Проблемы ферментативной кинетики

Проблемы ферментативной кинетики [c.5]

Проблема последовательного и параллельного образования фермент-субстратного комплекса. Одна из наиболее старых проблем ферментативной кинетики — это разграничение механизмов последовательного [c.189]

Стационарная скорость ферментативной реакции при наличии среди всех стадий одной, существенно более медленной, чем все остальные, определяется именно этой, наиболее медленной стадией. При соизмеримых скоростях отдельных стадий стационарная скорость всей реакции определяется соотношением констант скорости всех ступеней реакций. При этом, чем сложнее механизм реакции, тем это соотношение оказывается сложнее. Ввиду того, что одна из самых важных задач ферментативной кинетики — изучение механизма отдельных стадий реакции, перед исследователями возникает необходимость вычисления кинетических констант этих стадий. Эта проблема, к сожалению, пока может быть решена достаточно точно лишь для относительно простых по механизму реакций. В случаях сложных процессов стационарная кинетика может дать лишь приближенные решения. Однако и эти приближенные решения позво- [c.36]

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]

Довольно сложной проблемой в изучении кинетики трехстадийных ферментативных реакций является определение значений индивидуальных констант 2, 3 и К (схема 7.1). Как видно из уравнения (7.4), кинетический анализ трехстадийной реакции в стационарном режиме ее протекания не позволяет в общем случае раздельно определять значения индивидуальных констант. Однако в ряде случаев значения кг, кз и Кз можно определить путем селективного воздействия каких-либо эффекторов на отдельные стадии (ацилирования или деацилирования) стационарной ферментативной реакции. [c.145]

В настоящей главе рассмотрены некоторые вопросы формальной кинетики гомогенных каталитических и ферментативных реакций. Поскольку кинетике химических и ферментативных реакций посвящено достаточно большое число общедоступных изданий, здесь будут кратко рассмотрены лишь общие вопросы. Большее внимание будет уделено разделам, непосредственно связанным со специфическими проблемами катализа. Теория элементарных актов химических и ферментативных процессов изложена в гл. 6, 8. [c.467]

Настоящая книга предназначена для лиц, изучающих физиологию растений и уже знакомых с основами химии. Между физиологией и биохимией растений нет резкой границы. Тем не менее учебников по физиологии больше, чем по биохимии. Мы стремились написать книгу, которая дополняет существующие учебники по физиологии растений более подробным рассмотрением химических аспектов. Например, мы даем общее представление о кинетике ферментативных реакций, а не ограничиваемся рассмотрением уравнения Михаэлиса — Ментен в приложении к проблемам физиологии растений. [c.6]

Будет, однако, неоправданным считать, что механизм ферментативных реакций—это прямое развитие представлений обычного катализа, так как все ферменты являются белками, т. е. веществами высокомолекулярной природы, и их действие обычно строго специфично. Представляется возможным, что эти две особенности ферментов взаимосвязаны и что более глубокое исследование кинетики ферментативных реакций обнаружит такие особенности механизма, которые смогут объяснить как необходимость больших размеров молекул, так и высокую специфичность их действия. Данный раздел в основном будет посвящен описанию одной ферментативной реакции, когда изучение влияния pH на ход процесса привело по крайней мере к частичному разрешению поставленной проблемы. [c.721]

Можно надеяться на помощь физико-химиков в разрещении двух главных проблем кинетики ферментативного действия. Эти проблемы сводятся к выяснению а) механизма снижения активационного барьера при действии индивидуальных ферментов и б) организации ферментов в виде структур, которые обеспечивают осуществление последовательности реакций, протекающих в живой клетке. В последние годы достигнут значительный прогресс в экспериментальном исследовании этих вопросов, особенно первого, но совершенно отсутствуют теории, которые бы имели общее примененпе. [c.313]

Одна из самых сложных проблем молекулярной биологии — проблема регулирования количества синтезируемого фермента.Известно, что химические реакции в организме тонко сбалансированы и существует много механизмов автоматического регулирования, с помощью которых поддерживается кинетика различных метаболических процессов в соответствии с потребностями клетки в данный момент времени. Существуют механизмы автоматического регулирования на уровне самих ферментативных процессов. В них участвуют ферментативные активаторы и ингибиторы, а, кроме того, немаловажную роль играют явления нро-ницаемости и активного транспорта сквозь мембраны. Этот вид регулирования рассмотрен выше. Здесь же мы имеем в виду разобрать другую сторону вопроса. Речь пойдет о синтезе клеткой ферментов. [c.479]

Из сказанного в предыдущих главах видно, что, возможно, наиболее важной проблемой при теоретическом и экспериментальном анализе биологических реакций и транспортных процессов является установление взаимозависимости между силами и потоками. Необходимы такие соотношения, с помощью которых стал бы возможным самосогласованный анализ данных при разнообразных условиях. Для несопряженных потоков такими соотношениями являются закон Фика и закон Ома, а также описание кинетики ферментативных реакций Михаэли-са — Ментен. Главное их достоинство состоит в легкости, с которой эти соотношения поддаются обработке. Попытка учесть влияние сопряженных потоков привела к созданию аппарата линейной неравновесной термодинамики. [c.88]

Успехи, достигнутые в области рентгеноструктурного анализа, кинетики переходных процессов и химического катализа за последние 20 лет, в корне изменили наши представления о ферментативном катализе и механизме действия ферментов. Данная монография представляет собой краткий обзор последних достижений в этой сфере и адресована студентам и аспирантам, уже прослушавшим соответствующие курсы по химии и биохимии. В книге в теоретическом и методологическом аспектах рассматриваются два вопроса природа взаимодействия между ферментом и его субстратами, обусловливающего ферментативный катализ и специфичность действия фермента, и взаимосвязь между структурой фермента и механизмом ферментативного процесса. Обсуждаются экспериментальные подходы, позволяющие проводить прямые исследования ферментов на молекулярном уровне. Большое внимание уделяется, например, исследованию ферментативных реакций в предстационарных условиях, когда ферменты используются в концентрациях, сопоставимых с концентрациями субстратов, и можно непосредственно наблюдать за промежуточными фермент-содержащими соединениями. Кратко освещены проблемы взаимодействия ферментов с несколькими субстратами в стационарных условиях, а также некоторые вопросы химии коферментов и кофакторов. [c.9]

Для расчета констант скорости из данных стационарной кинетики и определения стехиометрии связывания необходимо знать концентрацию активных центров ферментов. Рассчитать эту величину исходя из молекулярного веса белка и его концентрации нельзя, поскольку не всегда удается выделить абсолютно чистый фермент. Проблема определения концентрации была решена путем применения метода титрования активных центров и сочетанием исследования ферментативных реакций в стационарных и предстационарных условиях, позволяющих связать концентрацию активной формы фермента с начальным всплеском концентрации продукта. Начальный всплеск наблюдается в тех случаях, когда по ходу реакции происходит накопление связанного с ферментом промежуточного соединения. Первый моль субстрата быстро реагирует с ферментом с образованием стехиометрических количеств фермент-содержащего промежуточного соединения и продукта, а дальше реакция замедляется, поскольку идет медленный распад промежуточного соединения с высвобождением свободного фермента [c.152]

Наибольший интерес представляют кинетическое описание протяженных кривых ферментативной деградации полимеров и выявление соответствующих кинетических закономерностей. С этим вплотную связана проблема разработки методов оценки биополимеров с точки зрения их атакуемости ферментами, а также в отношении оценки перевариваемости белков протеазами [22—25]. Иэ немногочисленных количественных данных в литературе по ферментативной деградации биополимеров видно, что для них свойственно ингибирование низкомолекулярньши продуктами реакции (см. [22, 26—32]), При этом в большинстве случаев выводы об ингибировании продуктами были сделаны при кинетическом анализе так называемых полных кривых ферментативной деградации биополимера, или протяженных участков кинетических кривых, с помощью известных методов ферментативной кинетики (например, используя интегральную форму уравнения скорости, см. [21]). В ряде случаев не исключена возможность некоторого действия ингибирования продуктами так, в работе [33] выдвинуто и обосновано положение, что формально-кинетический анализ протяженных участков кинетических кривых ферментативной деградации полимеров практически неизбежно приводит к кажущимся эффектам ингибирования продуктами, даже если продукты не связываются с ферментом и ингибирование на самом деле отсутствует. Этот эффект наблюдается для ферментов, реакционная способность которых уменьшается при увеличении степени конверсии полимерного субстрата (за счет уменьшения степени полимеризации субстрата или доли наиболее реакционноспособных (доступных) связей в молекуле полимера). Подобные ферменты составляют подавляющее большинство ферментов-деполимераз (см. табл. 1). [c.30]

Физика ферментов становится одной из центральных областей молекулярной биофизики [47]. Ее задачи — разработка экспериментальных и теоретических методов исследования ферментов и ферментативных процессов, раскрытие физических н физико-химических механизмов ферментативного катализа. Проблемы молекулярной кинетики в биофизике щироки и разнообразны— это и активный транспорт, и ионный обмен, и механо-химические процессы. [c.49]

Ферментативный способ получения моносахаридов во многом лишен недостатков, присущих способу, основанному на кислотном гидролизе, поскольку осуществляется в гораздо более мягких условиях по температуре, давлению и кислотности среды Это требует значительно меньших расходов энергии, предотвращает деструкцию сахаров и образование трудно утилизируемых отходов, снижающих биологическую ценность гидролизатов Наконец, следует иметь в виду возможность решения экологических проблем, связанных с необходимостью создания биотехнологических методов утилизации отходов и вторичных продуктов промышленной и сельскохозяйственной переработки растительного сырья В данной работе рассмотрены теоретические аспекты ферментативной деструкции природных полисахаридов — компонентов растительного сырья Интерес к исследованию этой проблемы обусловлен необходимостью разработки научных основ тех направлений физико-химической энзимологии и ферментативной кинетики, которые связаны с функционированием полифермент-ных систем, особенно с ферментативными реакциями со сложной стехиометрией (когда субстрат является полимером, а промежуточные и конечные продукты — олиго- или мономерами) [c.4]

Выяснение механизма регуляции клеточного метаболизма является одной из ключевых проблем современной биологической химии. Решение этой проблемы требует всестороннего изучения способов контроля метаболизма па разных уровнях организации на уровне функционирования отдельных ферментов, мультифермент-ных комплексов, субклеточных структур и клетки в целом. Математическое моделирование биохимических процессов па всех уровнях представляет большой интерес. В настоящем учебном пособии предпринята попытка описать новые методы ферментативной кинетики, применение которых способствовало бы установлению кинетической схемы отдельной ферментативной реакции. Эта проблема очень существенна. Ведь даже очень простые ферментативные реакции проявляют сложное динамическое поведение фермент может связывать различные лиганды и переходить из одного устойчивого режима функционирования в другой причем могут иметь как колебательный, так и неколебательный характер. [c.107]

В исследованиях ферментативной кинетики наибольшие затруднения вызывает проблема сокращения интервала времени между началом реакции и началом ее регистрации. Чаще всего (см. напрамер, [23—26]) реакция запускается при атмосферном давлении, после чего кювету герметизируют, устанавливают в регистрирующий прибор и поднимают давление. И лишь через 1—3 мин, в течение которых устанавливается на заданном уровне температура раствора, возрастающая при адиабатическом повышении давления примерно на 2° С/1000 атм [24], начинают регистрировать ход реакции. Таким образом, начальный участок реакции на протяжении 2—8 мин остается вне наблюдения. Более того, в большей части работ (например, [19, 23—26]) активность измерялась лишь после извлечения раствора из кюветы, в которой он определенное время выдерживался под далением. [c.168]

В данном пособии рассматриваются с единых позиций обе эти проблемы. Для этой цели в первой части проводится кинетико-термодинамический анализ физико-химических механизмов ряда ферментативных (гл. II) и модельных (гл. III) [c.3]

Изложенная концепция, которая качественным образом вскрывает причины специфичности фермента по отношению к структуре субстрата, представляет собой синтез взглядов ряда научных школ, рабо-таюш,их в области физико-органической химии и ферментативного катализа (Бендер, Дженкс, Брюс, Блоу, Ноулис, Бернхард, Гесс и др.). Ее количественное кинетико-термодинамическое обоснование (в приложении к химотрипсину, как одному из наиболее изученных ферментов) было получено прежде всего в исследованиях, проводимых в Московском университете [15]. В последующих параграфах будут детально рассмотрены наиболее важные, по-нашему мнению, аспекты этой проблемы. При этом будет сконцентрировано внимание именно на взаимосвязи между структурой и реакционной способностью субстратов и оставлены, по-существу, вне поля зрения ингибиторные подходы , изложенные весьма подробно в [16]. [c.135]

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]

P о г и u с к и ii. Проблемы кинетики и катализа, 10, 373 (1960) Сб. Механизм и кииетитга ферментативного катализа . М., Изд-во Наука , 1964, стр. 187. [c.35]

Таким образом, в настоящее время, помимо продолжающихся исследований кинетики действия ферментов, условий иротекания тех или иных ферментативных реакцш , наметилось новое на-дравление изучения строения ферментов и их активных центров, успехи которого позволяют надеяться, что в скором времени проблемы механизма ферментативного действия предстанут в совершенно новом освещении. [c.178]

Теплый прием, оказанный нашему первому учебнику — Биологической химии ,— побудил нас написать эту вторую книгу, рассчитанную на несколько иной круг читателей, но вместе с тем сохраняющую в какой-то степени главные особенности своей предшественницы. Опыт показал, что с успехом пользоваться Биологической химией могут лишь студенты, имеющие хорошую подготовку как по физической, так и по органической химии. Кроме того, эту книгу оказалось довольно трудно приспособить не только для односеместрового, но даже и для более длительного курса обучения, в котором наряду с основным материалом рассматривается значительное количество сведений частного характера, не имеющих] прямого отношения к главным проблемам биохимии. Слабо подготовленные по химии студенты и короткие учебные курсы — явление совершенно обычное, но вряд ли этим можно извинить настолько поверхностное изложение предмета, чтобы студент так и не приобрел в конечном итоге знаний, необходимых для понимания тех проблем, с которыми ему предстоит иметь дело. Учитывая это, мы попытались подготовить своего рода адаптированное издание Биологической химии , которое удовлетворяло бы предъявляемым требованиям. Таким образом, главные различия между Основами биологической химии и Биологической химией касаются не содержания или композиции, а самого подхода к предмету. Математический анализ данных во всех тех случаях, когда он представлялся нам слишком трудным, заменен простым описанием основной упор сделан не на физическую химию макромолекул или кинетику и механизм ферментативных реакций, а на рассмотрение процессов метаболизма и на проблемы молекулярной биологии опущены слишком подробные описания экспериментов и, наконец, для введения студентов в новые области биохимии в меньшей степени используются оригинальные экспериментальные данные. Мы надеемся, что при таких изменениях нам удастся донести материал, составлявший содержание Биологической химии , до новой группы студентов, сделав его понятным и для них. Глубина изложения, разумеется, приносится при этом в жертву как из-за сокращения объема книги, так и потому, что мы вынуждены считаться с возможностями нашей новой аудитории. Однако нам кажется необходимым подчеркнуть, что и в таком новом виде освещение каждого раздела останется достаточно серьезным и глубоким. Читатели старого и нового учебников будут, очевидно, пользоваться разным языком, но общее понимание предмета будет у них приблизительно одинаковым. [c.7]

Проблемы кинетического описания механизма действия лакказы и объяснение михаэлисовской зависимости от концентрации донора электронов обсуждались выще при рассмотрении кинетики многосубстратных ферментативных реакций (см. главу 3). Детальный анализ большого числа кинетических схем показывает, что михаэлисовская зависимость скорости реакции от центрации донора, приводящая к величи- Д О не кат, практически независящей от природы донора электрона, в рамках рассмотренных постулатов, может иметь место, если в механизме процесса принимает участие внутримолекулярная стадия изменения активного центра фермента. [c.159]

Успехи изучения ферментативных процессов, развитие представлений о кинетике и механизме ферментативных реакций, проблема специфичности и т.д., требовали изучения всех частностей биокаталитических процессов с использованием чистых пре)[апатов ферментов. В 20-30-х годах исследования ферментов велись со все возрастающей интенсивностью, В Мюнхене работали Р.Вильштеттер и его сотрудники Э.Вальдшмидт-Лейтц, Р.Кун, Э.Баман в Стокгольме Г.Эйлер, К.Мирбек и другие в Кембридже Ф.Гопкинс, М.Диксон исследовали окислительные ферменты в Берлине исследованиями ферментов брожения и дыхания занимались К.Ней-берг, О.Мейергоф. [c.152]

Одной из наиболее важных и чрезвычайно сложных проблем ферментативного катализа является выяснение механизма действия ферментов. Для решершя этой проблемы подробно исследуют кинетику ферментативных реакции, изучают взаимодействие ферментов с блокирующими реактивами (часто с использованием меченых соед1шений), а также влияние химической модификации субстрата на механизм ферментативной реакции, участие отдельных функциональных групп в ферментативном процессе, субстратную специфичность и природу активных центров. [c.225]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология