте, потому что для обоих субстратов член, содержащий Р, является постоянным , а член, содержащий аЬр, — варьируемым . В то же время д входит в виде сомножителя в произведение Ъхд, произведение же а X д отсутствует, и поэтому Р выступает в роли конкурентного ингибитора, когда в опыте варьируется концентрация А, и в роли смешанного — когда варьируется концентрация В. Дополнительные данные можно получить, рассмотрев обратную реакцию А является смешанным ингибитором по отношению к Р, но конкурентным по отношению к Р, в то время как В является смешанным ингибитором по отношению как к Р, так и к [c.131]

Принципиальную основу метода изотопного обмена проще всего понять, рассмотрев в качестве примера перенос радиоактивного атома (обозначенного звездочкой) от А к Р в механизме с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов [c.134]

В механизме с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов переход радиоактивной метки [c.136]

Этот механизм имеет такой же вид, что и полный механизм (он включает Р и А вместо В и Q соответственно), однако характеризуется более простыми кинетическими свойствами, потому что константы скорости для обеих половиц реакции одинаковы. Описанное свойство механизма с замещением фермента представляет собой его важное качественное отличие от механизмов с образованием тройного комплекса, поскольку для последних обмен отсутствует, пока ферментная система является неполной. Подобный метод дифференциации двух типов механизмов ферментативных реакций использовался и обсуждался в работах 45, 94 ] еще до применения метода изотопного обмена как кинетического метода. [c.138]

Если стадии протонирования не являются равновесными, то для рассматриваемого механизма, представляющего собой простой механизм с образованием тройного комплекса и упорядоченным присоединением субстратов и с водородными ионами в качестве как первого субстрата, так и первого продукта, уравнение скорости имеет еще не очень сложный вид. Так, можно воспользоваться выведенным для подобного механизма уравнением (5.2), изменив соответствующим образом обозначения. Строгий анализ показывает, что зависимость параметра V (так же как и У/Лм) представляется графически колоколообразной кривой. [c.156]

I. Схематическое изображение упорядоченного механизма с образованием тройного комплекса (синонимы —механизм однотактного замещения, механизм дегидрогеназного типа, последовательный механизм) и соответствующие кинетические прямые. Некоторые неустойчивые промежуточные соединения (заключены в скобки) могут быть кинетически незначимыми. //. Общая (неупорядоченная) форма механизма с образованием тройного комплекса, предусматривающая возможность различной последовательности присоединения субстратов к ферменту при образовании комплекса, а также возможность изомернэацаа [c.136]

Примерами такого рода исследований могут служить исследования креатинкиназной реакции (механизм с образованием тройного комплекса) [2] и трансами-назной реакции (механизм с замещением фермента) [3], упоминавшиеся в гл. IX. [c.162]

В гл. VIII было показано, что даже если в растворе имеется один-единственный фермент, но он образует две формы, способные взаимодействовать с варьируемым субстратом, то кинетика реакции, катализируемой этим ферментом, будет нелинейной. Например, нелинейной кинетикой характеризуется двухсубстратный механизм с образованием тройного комплекса,когда порядок присоединения субстратов при образовании комплекса не имеет значения (т. е. если А может реагировать как со свободным Е, так и с комплексом (ЕВ)) и когда еще не достигнуты равновесные условия. При некоторых условиях зависимость Уо от А будет сигмоидной. Таким образом, любое вещество, которое ускоряет разрушение тройного комплекса, может оказаться эффектором , переводя систему из равновесного состояния в неравновесное. [c.235]

Рис. 5.2. Механизм с образованием тройного комплекса и упорядоченным присоединением субстратов к ферменту и упорядоченным отщеплением продуктов для двухсубстратной-двухйродуктной реакции. Прерполагается, что упорядоченный характер связывания субстратов возникает вследствие того, что связывающий центр для второго субстрата формируется только после соответствующего изменения конформации, вызванного связыванием первого субстрата. Непродуктивный комплекс ЕХ является, по-видимому, кинетически значимым только при высоких концентрациях как X, так и V и в простых методах анализа механизма часто не принимается во внимание.

Аналогичным образом механизм Т орепла—Чанса, предложенный первоначально для алкогольдегидрогеназы [142], является частным случаем механизма с образованием тройного комплекса № упорядоченным связыванием субстратов [c.109]

Механизмы с согласованно протекающими стадиями представляют в основном исторический интерес, поскольку в настоящее время обычно удается выявить не учитывающиеся в этих механизмах промежуточные соединения, однако на их примере удобно демонстрировать химическую природу двух типов механизмов-ферментативных реакций, В случае механизмов с образованием тройного комплекса на поверхности молекулы фермента протекает прямая реакция между субстратами, поскольку 1такую-щая группа У замещает уходящую группу X [c.109]

Предложенное Уоыгом и Хейнсом схематическое изображение реакций переноса групп с использованием обозначений X, и С особенно полезно для качественного обсуждения механизмов, проведенного в данном разделе, поскольку оно позволяет наглядно представить каждый выделенный механизм. Однако для количественного описания кинетики действия ферментов подобный подход оказывается непригодным, потому что в нем не проводится четкого разграничения между субстратами и продуктами кроме того, этот подход не позволяет обозначить концентрации реагентов простыми символами. Далее в этой главе мы вернемся поэтому к способу представления реагентов при помощи отдельных букв А, В,. .., Р, р.... В механизмах с образованием тройного комплекса и упорядоченным присоединением субстратов через А и Р обозначаются реагенты, которые связываются со свободным ферментом в механизме с неупорядоченным связыванием субстратов реагенты обозначаются произвольно в механизмах с замещением фермента принимается, что к Е присоединяются А и Р,акЕ — ВиР, хотя направление пути, связывающего Е с Е, выбирается произвольно. Эти правила можно легко обобщить на случай реакций, включающих более двух субстратов или продуктов. [c.111]

Клеланд 130] предложил следующий способ представления механизмов ферментативных реакций различные формы фермента записывают ниже горизонтальной линии, а стрелками обозначают присоединение субстратов и отщепление продуктов. Так, механизм с образованием тройного комплекса и упорядоченным присоединением субстратов и упорядоченным отщеплением продуктов представляется следующим образом [c.112]

Для обозначения неупорядоченных стадий используют развет-нленные линии, как, например, в механизме с образованием тройного комплекса и неунорядоченным связыванием субстратов и пеупорядрченным отщеплением продуктов [c.112]

Клеланд [30] предложил также общую классификацию кинетических механизмов ферментативных реакций. Прежде всего, все двухсубстратные-двухпродуктные реакции названы би-би-реакциями. Механизм би-би-реакций с образованием тройного комплекса и неупорядоченным связыванием субстратов назван просто неупорядоченным би-би-механизмом (random bi bi me hanism),. a механизм с образованием тройного комплекса и упорядочен- [c.112]

Из зтих параметров при изменении Ъ только один параметр — каж — меняется таким же образом, как и в случае механизмов с образованием тройного комплекса. Важным свойством механизма с замещением фермента является постоянство отношения каж/ м.каж ОНО равно V К - ка / м.каж не меняется при изменении Ь, однако в этом случае оно равно VIК. Первичные графики зависимости а/у от а или Ь/у от Ь представляют собой серии прямых, пересекающихся в одной точке, лежащей на оси а(и или Ь/у (рис.5.6). Такйм образом, за исключением довольно редкого случая, когда /С м между первичными графиками, соответствующими механизмам с замещением фермента и механизмам с образованием тройного комплекса, существует четкое различие (сравните рис.5.6 и 5.4). [c.123]

Нетрудно понять, почему величина Т иаж/ м.каж не зависит от концентрации того субстрата, концентрация которого в опыте не меняется. Достаточно всшомнить (см. разд.2.3), что величина VIКм. представляет собой константу скорости псевдопервого порядка для ферментативной реакции при очень малых концентрациях субстрата. При а- 0 скорость образования Е становится настолько малой, что В реагирует с этой формой с такой скоростью, с какой она образуется (при условии, что концентрация самого реагента В не стремится к нулю). Поскольку в начальный момент времени стадии отщепления обоих субстратов можно рассматривать как необратимые, изменение концентрации В в этих условиях может не оказывать никакого влияния на скорость полной реакции. Иными словами, величина У 1Км.,кяж не должна зависеть от Ъ. По тем же соображениям в опытах, когда варьируется Ь, величина Укаж/ м.каж не должна зависеть от а. Напротив, в механизме с образованием тройного комплекса и упорядоченным связыванием субстратов две стадии связывания субстратов не отделены друг от друга необратимой стадией. Поэтому, какой бы малой ни была а, скорость стадии ЕА В ЕАВ по-прежнему будет зависеть от Ъ, и какой бы малой ни была Ь, скорость этой стадии продолжает зависеть от концентрации комплекса ЕА, которая в свою очередь зависит от а. Аналогичные рассуждения применимы к механизму с образованием тройного комплекса и неупорядоченным связыванием субстратов. [c.124]

Для механизма с образованием тройного комплекса и неупорядоченным связыванием субстратов при условии достаточно быстрого установления равновесия концентрация комплекса Ер в отсутствие Р равна нулю. Поскольку субстрат В не может связываться с формой, которая отсутствует, для обсуждаемого механизма субстратное ингибирование не обнаруживается до тех нор, пока не добавлен продукт р. Если же допущение о быстро устанавливающемся равновесии не выполняется, то нет никаких оснований полагать, что субстратное ингибирование будет отсутствовать. Однако с уверенностью сказать, каков будет характер субстратного ингибирования, довольно трудно, поскольку уравнение скорости имеет весьма сложный вид. Комплекс ЕВр в этой ситуации не является тупиковым (хотя некоторые исследователи свободно пользуются этим термином), потому что он может образоваться либо из ЕВ, либо из Ер и не должен обязательно находиться в равновесии с тем или иньш двойным комплексом. [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология