Михаэлиса комплекс образование

Как было сказано выше, одним из важных постулатов ферментативной кинетики является представление об образовании на первом этапе реакции фермент-субстратного комплекса Михаэлиса с последующими превращениями этого комплекса, образованием продуктов реакции и освобождением фермента для последующих повторяющихся актов реакции [c.48]

НО отмечалось, что максимальная скорость многих ферментативных реакций, наблюдающаяся при насыщающей концентрации субстрата, а не только кажущаяся величина Кт, зависит от pH. Это заставило предположить, что концентрация ионов водорода определяет не только ионизацию свободного фермента, но также кислотно-основную диссоциацию фермент-субстратного комплекса, причем этот последний процесс влияет на концентрацию активного комплекса Михаэлиса и образование продуктов реакции. [c.109]

В связи с этим одна из важных задач ферментативной кинетики — это разработка методов количественной оценки влияния температуры на скорость отдельных стадий процесса. Решение этой задачи зависит от возможностей измерения констант скорости этих стадий По-видимому, наиболее простой могла бы быть оценка влияния тем пературы на константу скорости распада комплекса Михаэлиса сопровождающегося образованием продуктов реакции и регене рацией фермента. Для реакции рассматриваемого механизма макси мальная скорость, которая может быть определена экспериментально, связана с константой скорости соотношением [c.127]

Общие представления о кинетической роли ферментов впервые были сформулированы Михаэлисом и Ментеном [100]. Они предположили, что молекула, подвергающаяся реакции (субстрат 8), обратимо адсорбируется на определенных местах Е фермента, образуя стабильный комплекс З-Е фермент — субстрат. Последующий распад этого комплекса с образованием продуктов реакции является лимитирующей стадией процесса. Схема реакции аналогична схеме Ленгмюра, предложенной для катализа на поверх- [c.561]

Ферментативная реакция — это, как правило, многостадийный процесс, в котором на первой стадии образуется комплекс между ферментом и субстратом (комплекс Михаэлиса), Чаще всего эта стадия представляет собой сорбцию субстрата на ферменте, обусловленную, например, их гидрофобным, полярным и (или) ионным взаимодействием (см, гл. I), На образование комплекса Михаэлиса, предшествующее химическому взаимодействию, указывают многочисленные экспериментальные данные, в том числе и кинетические (см, гл. V и VI) некоторые фермент-субстратные комплексы были выделены в чистом виде [1]. Возникает вопрос, в какой мере способствует (и способствует ли) образование фермеит-субстратного комплекса ускорению катализируемой реакции. [c.34]

Обратим внимание, что образование промежуточного фермент-субстратного комплекса (комплекса Михаэлиса) само по себе вовсе не оказывает влияния на ускорение ферментативной реакции (в кинетическом режиме второго порядка, т. е. при [НУ] С Кз)- Дело в том, что концентрация стабилизированного пере- [c.40]

Многостадийный характер превращения субстрата на активном центре химотрипсина [6—101. Гидролиз субстратов (сложных эфиров,. амидов) на активном центре химотрипсина протекает в несколько стадий. На первой стадии ферментативного процесса происходит сорбция субстрата (образование комплекса Михаэлиса Е5). На последующих стадиях наблюдается химическое превращение сорбированной молекулы с промежуточным образованием ацилфермента ЕА. В кинетической схеме [c.128]

На стадии ацилирования происходит нуклеофильная атака карбонильного углерода субстрата обобщенным нуклеофилом активного центра 8ег-195... Н1з-57... Азр-102. В результате ацилирования активного центра происходит поворот остатка 8ег-195 вокруг С —Ср-связей, что сопровождается перемещением атома кислорода на- 2,5А. При этом имидазольная группа Н1з-57 перемещается в сторону растворителя [18]. В результате имидазольная группа Н13-57, будучи включенной в свободном ферменте (и, по-видимому, в комплексе Михаэлиса) в водородную связь с 8ег-195 (рис. 31), в ацилферменте предоставляет свой М атом для образования водородной связи с водой (рис. 32). В итоге активированная молекула воды приобретает способность эффективно атаковать карбонильный- углерод субстрата на стадии деацилирования. При этом образуется кислотный продукт гидролиза и регенерируется свободный фермент. Таков в общих чертах химический механизм гидролитического действия химотрипсина. [c.131]

На рис. 39, а дана найденная на опыте зависимость левой части уравнения (4.17) от концентрации и природы соли. Для сравнения на рис. 39, б приведено изменение с концентрацией той или другой соли коэффициентов активности бензола и его производных. Эти соединения следует рассматривать как структурные аналоги боковой цепи в молекуле субстрата (они же являются классическими конкурентными ингибиторами). При сравнении рис. 39, а н б видно, что эффективность образования комплекса Михаэлиса изменяется с ионной силой при [c.144]

Поэтому можно заключить, что как. при образовании комплекса Михаэлиса [c.152]

Несмотря на то что в целом гипотеза Филлипса об искажении конформации сахаридного кольца субстрата при образовании комплекса Михаэлиса с лизоцимом явно ошибочна, вторая ее часть, по-видимому, выдержала проверку временем. Речь идет о предложенном Филлипсом [20] карбокатионном механизме катализа лизоцимом, который был изложен в работах [18, 20, 102] в следующем виде. [c.172]

Кт (называется константой Михаэлиса) — константа диссоциации в реакции образования комплекса фермент — субстрат. Как и все константы диссоциации, константа Михаэлиса имеет размерность концентрации и при V = величина [c.151]

Константа Михаэлиса имеет большое значение при изучении ферментативных реакций, так как она служит мерой сродства между ферментом и субстратом чем больше их способность к образованию комплекса Е5, тем меньше Кт, и наоборот. Значение константы Михаэлиса зависит от природы исследуемого фермента, а в тех случаях, когда он действует на несколько субстратов, — и от природы субстрата, на который он действует. [c.151]

Это уравнение известно как уравнение Михаэлиса и широко используется прежде всего в кинетических исследованиях реакций, катализируемых ферментами. Однако оно в равной мере применимо для любого случая катализа, происходящего по механизму образования комплекса катализатор—субстрат. [c.328]

Скорость многих реакций, катализируемых ферментами, описывается простым уравнением — уравнением Михаэлиса — Ментена [уравнением (14.1)]. Исходное вещество в таких реакциях обычно называют субстратом. Допустим, что реакция протекает через сочетание фермента Е и субстрата 5 с образованием комплекса Е5, который затем может распадаться двумя путями — снова с образованием Е и 5 или же с образованием Е и продуктов реакции Р [c.397]

Из кинетических соображений следует, что график log V как функции pH отражает ионизацию группировок, влияющих на мономолекулярную стадию простого односубстратного механизма. Если же функцией pH является log V/Km, то, как опять-таки следует из кинетики (см. последний раздел гл. IV), график отражает влияние pH лишь на группировки, имеющие значение для комплексо-образования, т. е. на группировки либо свободного фермента, либо субстрата. Интересно, что по логарифмическим графикам изменения константь Михаэлиса можно выявить эффекты обоих типов (фиг. 23). [c.215]

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]

Эти результаты свидетельствуют о том, что циклодекстрин не только блокирует все, кроме одного, положения ароматического кольца, но и активно катализирует замещение в незащищенном положении. На схеме показана молекула анизола, находящаяся в полости циклогексаамилозы. Превращением одной или более гидроксильных групп в гипохлориты можно объяснить возрастание скорости хлорирования в комплексе. Это — один из примеров нековалентного катализа (классического связывания Михаэлиса — Ментен), при котором акцептор предоставляет свою полость для протекания реакции без образования ковалентного промежуточного соединения. [c.303]

Из уравнения (2.21) видно, что термодинамически эффективность ферментативного катализа определяется разницей свободных энергий межмолекулярного (при образовании комплекса Михаэлиса) и внутримолекулярного (в переходном состоянии реакции) образования связи Е-Я. Следовательно, в количественном отношении кинетическая роль комплексообразования Е Н в ускорении ферментативной реакции представляется несколько иной, чем в кинетическом режиме второго порядка (уравнение 2.19). Однако и здесь движущей силой катализа остается свободная энергия взаимодействия Е-Н именно в переходном состоянии реакции (а не в промежуточном комплексе). Действительно, чем более термодинамически выгодным будет внутримолекулярное взаимодействие Е-К в активированном состоянии (чем более отрицательные значения примет величина АОз внутр). тем более благоприятным должно быть отношение VI/ии для ферментативной реакции [см. (2.21)]. Это связано с тем (см. рис. 12), что барьер свободной энергии активации ферментативной реакции (ДО/. внутр) в этом случае уменьшается (по сравнению с ДОи) и, следовательно, скорость процесса [уравнение (2.20)] возрастает. Наоборот, при заданном значении ДО .ппутр термодинамически более благоприятное взаимодействиеЕ -Н в исходном состоянии реакции (фермент-субстратный комплекс ХЕ-КУ) будет тормозить ее протекание. Так, более отрицательные значения Д(3 приводят к неблагоприятным значениям VI /иц в отношении ферментативного процесса [уравнение (2.21)]. Это связано с тем, что активационный барьер Д01% утр (см. рис. 12), определяющий скорость превращения фермент-субстратного комплекса [уравнение (2.20)], при этом возрастает. [c.41]

Электростатическое взаимодействие фермент-субстрат играет положительную роль также и в катализе карбоксипептидазой А, которая специфически отщепляет аминокислоты от С-конца пептидов и полипептидных цепей белков. Заряженная карбоксильная группа концевого аминокислотного остатка при образовании комплекса Михаэлиса электростатически взаимодействует с положительно заряженной гуанидиновой группой Arg-145 (см. схему на стр. 19 и рис. 7). Метилирование концевой карбоксильной группы, которое элиминирует электростатическое взаимодействие фермент—субстрат, практически полностью тормозит катализ карбоксипептидазой А [17]. [c.46]

Не менее важным структурным элементом молекулы субстрата является и а-ациламидная группа. Этот субстратный фрагмент не оказывает заметного влияния на свободную энергию образования комплекса Михаэлиса, однако, как видно из табл. 28, наличие его в молекуле сложного эфира приводит к существенному ускорению последующих химических стадий ферментативной реакции и обусловливает также стереоспецифичность катализа по отношению к -энантиомерам. [c.134]

Солевой эффект при образовании комплекса активного центра с метилгидроциннаматом. Солевые эффекты, наблюдаемые при образовании комплекса Михаэлиса, довольно слабые [76], и поэтому достаточно обоснованное обсуждение их природы может быть дано лишь при использовании ряда солей. Результаты такого исследования, выполненного в приложении к образованию комплекса химотрипсина с метилгидроциннаматом [98], даны на рис. 39. Прежде чем анализировать эти данные, напомним, что термодинамику процессов образования комплекса Михаэлиса в воде и, соответственно, в водном растворе, содержащем третий компонент (соль, органический растворитель и т. п.) [c.143]

В согласии с механизмом (4.40) субстратоподобный ингибитор действительно вытесняет из активного центра несколько молекул воды, как это было обнаружено при рентгеноструктурном анализе кристаллического химотрипсина [123]. Однако этот механизм не согласуется с данными по влиянию среды на гидрофобное фермент-субстратное взаимодействие (см. 4 этой главы). Кроме того, механизм (4.40) противоречит тому, что двойной выигрыш свободной энергии экстракции реализуется лишь в переходном состоянии химической реакции [см. уравнение (4.39)], в то время как в комплексе Михаэлиса вклад гидрофобного фермент-субстратного взаимодействия меньше [см. уравнение (4.29)]. Иными словами, в химотрипсиновом катализе не вся потенциальная свободная энергия сорбции, которую предполагает модель (4.40), равная 2АСэкстр, реализуется в виде прочного связывания субстрата с ферментом. Из диаграммы, представленной на рис. 44, видно, что в комплексе Михаэлиса (или ацилферменте) реализуется в виде свободной энергии связывания E-R лишь инкремент свободной энергии сорбции, отражающий перенос субстрата из воды в неводное окружение (в среду белковой глобулы), равный АО кстр [см. также уравнение (4.29)]. Для объяснения этих фактов следует допустить, что гидрофобное фермент-субстратное взаимодействие идет в две стадии 1) образование фермент-субстратного комплекса протекает по механизму (4.19), который не противоречит данным по солевому эффекту (на их основании он был и предложен), и термодинамические закономерности его согласуются с уравнением (4.29). Этот механизм также предполагает вытеснение нескольких молекул воды из [c.155]

Ингибирование субстратом. Согласно уравнению Михаэлиса — Ментен (6.8), при увеличении концентрации субстрата начальная скорость ферментативной реакции гиперболически возрастает, стремясь к своему предельному значению. Однако в ряде случаев при увеличении концентрации субстрата начальная скорость ферментативной реакции проходит через максимум и затем уменьшается (рис. 88). Обычно подобный тип зависимости v от [S] можно количественно описать исходя из предположения об образовании тройного комплекса SES, не обла-даюш,его ферментативной активностью [c.235]

Простые ферментативные реакции. Превращение субстрата 5 под действием фермента Е протекает через предварительное образование фермент-субстратного комплекса Е5. В ферментативном атализе приняты следующие обозначения V — скорость ферментативной реакции V — значение V в условиях насыщения фермента субстратом Кконстанта Михаэлиса, равная концентрации субстрата. при которой V Ks — субстратная константа, константа равновесия (диссоциации) реакции Е + 5 = Е5 —константы скорости прямой и обратной реакции п-й стадии ферментативной реакции [Е], [5], [Р], [I], [А]—концентрация фермента субстрата, продукта, ингибитора и активатора, соответственно. Простейшая схема ферментативной реакакции [c.189]

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]

Более внимательное рассмотрение изложенной выше концепции приводит к выводу, что для специфических фермент-субстратных взаимодействий "вовсе не обязательны напряжение или деформация субстрата. Достаточно, чтобы взаимодействие фермента с субстратом было лучнге в переходном состоянии по сравнению с основным состоянием фермент-субстратного комплекса. Этот вопрос детально рассмотрен в первой части книги [81]. Например, если субстрат в ходе его ферментативного превращения и, следовательно, структурной перестройки изменяет свою конформацию так, что прочность его взаимодействия с ферментом в переходном состоянии возрастает, то уменьшается свободная энергия активации и ускоряется реакция. При этом субстрат совершенно не обязательно должен подвергаться какой-либо деформации (т. е. изменению длин ковалентных связей и искажению валентных углов) при образовании комплекса Михаэлиса. Он может связаться с ферментом, помещая свою реакционноспособную связь в непосредственной близости от каталитически активных групп, но так, что прочность связывания при этом еще достаточно далека от потенциально достижимой. Тем самым субстрат как бы резервирует свободную энергию связывания для переходного состояния, что также приводит к ускорению ферментативной реакции. [c.163]

Детальные исследования, ироведеиные в последние годы, позволили отвести гипотезу об искажении структуры субстрата в активном центре лизоцима при образовании комплекса Михаэлиса. Тем ие меиее вопрос о субстратной специфичности лизоцима, а именно о причинах резкого ускорения ферментативного катализа при увеличении стеиени полимеризации олигосахаридов (от димера до гексамера), остается пока нерешенным, хотя на этот счет есть целый ряд гипотез. [c.201]

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ, обусловлен действием ферментов. Играет исключительно важную роль в обмене в-в в живых организмах. Характеризуется чрезвычайно высокой активностью и специфичностью (селективностью), гл. причины к-рых 1) сорбция субстрата на ферменте и образование активного комплекса (комплекса Михаэлиса) в результате гидрофобных, полярных и ионных взаимодействий. В этом комплексе происходит сближение и ориентация реагирующих групп фермента и субстрата. В результате р-ция м. б. ускорена в 10 и более раз 2) полифункцион. характер хим. взаимод. между ферментом и сорбиров. субстратом, при к-ром молекула субстрата подвергается атаке сразу неск. каталитич. группами активного центра фермента. Полифункцион. катализ может привести к ускорению р-ции в 10 и более раз 3) отличие характеристик среды [c.617]

В последнее время некоторые закономерности биохимической кинетики стали использоваться применительно к математическому описанию процессов биологического окисления сложным биоценозом ила. В основу развития биохимической шпютики положена классическая теория Михаэлиса — Меитена, которая построена на строгом математическом обосновании гипотезы об образовании фермент-субстратного комплекса. Е результате рассмотрения односубстратной ферментативной реакции авторами было получено хорошо известное уравнение [c.179]