Промежуточный комплекс фермент — субстрат

Молекула субстрата связывается с вполне определенным участком молекулы фермента, так называемым активным центром. Поэтому нещества, способные обратимо присоединяться к активному центру фермента, будут препятствовать об- )азованию активного промежуточного комплекса фермент — субстрат и, следовательно, будут тормозить реакцию. Такие вещества называются ингибиторами ферментов. Следует отличать ингибитор от ферментного яда. Ферментные яды необратимо взаимодействуют с активным центром фермента и переводят его в другое вещество, лишенное каталитических свойств. [c.259]

ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОМПЛЕКС ФЕРМЕНТ — СУБСТРАТ [c.381]

Большинство реакций, катализируемых ферментами, являются бимолекулярными, включающими, например, перенос группы между двумя субстратами или гидролиз субстрата. Однако на основании исторических данных можно сказать, что при кинетическом рассмотрении ферментативных реакций на ранних стадиях исследования преобладало формулирование кинетических уравнений, учитывающих только субстрат. В широко изучавшихся реакциях гидролиза вода как реагент находится в таком большом избытке, что ее концентрация изменяется незначительно, оказывая очень слабое влияние на скорость реакции только в концентрированных растворах хорошо растворимых в воде субстратов, подобных сахарозе, или в смешанных растворителях изменения концентрации воды становятся достаточными для того, чтобы влиять на скорость реакции [31]. Если скорость гидролиза не зависит от концентрации растворителя, можно написать схему реакции с образованием промежуточного комплекса между субстратом и ферментом. [c.115]

Поэтому для определения константы диссоциации комплекса необходимо знать величины к и кх- Определить их можно учитывая, что концентрация субстрата во много раз больше, чем концентрация фермента. Концентрации фермента составляют обычно 10 —10 ° моля. При этих условиях в процессе течения реакции концентрация промежуточного комплекса фермент — субстрат будет практически постоянной, т. е. будет соблюдаться условие стационарности [c.254]

Предполагается существование только одного промежуточного комплекса фермент —субстрат. [c.386]

Постройте график, аналогичный фиг. 74, для случая двух промежуточных комплексов фермент — субстрат. [c.398]

Присоединение фермента к субстрату обычно протекает наиболее быстро. Данная стадия имеет очень небольшую энергию активации и это показывает, что первичный комплекс ЕЗ образуется за счет слабых связей — гидрофобных, водородных и электростатических. Второй этап требует сравнительно много энергии — он связан с разрывом и затем образованием новых ковалентных связей. Суммарная скорость ферментной реакции определяется прохождением через ту стадию второго этапа, которая имеет наибольшую свободную энергию, иными словами, наиболее высокий энергетический барьер. Чем этот барьер выше (и выше энергия активации этой стадии), тем труднее протекает каталитический процесс. Сказанное иллюстрируется рис. 13, где видны энергетический барьер реакции, идущей без катализатора энергетические барьеры отдельных стадий при последовательны.х превращениях промежуточного комплекса фермент—субстрат и наиболее высокий из этих барьеров, лимитирующий скорость всего процесса. [c.78]

Один из возможных путей, по которому ингибитор может замедлять каталитическую реакцию,— образование нереакционноспособного комплекса при взаимодействии ингибитора со свободным ферментом или при взаимодействии его с промежуточным комплексом фермент-субстрат по уравнению [c.59]

Многочисленные наблюдения над очищенными и кристаллическими ферментами, которые проводились в последние двадцать лет, позволили выяснить многие стороны природы и механизма ферментативного катализа. Важнейшим результатом этих исследований было обоснование положения о возникновении промежуточного комплекса фермент-субстрат, а также о существовании определенного активного центра в молекуле фермента, где, собственно, протекает акт катализа. Именно в активном центре наступает специфическое пространственное присоединение молекулы субстрата и разложение химического соединения, которое атакуется ферментом. Такое присоединение происходит вследствие особого расположения химических групп в активном центре, которые посредством разных сил (ковалентные, ионные, координационные, водородные связи) воздействуют на химические группы субстрата. [c.212]

Данные, характеризующие роль микроэлементов в энзиматических реакциях, позволяют считать, что в целом Си, Ре и Мо — наиболее тесно связаны с процессом транспорта электронов и, следовательно, должны рассматриваться как основные регуляторы окислительно-восстановительных процессов в клетке. Механизм действия этих металлов состоит в переносе электронов с одного каталитически активного белка на другой. В образовании же промежуточного комплекса фермент — субстрат ферменты, содержащие эти металлы, не участвуют. Магнию и, в известной степени, марганцу принадлежит решающая роль в реакциях переноса химических групп и прежде всего остатков фосфорной кислоты. Эту роль Mg выполняет в качестве активатора процессов образования комплекса фермент — субстрат, причем наиболее вероятно, что эту функцию выполняет внутрикомплексное, т. е. соединение магния хелатной природы. [c.412]

Биологические катализаторы — ферменты (энзимы — Е), с помощью которых осуществляются все биохимические превращения в живых организмах, способствуют превращению какого-либо реагента (в биохимии его называют субстратом S) в продукты реакции через промежуточное образование комплекса фермент — субстрат. [c.226]

При неконкурентном механизме ингибитор обратимо связывает как фермент, так и промежуточный комплекс фермента с субстратом. Простейшая кинетическая схема данного процесса имеет вид [c.226]

Рис. 6. Схема образования промежуточного соединения (комплекса) фермент — субстрат

Сделав это качественно правильное предположение, Браун не вывел никаких количественных соотнощений, определяющих скорости реакций. В 1903 г. Генри, исходя из существования комплекса фермент — субстрат, получил уравнения, описывающие кинетику ферментативной реакции. При этом он рассматривал относительно сложный случай, учитывая торможение продуктами реакции. Генри предположил, что между реагентами и промежуточным комплексом существует равновесие [c.382]

Энергия активации субстрата, например сахарозы, под влиянием ферментов снижается вследствие некоторой деформации молекул субстрата, которая происходит при образовании промежуточного комплекса фермент — субстрат. Эта деформация ослабляет внутримолекулярные связи, и молекула становится более способной к определенной реакции. В основе каталитического действия ферментов лежит сильное поляризующее влияние двух или нескольких групп различной природы, входящих в состав активного центра фермента, на реагирующие связи субстрата. К основным факторам, определяюи1,им начальную скорость ферментативной реакции, относятся концентрация ферментов и субстрата, pH, температура и присутствие активаторов или ингибиторов. Для многих ферментов температурн-ый оптимум нх действия близок к 37°С. [c.75]

При образовании и дальнейших превращениях комплекса фермент—субстрат обычно различают следующие стадии а) присоединение молекулы субстрата к молекуле катализатора б) преобразование возникшего соединения оно протекает путем формирования одного или нескольких (последовательных) активированных промежуточных комплексов в) отделение полученных продуктов реакции от фермента. В состав промежуточного комплекса может включаться не вся молекула субстрата, а лишь определенная часть ее. Часто это бывает при реакциях переноса. [c.78]

В связи с проведенным анализом могут возникнуть несколько вопросов. Во-первых, измеряемая энтальпия связывания относится к субстрату, в то время как интересно знать эту величину для активированного комплекса. Они могут различаться, причем предполагают даже, что вторая из них больше [12], хотя эта величина, по-видимому, сравнима с энтальпией связывания для субстрата. Во-вторых, можно возразить, что как субстрат, так и активированный комплекс связаны, и поэтому связывание не влияет на различие в энергиях между ними. Однако фермент обычно присутствует только в каталитических количествах. Следовательно, истинными исходными веществами для любой реакции являются свободные субстрат и фермент, а не их комплекс ФС (когда концентрации таковы, что фермент в- незначительной степени связывается в комплекс как исходными веществами, так и продуктами). Теория переходного состояния обладает тем большим преимуществом, что основное внимание в ней сосредоточено на различии между энергиями исходных веществ и активированного комплекса. Очевидно, что различные промежуточные вещества, образующиеся между ними, не принимаются во внимание. В этом смысле факт образования комплекса фермент-субстрат, который представляет собой промежуточное соединение, не имеет значения. Однако представляет интерес то, что природа связи в активированном комплексе, возможно, аналогична природе связи фермент-субстрат. [c.79]

Количество аминокислот в пептидной цепи простого фермента, нужное для его полной активности, различно у разных ферментов. При помощи протеолитических ферментов можно оторвать от молекулы фермента папаина /з всех аминокислот (120 из общего числа 180), А от аденозинтрифосфатазы мыщ-цы и V5 от гидратазы пирувата без потери активности фермента. Отсюда можно заключить, что размеры активного центра значительно меньше, чем всей белковой молекулы, но число активных центров на молекуле невелико. Так как соединения между ферментом и субстратом отличаются неустойчивостью и большим различием в размерах молекул обоих компонентов, то изучение промежуточных соединений представляет значительные трудности. Несмотря на это, за последние 10—15 лет в ряде случаев удалось препаративно выделить стойкие или стабилизированные комплексы или фрагменты промежуточных компонентов фермент — субстрат и подвергнуть их экспериментальному исследованию. [c.213]

Рассмотрение действия алкогольдегидрогеназы показывает, что при образовании промежуточного соединения фермент—субстрат не одна, а несколько функциональных групп фермента вступают во взаимодействие с соответствующими группами молекулы субстрата. Некоторые пары взаимодействующих групп непосредственно участвуют в реакции, катализируемой ферментом. Остальные группы служат в основном для ориентированного, относительно стабильного прикрепления молекулы субстрата к поверхности фермента. Связи этих групп влияют существенным образом на эффективность каталитической реакции, специфически повышая реакционную способность промежуточного комплекса разными путями, например изменением электронной структуры молекулы субстрата или деформацией валентных связей между атомами этой молекулы. [c.216]

Анри — один из первых исследователей в области ферментативной кинетики — предположил, что фермент образует промежуточное соединение или комплекс с субстратом. При высоких концентрациях субстрата весь фермент будет вступать в комплекс фермент — субстрат и скорость реакции будет достигать максимума. Другими словами, в реакциях, катализируемых ферментами, стадия распада комплекса фермент — субстрат является стадией, лимитирующей скорость процесса. Обозначая фермент Е, а субстрат S, запишем уравнения ферментативной реакции. Образование комплекса [c.341]

Не вызывает сомнений, что ферментативный катализ в принципе во многом подобен обычному, небиологическому катализу. В обоих случаях молекулы реагирующих веществ взаимодействуют с катализатором, образуя более реакционноспособные промежуточные соединения, которые после появления конечных продуктов реакции освобождают катализатор для последующих реакций. В результате образования комплекса фермент-субстрат энергетический уровень молекул субстрата значительно [c.8]

При катализе ферментами в тех случаях, когда концентрацию Е5 можно определить в течение реакции, можно показать, что Е5 является промежуточным соединением. Даже когда это не так, имеет смысл (хотя в этом и нет необходимости) считать комплекс фермент — субстрат действительным промежуточным соединением реакции. [c.112]

Фермент Р. образует с субстратом 5 промежуточный комплекс 1-8, который затем распадается. При этом образуется продукт реакции Р, а фермент регенерирует [c.187]

Рентгеноструктурные исследования показали, что помимо серина-195 в активный центр входят также остатки гистидина (Н1з-57) и аспарагиновой кислоты (А5р-102). Другой остаток гистидина (Н1з-40) не участвует в катализе. Фермент обладает специфичностью к ароматическим аминокислотам. Эфиры ароматических аминокислот — хорошие субстраты этого фермента, и для большинства кинетических исследований в качестве субстратов использовались такие эфиры. Фермент расщепляет пептиды, освобождая карбоксильную группу ароматических аминокислот. После образования комплекса Михаэлиса единственный реакционноспособный 5ег-195 вначале ацилируется, образуя ацилферментное промежуточное соединение с субстратом. Превращение комплекса Михаэлиса в ацилфермент происходит сначала путем образования тетраэдрического интермедиата (разд. 4.4.1), и наконец происходит гидролиз ацилфермента при атаке молекулой воды, так что ацилированный продукт обычно не накапливается. [c.220]

Можно отметить, что описываемая реакция имеет черты, сближаюш,ие ее с реакциями ферментативного катализа мягкие условия (90—100°С), высокая селективность, весьма малые концентрации катализатора. Катализаторы этой реакции представляют собой соединения металлов переменной валентности (Мо, УУ, V и др.), способные к координационному взаимодействию (образованию комплексных соединений) за счет неподелеп-ных электронных пар кислорода гидроперекиси и вакантных й-орбит металла-катализатора. Известно, что каталитическое действие ферментов связано с образованием промежуточного комплекса фермент — субстрат, который далее превращается в продукт реакции [10]. Все это позволило объяснить роль молибденовых соединений образованием промежуточного комплекса с переносом заряда между катализатором и сильным электро-нодонорным реагентом — органической гидроперекисью — и применить для описания кинетики реакции уравнение, аналогичное уравнению Михаэлиса [10, 11]. [c.269]

В большинстве исследованных случаев каталитическое действие ферментов связано с образованием промежуточного комплекса (рермент — субстрат, который далее превращается в продукт реакции либо мономолекулярно, либо при участии молекулы другого субстрата. В случае мономолекулярного превращения комплекса фермент — субстрат схему процесса, катализированного ферментом, можно записать так [c.257]

Здесь достаточно напомнить о направлении, начатом работами Бредига [345] по коллоидным растворам металлов как моделям ферментов. Теория промежуточных соединений вн ла свой вклад благодаря работам Михаэлиса [346] и его последователей, доказавших существование промежуточных комплексов между субстратом и ферментом и в ряде случаев определивших константы равновесия их образования. Адсорбционная теория контактного катализа была привлечена главным образом для объяснения ингибирования ферментов, например, в теории действия антиметаболитов Вулли [347]. [c.85]

Даже когда это не так, имеет смысл (хотя в этом и нет необходимости) считать комплекс фермент — субстрат дей-ствительньш промежуточным соединением реакции. [c.112]

Рис. 28. Образование промежуточного комплекса ферментативной реакции / — субстрат, // — белковая часть фермента /// — кофермент IV — промежуточный комплекс /— атомы индексной группы . 2— атомы заместителей 3—атомы кофермента 4 — атомы активной 4асти 5 — атомы белковой части

Температура, с одной стороны, ускоряет саму ферментную (каталитическую) реакцию, в частности, все три последовательные стадии ее образование промежуточного комплекса фермента с субстратом, превращение его в комплекс фермент — продукт и, наконец, дисоциацию продукта. С другой стороны, она ускоряет денатурацию, т. е. разрушение, инактивацию ферментного белка. Таким образом, с повышением температуры при ферментных реакциях, как и вообще при химических процессах, растет реакционная способность, растет истинная каталитическая активность, т. е. скорость превращения субстрата. Но ферменты представляют собой белки, которые могут необратимо денатурироваться, причем скорость денатурации увеличивается при нагревании во много раз быстрее, чем скорость любого другого химического превращения. Поэтому противоположный процесс (инактивация), связанный с уменьшением концентрации фермента, обусловливает при дальнейшем подъеме температуры замедление реакции. Для ферментного действия характерно, что нагревание вначале приводит к увеличению скорости реакции, а затем, пройдя через определенный уровень,— к ее быстрому снижению. Если это изобразить графически, то на графике можно наблюдать кажущийся (ложный) температурный оптимум иными словами, при некоторой температуре действие фермента является максимальным. Температурный оптимум может изменяться в зависимости от условий реакции, состава системы, происхождения фермента. Известно, что энзимы, как и все другие белки, обладают различной термостабильностью, т. е. проявляют очень различную чувствительность к нагреванию. [c.47]

Преимущество такого предположения заключается в том, что в этом случае процесс напоминает ферментативную реакцию, в которой катализатор выступает в роли фермента, а промежуточное соединение аналогично комплексу фермент-субстрат. Этой точки зрения придерживался Шпитальский с сотрудниками [1], которые представили много доказательств для ее подтверждения.. Можно. чегко показать, что во многих каталитических систе.мах, например в случае хромата и молибдата, образуются различные промежуточные соединения перекисного характера. Если взять менее очевидный пример, то, как недавно было показано, в смесях, содержащих ион окисного [c.96]

Николас (Ni holas, 1961) демонстрировал активирующее действие меди в реакции восстановления нитрита у Neurospora rassa. По мнению исследователя, роль меди здесь сводится к образованию активного промежуточного комплекса фермент — металл— субстрат (простетическая группа фермента — ФАД и нитриты). [c.170]

Хотя автор согласен с идеей об образовании тетраэдрических промежуточных соединений, все же не ясно, почему они соответствуют комплексам фермент — субстрат и фермент — продукт, которые должны находиться в равновесии с ферментом и субстратам и ферментом и продуктом соответственно. Такое предположение сходно с предположением о равновесном образовании тетраэдрического промежуточного соединения после образования комплекса фермент-субстрат [394]. Имеются некоторые данные о виутримолекулярной атаке имидазолом [90], указывающие на возможность первоначального равновесного образования промежуточного тетраэдрического соединения. [c.167]

В последнее время работами Хесса с сотрудниками [5—7] на примере а-химотрипсина был развит новый метод изучения кинетики начальных стадий ферментативных реакций, получивший название метода вытеснения профлавина . Метод основан на том факте, что краситель профлавин (3,6-диаминоакридин) при связывании с а-химотрипсином в водном растворе изменяет свой спектр поглощения в ультрафиолетовой области. Величина разностного спектра поглощения, имеющего максимальное значение при длине волны 465 нм, пропорциональна -концентрации комплекса фермент-профлавин. Введение в систему фермент-профлавин субстрата, конкурирующего с красителем за связывание на активном центре а-химотрипсина, приводит к двум последовательным процессам вытеснения профлавина. Первый, очень быстрый процесс, заключается в обратимом вытеснении красителя из комплекса его с ферментом за счет образования нековалентного фермент-субстратного комплекса. Второй процесс, времена прохождения которого лежат обычно в пределах разрешения установок типа остановленной струи , вызван химическим взаимодействием субстрата с ферментом (например, образованием ацилферментного промежуточного соединения), что приводит к дополнительному уменьшению концентрации комплекса фермент-профлавин. Изучение кинетики второго процесса при различных концентрациях субстрата в дополнение к изучению кинетики ферментативной реакции в стационарном режиме позволяет сделать заключения о стадийности изучаемой реакции, а также найти значения констант скоростей промежуточных стадий ферментативной реакции. [c.188]

По-видимому, одноцепочечный механизм является чнсто гипотетическим, и на практике он не наблюдался. Промежуточный случай получил название множественная атака , и при его рассмотрении предполагается, что после образования комплекса фермента с полимерным субстратом по закону случая и первого каталитического акта фермент в течение некоторого времени не диссоциирует из комплекса с оставшимся фрагментом субстрата. За это время он успевает совершить несколько последовательных атак на этот фрагмент, приводя к образованию двух, трех или более молекул продукта (обычно с низкой степенью полимеризации — мономера или димера). [c.78]

Один из путей, благодаря которому NADPH может использоваться в качестве косубстрата, — это восстановление флавопротеидного фермента. Восстановленный флавин может далее реагировать с О2, образуя гидроксилирующий реагент. Примером служит 4-оксибензоат — гидроксилаза — фермент, образующий в качестве продукта 3,4-диокси-бензоат. NADH реагирует лишь после того, как флавопротеид образует комплекс с субстратом, — имеются данные о том, что при этом образуется оксигенированное промежуточное соединение, возможно [c.437]

Схематический пример промежуточного комплекса дан па рис. 28. В нем субстрат (I), белковая часть фермента (II) и кофермент (III) должны соприкасаться между собой, хорошо подходя друг к другу выступами против выемок. На рис. 28 для простоты все атомы взяты одинаковыми и не делается различия между валентно-химическими и ван-дер-ваальсовыми радиусами. [c.88]

Для каталитической активности фермента существенное значение имеет пространственная структура, в которой жесткие участки а-спиралей чередуются с гибкими, эластичными линейными отрезками, обеспечивающими динамические изменения белковой молекулы фермента. Этим изме-неням придается больщое значение в некоторых теориях ферментативного катализа. Так, в противоположность модели Э. Фищера ключ-замок Д. Кощлендом была разработана теория индуцированного соответствия , допускающая высокую конформационную лабильность молекулы белка-фермента и гибкость и подвижность активного центра. Эта теория была основана на весьма убедительных экспериментах, сввдетельствующих о том, что субстрат индуцирует конформационные изменения молекулы фермента таким образом, что активный центр принимает необходимую для связывания субстрата пространственную ориентацию. Иными словами, фермент только в присутствии (точнее, в момент присоединения) субстрата будет находиться в активной (напряженной) Т-форме в отличие от неактивной Я-формы (рис. 4.10). На рис. 4.10 видно, что присоединение субстрата 8 к ферменту Е, вызывая соответствующие изменения конформации активного центра, в одних случаях приводит к образованию активного комплекса, в других—неактивного комплекса вследствие парущения пространственного расположения функциональных групп активного центра в промежуточном комплексе. Получены экспериментальные доказательства нового положения о том, что постулированное Д. Кощлендом индуцированное соответствие субстрата и фермента создается не обязательно изменениями [c.132]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология