Нестационарная кинетика ферментативных реакций

Более детальную информацию о механизме ферментативной реакции с участием ряда промежуточных соединений дает изучение процесса в нестационарном режиме. Именно поэтому теоретические и экспериментальные методы исследования нестационарной кинетики ферментативных реакций получили в последнее время существенное развитие. [c.175]

Кинетическое описание ферментативных реакций в нестационарном режиме связано с определенными математическими трудностями. Например, для анализа реакции, протекающей по схеме Михаэлиса — Ментен (схема 5.1), необходимо решить систему дифференциальных и алгебраических уравнений (5.2)—(5.5). Формально-кинетический анализ ферментативных реакций развивается как по пути использования численных методов интегрирования систем дифференциальных уравнений, так и по пути использования аналитических методов. Аналитическое решение имеет определенные преимущества. Поэтому важно указать, что аналитическое решение системы дифференциальных и алгебраических уравнений может быть существенно упрощено, если при использовании определенных условий систему можно трансформировать в линейную систему уравнений. Развитие методов нестационарной кинетики ферментативных реакций идет именно по этому пути. [c.175]

Нестационарная кинетика ферментативных реакций при переменной концентрации субстрата [c.175]

НЕСТАЦИОНАРНАЯ КИНЕТИКА ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИИ [c.186]

Нестационарная кинетика ферментативных реакций. Лабильные промежуточные соединения в механизме катализа. Методы быстрой кинетики [c.138]

В некоторых случаях нестационарную кинетику ферментативных реакций с целью выявления и изучения промежуточных соединений, принимающих участие в ферментативной реакции, удобно исследовать в условиях, при которых концентрация субстрата является переменной величиной и в процессе реакции происходит полное расходование субстрата. Для механизма реакции с участием одного промежуточного соединения [c.165]

Нестационарная кинетика ферментативных реакций. [c.710]

Наука о ферментативном катализе (как и наука о любых химических реакциях) имеет две стороны — это представления о механизме и формальное описание его кинетических (или термодинамических) закономерностей. В первой части книги рассмотрен именно первый (механистический) аспект проблемы вторая часть посвящена формальной (практической) кинетике ферментативных реакций. При этом раздельно проведен кинетический анализ реакций, протекающих в нестационарных условиях (гл. V) и в стационарном режиме (гл. VI). [c.4]

Наиболее полную информацию о кинетике ферментативных реакций дает изучение их протекания в нестационарном режиме (см. гл. V). Исследование стационарной кинетики ферментативных процессов имеет ограниченное значение для понимания многостадийного механизма действия ферментов. Это связано прежде всего с тем,что в общем случае невозможно однозначно приписать экспериментально определяемые значения констант скоростей индивидуальным химическим стадиям (см. 1 гл. V и VI). Тем не менее кинетические параметры типа = = У/(Е](,и Кт.каж, которые, следуют из основного уравнения стационарной кинетики — из уравнения Михаэлиса (6.8), как показал Альберти с сотр. [1], позволяют оценить нижний предел константы скорости любой индивидуальной стадии ферментативной реакции [типа (6.9) или даже более сложного обратимого процесса (5.16)]. [c.268]

Если нестационарный режим протекания реакции может выходить на стационарный режим, продолжительность которого зависит от начальной концентрации субстрата, то в таком случае кинетику ферментативных реакций рассматривают в предстационарном режиме. [c.109]

Вторая часть книги посвящена кинетическим закономерностям ферментативных реакций. В теоретическом и методическом плане рассматривается ряд подходов как нестационарной, так и стационарной кинетики, наиболее полезных для выяснения механизма действия ферментов и топографии их активных центров. [c.2]

Превращение субстрата под действием фермента проходит обычно через ряд короткоживущих промежуточных соединений, изучение реакционной способности которых помогает выяснить механизм ферментативного катализа. К настоящему времени рав работаны такие методы, которые позволяют определять значения констант скоростей промежуточных стадий ферментативных реакций при изучении кинетики их протекания в стационарном режиме (см. гл. 7). Однако наиболее прямую и надежную информацию о кинетике промежуточных стадий можно получить, изучая ферментативные реакции в нестационарном режиме их протекания (с применением методов изучения быстрых реакций в растворах). [c.186]

Один метод стационарной кинетики не позволяет исследовать механизм ферментативной реакции достаточно полно. Ограничение связано главным образом с тем, что измерение стационарной скорости превращения субстрата в продукт не дает информации о су-шествовании нескольких промежуточных форм фермента или о времени их жизни. Кроме того, стационарные условия обычно достигаются при (Е) (S) при этом концентрация различных форм фермента настолько мала, что их не удается зарегистрировать. Положение может быть исправлено постановкой экспериментов в условиях, где концентрации субстрата и фермента близки, или использованием устройств для быстрого смешивания, позволяющих смешивать растворы фермента и субстрата за время - 10 с. Однако многие элементарные стадии катализа протекают быстрее, чем в течение 10 с, и поэтому эти быстрые стадии не удается зарегистрировать. Кроме того, как мы уже отмечали, в нестационарных условиях при использовании близких концентраций субстрата и фермента уравнения скорости становятся настолько сложными, что для их решения приходится прибегать к специальным и очень трудоемким методам. [c.58]

Все перечисленные в 2.1—2.3 механизмы ферментативных реакций основаны не только на теоретических уравнениях, но и на экспериментальном изучении этих реакций. Поэтому 2.4-2.5 посвящены специфическим методам изучения ферментативных реакций. Специфика данных методов заключается в потенциальной возможности определения числа промежуточных соединений в механизме ферментативного катализа. В 2.4 приведены нестационарные методы ферментной кинетики. Показано, что методы нестационарной кинетики позволяют определить число промежуточных соединений в ферментом катализе. В данном параграфе также описаны методы определения кинетических параметров ферментативных реакций с помощью нестационарной кинетики. В 2.5 освещены методы релаксационной кинетики, имеющие большое значение в изучении, в частности, механизмов химических реакций. Релаксационные методы основаны на изучении закономерностей протекания ферментативных реакций после быстрого выведения этих реакций из состояния равновесия. [c.332]

Какую информацию о механизме ферментативной реакции позволяют полу>шть методы нестационарной кинетики Приведите примеры. 2. Какие методы нестационарной кинетики вы знаете 3. Как определяются кинетические параметры методами нестационарной кинетики 4. Каким образом было доказано сушествовапие ацилфермента в катализе а-химотрипсииом и другими сериновыми протеазами 5. Напишите основные уравнения нестационарной кинетики многостадийной ферментной реакции. 6. Преимушества и недостатки струевых методов. 7. Напишите основные уравнения нестационарной кинетики ферментативных реакций при переменной концентрации субстрата. Как определяются кинетические параметры в этом случае [c.171]

Ацилферменты в механизме катаЛйза сериновыми протеазами (139). Определение кинетических параметров (147). Структура и реакционная способность ацилферментных производных а-химотрипсина (150). Молекулярная модель катализа а-химотрипсином (158). Предстационарная кинетика многостадийной ферментативной реакции (159). Экспериментальные методы исследования нестационарной кинетики (162). Нестационарная кинетика ферментативных реакций при переменной концентрации субстрата. Кинетические закономерности реакции с участием одного промежуточного соединения (165). Каталаза и пероксидаза (170). [c.710]

Так как система уравнений (9.2) содержит члены второго порядка i[E]- [S] и fe (n+i)[E] [Р], она нелинейна и получить аналитическое решение данной системы при произвольных соотношениях констант скоростей реакций и концентраций реагентов не представляется возможным. Решения подобных систем уравнений могут быть найдены или путем численного интегрирования на цифровых вычислительных машинах [1] или моделированием на аналоговых вычислительных машинах [2]. Однако в некоторых частных случаях систему уравнений (9.2) можно превратить в линейную систему, которая может иметь аналитическое решение. В настоящее время при анализе кинетики ферментативных реакций, протекающих в нестационарном режиме, наибольшее развитие получили два подхода, основанные на предпосылках, упрощающих кинетическое рассмотрение [c.187]

Исследование кинетики ферментативных реакций в стационарном режиме — один из наиболее распространенных способов изучения механизма действия ферментов. При исследовании реальных ферментативных систем условие стационарности выполняется лишь приблизительно. Например, если механизм реакции включает несколько промежуточных соединений, то кинетика в строгом смысле не может быть стационарной, т. е. ни в какой момент времени не может быть достигнуто условие г бр = = Грасп- Более детальную информацию о механизме ферментативной реакции с участием ряда промежуточных соединений дает изучение процесса в нестационарном режиме. Именно поэтому в последнее время исследо- [c.108]

Другой важный результат был получен методами нестационарной кинетики — это константы скоростей весьма быстрой бимолекулярной стадии образования промежуточного фермент-субстратного комплекса (табл. 34). Можно было бк думать, согласно (7.2), что эти значения гораздо больше величины, которую дает оценка их нижнего предела. Однако из табл. 34 видно, что наиболее распространенные значения кх = 10 — 10 М" -с и, следовательно, они того же порядка, что и величины Кт.каж, опрбделяющие общую скорость ферментативной реакции (см. табл. 33). [c.269]

В полиферментных системах, примером которых является цел-люлазная (см. схему 117), установление стационарного состояния по отдельным компонентам обычно происходит в двух совершенно различных временных масштабах. Первым устанавливается стационарное состояние по фермент-субстратным комплексам (на схеме 117 не показано), когда скорости их образования и распада значительно превосходят разницу между этими скоростями (здесь и далее рассматривается кинетика при избытке субстрата по сравнению с концентрациями ферментов в системе). Как правило, данное условие начинает выполняться уже в начальный период реакции (в секундном диапазоне или еще быстрее), когда система в целом еще нестационарна по промежуточным метаболитам. Переход всей полиферментной системы в стационарное состояние, в котором концентрации промежуточных метаболитов практически не меняются во времени (точнее, когда скорости их образования и распада значительно превосходят разницу между этими скоростями), происходит обычно достаточно медленно (нередко стационарное состояние вообще не достигается), для большинства изученных целлюлолитических реакций в реальных условиях в течение нескольких часов [24—26]. Это позволяет считать при анализе предстационарной кинетики полиферментных систем, что стационарное состояние по фермент-субстратным комплексам устанавливается практически мгновенно и что образование и распад промежуточных метаболитов происходит в соответствии с обычным уравнением Михаэлиса — Ментен. Тогда в условиях превраи ения исходного субстрата на небольшую глубину, принимая гомогенное распределение ферментов и субстратов в целлюлазной системе и считая превращения практически необратимыми, кинетику ферментативного гидролиза целлюлозы (см. схему 117) описывает следующая система дифференциальных уравнений [c.125]

Анализ кинетических схем может быть существенно упрощен за счет применения теории графов. Данный подход был предложен М.В. Волькенщтейном во второй половине 60-х гг. и развит в работах Б.Н. Гольдщтейна, Е. Кинга, К.А. Альтмана, Х.Дж. Фромма и др. В настоящее время разработаны методы теории графов как для анализа стационарной скорости ферментативной реакции, так и для анализа нестационарной кинетики. В настоящей книге ограничимся рассмотрением применением теории графов только для анализа стационарной скорости ферментативной реакции. [c.93]