Соединение фермента с субстратом (фермент-субстратный комплекс)

Удивительная особенность ферментативного катализа состоит в том, что фермент специфическим образом связывает субстрат и все реакции протекают внутри фермент-субстратного комплекса. Таким образом, чтобы понять, как работает фермент, необходимо знать структуру не только нативного фермента, ной комплексов фермента с субстратами, а также промежуточных соединений и продуктов. Только в этом случае мы сможем понять, как происходит связывание субстрата, какие каталитические группы участвуют в этом процессе и какие структурные изменения происходят в субстрате и ферменте при образовании фермент-субстратного комплекса. Основная трудность на этом пути связана с тем, что реакции в фермент-субстратных комплексах и образование продуктов протекают за доли секунды, тогда как для снятия рентгенограммы требуется, как правило, несколько часов. В связи с этим обычно определяют структуру комплексов ферментов с продуктами реакции, ингибиторами или аналогами субстратов. [c.35]

Первым ферментом, пространственное строение которого было подробно изучено с помощью рентгеноструктурного анализа с разрешением до 2 A, позволяющим установить расположение всех тяжелых атомов в молекуле, оказался лизоцим яичного белка [16, 33]. Лизоцим представляет собой глобулярный белок с молекулярным весом около 14 ООО, содержащий 129 аминокислотных остатков. Пространственное строение молекулы поддерживается четырьмя дисульфидными и многочисленными гидрофобными и водородными связями. На рис. 26 приведена модель глобулы фермента с разрешением 6 A, схематически показано расположение молекулы субстрата в фермент-субстратном комплексе и приведена первичная структура молекулы. На этом рисунке изображены аминокислотные остатки, образующие поверхность щели — активного центра молекулы. Необычная форма ферментной глобулы, как бы разделяемой глубокой щелью на две неравные части, связана со строением субстрата фермента длинноцепочечных муконолисахаридов, построенных из чередующихся остатков N-аце-тилглюкозамина (АГА) и N-ацетилмураминовой кислоты (AMA), соединенных (1—4) гликозидными связями. Полимерный субстрат адсорбируется ферментом на отрезке, содержащем 6 остатков сахара, причем гидролизу подвергается только одна р-гликозидная связь между четвертым D и пятым Е остатками сахара. Положение разрываемой [c.110]

Энтропийный фактор учесть довольно трудно, так как при образовании фермент-субстратного комплекса [Е5] происходят в общем случае процессы, ведущие как к убыли, так и к росту энтропии. Уменьшение энтропии обусловлено уменьшением числа частиц (Е+5 = Е5), потерей поступательных и вращательных степеней свободы, а возрастание — разрывом водородных связей и высвобождением молекул воды, гидратирующих субстрат и фермент (точнее их зоны, между которыми происходит взаимодействие). При соединении двух частиц в одну теряется один набор вращательных и поступательных степеней свободы и убыль энтропии при 298 К составляет - 55 кДж/град моль она может быть в той или иной мере компенсирована появлением новых видов внутримолекулярных движений. Следовательно, имеются различные возможности компенсации и, в целом, в реакциях такого типа [c.324]

Из уравнения (3) следует, что [Е5] зависит от Кт и от [5]. Если в состоянии равновесия [Е5] будет бесконечно малой величиной по сравнению с [5] и с [Еоб ], то скорость реакции будет зависеть только от [8]. В этом случае при низких концентрациях субстрата эта реакция будет протекать по типу реакций первого порядка. Если же практически все количество фермента окажется связанным с субстратом в виде Е5 и если концентрация субстрата будет достаточно высока, то концентрация фермент-субстратного комплекса не будет меняться и скорость такой реакции окажется постоянной. В этом случае мы имеем дело с реакцией нулевого порядка [36]. Большинство ферментативных реакций не являются, строго говоря, ни реакциями первого, ни реакциями нулевого порядка, а протекают согласно некоему промежуточному порядку [34, 36, 37]. Это зависит отчасти от уменьшения концентрации субстрата в течение реакции, а отчасти от образования различных типов фермент-субстратных соединений. Так каталаза и пероксидаза, как уже указывалось выше, образуют зеленые и красные комплексы с субстратом, причем скорости распада зеленого и красного комплексов различны [32, 33]. Дальнейшие усложнения возникают вследствие соединения фермент-субстратных комплексов с водородными ионами [38] или с другими ионами или молекулами. Так, например, скорость гидролиза яичного альбумина пепсином зависит от концентрации водородных ионов раствора реактивным промежуточным соединением является в этом случае не Е5, а Н+Е5 [38]. Если в образовании фермент-субстратного соединения участвуют ионы, то скорость катализируемой реакции зависит от диэлектрической постоянной растворителя известно, что органические растворители, например метиловый или этиловый спирт, уменьшают диэлектрическую постоянную раствора и степень ионизации,вследствие чего уменьшается скорость катализируемой реакции [39]. [c.284]

Субстратами многих амидгидролаз являются соединения, несущие ионогенные группы. Учет ионизации субстрата приводит к довольно сложным зависимостям кинетических констант от pH. Для простейшего случая, когда фермент связывает только одну форму субстрата, а константа диссоциации свободного фермента и фермент-субстратного комплекса одинаковы [c.214]

Описанный выше метод расщепления рацемических смесей на самом деле является еще одним примером выделения энантиомеров через диастереомеры. Реакции, осуществляемые в живых системах, контролируются белковыми катализаторами (ферментами), которые сами являются оптически активными соединениями. Способность организма включать в обмен веществ какое-либо вещество зависит от наличия ферментов, которые, прежде чем катализировать химическую реакцию, адсорбируют молекулы (гл. 21). Это превращение является составной частью процесса переваривания. Первоначальное образование фермент-субстратного комплекса — это еще один пример взаимодействия одного энантиомера хирального реагента (фермента) с рацематом. Тот энантиомер рацемического субстрата, который легче соединяется с ферментом, и будет предпочтительно вступать в обмен веществ. [c.199]

Нерешен также и вопрос о ковалентном катализе. В ряде ферментативных реакций образуются промежуточные соединения с ковалентной связью между ферментом и субстратом [29, 48, 49]. В качестве примера можно указать на протеазы, где в ходе ферментативной реакции образуется ацилфермент (см. гл. IV). Трудно сказать, почему реакция не протекает прямо, а идет через образование промежуточного соединения с ферментом (или коферментом). В этом отношении Дженкс [29] указал, что именно здесь могут быть заложены важные химические закономерности ферментативного катализа, которые в настоящее время почти или вообще не поняты . Не исключено, однако, что причина простая, а именно, что в ковалентно-связанном промежуточном соединении легче, чем в сорбционном фермент-субстратном комплексе, реализуются различного рода механизмы напряжения, которые позволяют использовать свободную энергию сорбции химически инертных субстратных фрагментов на ферменте на понижение активационного барьера скоростьлимитирующей химической стадии (см. 4 этой главы). Возможно, наличие промежуточных соединений в ферментативных механизмах отражает лишь сложную картину участия в реакции большого числа функциональных групп, многие из которых вообще склонны образовывать ме-тастабильные продукты (как, например, имидазольная группа [29]). Иными словами, образование промежуточных соединений хотя и сопровождает ферментативный катализ, но, возможно, не имеет прямого отношения к наблюдаемым ускорениям. [c.66]

Л. Михаэлис не только постулировал образование промежуточного фермент-субстратного Е8-комплекса, но и рассчитал влияние концентрации субстрата на скорость реакции. В процессе реакции различают несколько стадий присоединение молекулы субстрата к ферменту, преобразование первичного промежуточного соединения в один или несколько последовательных (переходных) комплексов и протекающее в одну или несколько стадий отделение конечных продуктов реакции от фермента. Это можно схематически проиллюстрировать следующими примерами [c.130]

В литературе иногда фермент-субстратным комплексом называют не только первичный продукт реакции фермента с субстратом, но также и все промежуточные соединения, образующиеся на последующих стадиях, вплоть до выделения последнего продукта реакции и регенерации свободного фермента. Нам представляется, что [c.49]

Все современные теории биохимических процессов основываются на представлениях о закономерностях протекания ферментативных реакций. Ведущую роль в механизме ферментативного катализа играет образование фермент-субстратного комплекса. На первой стадии ферментативного катализа между субстратом (органическим веществом) и ферментом возникает соединение с ковалентной или иного типа связью. Во второй фазе субстрат под действием фермента претерпевает изменение, делающее его более доступным для соответствующей химической реакции. В третьей фазе происходит химическая реакция (на поверхности фермента) и, наконец, в четвертой фазе образовавшиеся продукты реакции освобождаются из фермент-продуктивного комплекса. [c.374]

В число основных факторов, определяющих начальную скорость ферментативной реакции, входят концентрация фермента и субстрата, pH и температура, наличие активаторов и ингибиторов, причем концентрация субстрата является одним из наиболее важных. График зависимости между начальной скоростью и концентрацией субстрата выражается в виде ветви равнобочной гиперболы. Краеугольным камнем ферментативной кинетики является теория Михаэлиса-Ментен о механизме взаимодействия фермента и субстрата через образование про.межуточного фермент-субстратного комплекса, что является исходным моментом самых современных концепций. Теория исходила из факта, что равновесие между ферментом и субстратом достигается быстрее, чем разрушается фермент-субстратный комплекс. Однако анализ, проведенный Бригсом и Холдейном, показал, что в любой момент реакции скорости образования и распада фермент-субстратного комплекса практически равны, то есть достигается стационарное состояние, в котором концентрация промежуточного соединения постоянна. На основании этого было предложено уравнение, выполняемое для многих механизмов реакций, катализируемых ферментами, которое на- [c.203]

С субстратами, наблюдаются непосредственно — с помощью спектральных методов [43], метода электронного парамагнитного резонанса и других методов, позволяющих регистрировать конформационные изменения в белке. При изучении этой литературы, однако, очень важно помнить о принципиальном различии между фермент-субстратным аддитивным комплексом и промежуточным соединением, содержащим замещенную форму фермента. Установить такое различие удается обычно на основании кинетических данных (гл. VHI), но, если такие данные в работе не приводятся, говорить о том, что в ней показано образование комплекса Михаэлиса , как его иногда называют, можно лишь предположительно, пока не будет установлена истинная природа механизма. [c.64]

Присутствие дополнительных промежуточных соединений не сказывается на рН-зависимости k aJK или 1//См, поскольку эти параметры зависят только от свойств свободного фермента и свободного субстрата. рН-зависимость at или /Кк и в этом случае позволяет получить р/Са для свободного фермента и свободного субстрата. Однако теперь рН-зависимость са1 и/См отражает изменение свойств как промежуточного соединения, так и фермент-субстратного комплекса. Если ЕА в уравнении [c.172]

Хотя механизм ферментативного действия нельзя объяснить одним образованием промежуточных соединений между ферментом и субстратом по причинам, которые будут изложены ниже, тем не менее мы должны принять, что первой фазой ферментативной реакции является образование фермеит-субстрат-ного комплекса. Одновременно необходимо также допустить, что образовавшиеся фермент-субстратные комплексы неустойчивы и могут существовать только в течение короткого промежутка времени. Если бы фермент образовывал с субстратом очень стабильные комплексы, то все количество фермента оказалось бы в конце концов связанным с субстратом и последний не подвергался бы дальнейшему превращению. [c.280]

Исследование ферментативных реакций в предстационарном режиме нуждается в специальной экспериментальной технике, поскольку используемые методы должны иметь достаточно высокую временную разрешающую способность. Мертвое время экспериментальной методики должно быть существенно меньше времени протекания реакции в предстационарном режиме. В качестве примера рассмотрим случай реакции с участием одного промежуточного соединения. Экспериментальную методику можно считать удовлетворительной, если ее мертвое время будет меньше величины т [см. уравнение (5.109)]. Используя наиболее характерные для ферментативного катализа значения констант скоростей, можно оценить величину т. Величина константы скорости образования фермент-субстратного комплекса ( 1) для большинства ферментативных реакций лежит в диапазоне 10 —10 М" X Хс (см. гл. VII). Типичное значение Кт, характерное для многих ферментативных реакций, равно 10 М. Если положить минимальную концентрацию субстрата равной 10" М (эту концентрацию еще можно определить чувствительным спектрофотометрическим методом), зна-чениет будет лежать в диапазоне 10 —10" с. Это показывает, что для исследования предстационарной кинетики ферментативных реакций необходима специальная экспериментальная техника, позволяющая регистрировать кинетические процессы в микро- и миллисекундном временном диапазоне. [c.204]

Из всего сказанного следует, что соединение фермента со своим субстратом зависит главным образом от конфигурации и пространственного расположения реактивных групп фермента и субстрата. Если реактивная группа фермента может прийти в тесное соприкосновение с реактивной группой субстрата, то образуется фермент-субстратный комплекс и происходит каталитическая реакция. [c.289]

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]

Молекулярный механизм действия металлов в энзиматическом катализе, или роль металлов в активировании ферментами. В ряде случаев ионы металлов (Со , Mg , Zn , Fe ) выполняют функции простетических групп ферментов, или служат акцепторами и донаторами электронов, или выступают в качестве электрофилов либо нуклеофилов, сохраняя реактивные группы в необходимой ориентации. В других случаях они способствуют присоединению субстрата к активному центру и образованию фермент-субстратного комплекса. Например, ионы Mg через отрицательно заряженную фосфатную группу обеспечивают присоединение монофосфатных эфиров органических веществ к активному центру фосфатаз, катализирующих гидролиз этих соединений. Иногда металл соединяется с субстратом, образуя истинный субстрат, на который действует фермент. В частности, ионы Mg активируют креатинфосфокиназу благодаря образованию истинного субстрата—магниевой соли АТФ. Наконец, имеются экспериментальные доказательства прямого участия металлов (например, ионов Са [c.146]

Фермент-субстратные комплексы — промежуточные комплекс( 1, образующиеся в результате ферментативной реакции. Имеют решающее значение для осуществления ферментативного процесса. Свыше 60 лет назад были поставлены кинетические эксперименты, которые дали возможность предположить, что в ходе ферментативной реакции образуются промежуточные соединения фермента с субстратом. Попытки [c.134]

Общая форма кинетической кривой (см. рис. 9.9), описывающей ферментативный катализ, имеет 5-образный характер, типичный для реакций последовательного превращения (см. рис. 9.8). Такое сходство наводит на мысль, что в ходе ферментативной реакции субстрат образует некоторый интермедиат. Тщательное изучение кинетики ферментативных реакций подтверждает высказанное предположение во всех ферментативных реакциях субстрат 5 образует с молекулой фермента Е соединение Е5, которое называется фермент-субстратным комплексом. Фермент-субстратный комплекс может распадаться по двум путям. При распаде по одному пути вновь образуется исходная молекула субстрата и фермента Е. При распаде по другому пути образуется молекула продукта Р и регенерируется молекула фермента Е. [c.419]

КИЙ комплекс с теми веществами, на которые действуют (т. е. со своими субстратами). Этот фермент-субстратный комплекс претерпевает затем некоторые внутренние перестройки, вызывающие изменения в молекуле субстрата и в конечном итоге приводящие к высвобождению продуктов реакции (рис. 2.15,А). Представим себе, что две малые молекулы А и В способны медленно вступать в соединение с образованием более крупной молекулы АВ и что фермент Е ускоряет (катализирует) эту реакцию. Суммарная реакция [c.46]

Прямое кинетическое подтверждение образования промежуточных соединений и Х2 в катализе гидролиза эфиров N-aцилиpoвaнныx-L-аминокислот получено из анализа кинетики реакции на длинах волн поглощения промежуточных соединений ( 290 нм) [9]. Так, при смешивании раствора а-химртрипсина с метиловым эфиром Ы-ацетил-1-фенилаланина наблюдается быстрое (кинетически неразрешенное) спектральное изменение (по-видимому, образование первичного фермент-субстратного комплекса Х ), за которым следует медленная кинетика образования ацилфермента (рис. 64,а). В стационарной фазе реакции в условиях,, когда расходом субстрата можно пренебречь, концентрация ацилфермента сохраняется постоянной последующий расход субстрата приводит к- исчезновению в растворе промежуточных соединений (рис. 64,6) [9]. [c.198]

Реализация указанного подхода требует длительного времени, однако он весьма ценен, так как дает информацию о связывании субстрата в условиях нормального функционирования фермента. Этот подход все же не может дать детальных сведений о взаимодействии групп, участвующих в связывании, подобных тем, какие стали доступными в последние годы благодаря рентгеноструктурным данным. Рентгеноструктурные исследования обычно неприменимы к фермент-субстратным комплексам, поскольку времена жизни последних слишком малы, и должны поэтому проводиться на неработающих ферментах. Однако рентгеноструктурные данные, полученные для комплексов ферментов с ингибиторами или плохими субстратами, дали большой объем информации о деталях связывания малых и больших молекул ферментами, который в удачных случаях можно безусловно перенести на связывание субстрата. Структура комплексов химотрипсина с Л -формилтриптофаном и Л -формилфенилаланином (60) и (61) (Х = ОН, продукты гидролиза специфических субстратов) почти наверняка близка к соответствующим фермент-субстратным комплексам (60), (61) (X —NHR), так как фермент катализирует обмен 0 с карбоксильной группы Л -ацильных производных этих соединений в растворитель — воду [99]. [c.512]

Ферментативный катализ, за редкими искшочениями, строго энантиоспе-цифичен (и по отношению к хиральным субстратам, и в смысле образования хиральных продуктов.). Поэтому хиральные природные соединения продуцируются в виде оптически чистых энантиомеров. Это свойство ферментов объясняется многоцентровым связыванием субстрата при образовании фермент-субстратного комплекса, предшествующем ферментативной реакиии. Такая фиксация ахирального субстрата в активном центре хиральной молекулы фермента обеспечивает возможность его атаки реагентом только с одной стороны, [c.494]

Если раствор содержит вещества, способные соединяться с ферментом, то между этими веществами и субстратом возникнет конкуренция за соединение с ферментом. Поэтому эти вещества будут действовать как ингибиторы. Для изучения кинетики ферментативных реакций в присутствии ингибиторов служат те же расчеты, какими мы пользовались при изучении кинетики реакции образования фермент-субстратного комплекса [40]. Напомним, что ферментативный гидролиз сахарозы инвертазой тормозится одним из продуктов реакции, а именно фруктозой (см. стр. 281), которая в этом с.яучае действует как ингибитор. [c.285]

ТОГО фермента, который этим ингибитором регулируется. Один из этих способов заключается в том, что ингибитор нарушает образование фермент-субстратного комплекса, т. е. понижает сродство активного центра фермента к его субстрату. Другой способ состоит в том, что ингибитор нарушает превращение связанного с ферментом субстрата в продукт, т. е. снижает число оборотов. Как бы то ни было, но в обоих случаях ингибитор образует комплекс с ферментом, связываясь со специфическим участком на его поверхности. Этот специ( )ический участок имеет высокое сродство к ингибитору и полностью отличен от активного центра. (Неиден-тичность активного центра и участка связывания ингибитора почти вытекает уже из того, что структура субстратов, к которым приспособлен активный центр антранилат-синтетазы, —хоризмовой кислоты и глутамина — совершенно не похожа на структуру ингибитора этого фермента — триптофана.) Соединение ингибитора с участком его связывания вызывает изменение третичной и(или) четвертичной структуры фермента. [c.110]

Этому вопросу были посвящены исследования Л. А. Блюмен- фельда с сотр. По Л. А. Блюменфельду, молекула фермента-белка до начала взаимодействия с субстратом находится в конформаци-онно равновесном состоянии. В активном центре белковая молекула становится неравновесной для соединения фермент — субстрат и элементарный акт ферментативной реакции и заключается в конформационном изменении макромолекул фермент-субстратного комплекса, причем скорость этого изменения определяет и скорость превращения субстрата в продукт реакции. [c.325]

Здесь [E]f —это суммарная концентрация фермента, т. е. концентрация свободного фермента Е и фермент-субстратного комплекса ES.. Уравнение (6-6) справедливо только при насыщении субстратом, т. е. в условиях, когда концентрация субстрата достаточно высока, чтобы, практически весь фермент перевести в промежуточное соединение ES. Рассматриваемый процесс не является реакцией первого порядка, так как исчезающий комплекс ES вновь образуется из свободного фермента. Однако константа скорости k может быть сопоставлена с KOH TaHTaMif скорости первого порядка, которые мы рассматривали в предыдущее разделе, и является мерой скорости работы фермента. Если концентрация [E]f выражена в молях активных центров на 1 л (т. е. через фактическую молярную концентрацию фермента, умноженную на число активных центров в молекуле фермента), то константу k называют числом-оборотов или молекулярной активностью [6]. [c.8]

Первой стадией любой ферментативной реакции является встреча фермента и субстрата, происходящая обычно в результате случайного столкновения в растворе [и поэтому со скоростью к 10 л-моль- -с- ), соответствующей взаимной диффузии большой и малой молекул в воде], в результате которой образуется нековалентный фермент-субстратный комплекс. Ферменты, которые в клетке свободно действуют в растворе, могут различать свои субстраты среди многих сотен различных соединений, арисутству-ю- [c.452]

В ходе этой реакции возможен дейтериевый обмен с растворителем, однако он идет с довольно низкой скоростью. При использовании в качестве субстрата о-манделата и проведении реакции в среде тритированного растворителя меченые о- и ь-продукты образуются в эквимолярных количествах, что указывает на существование симметричного промежуточного соединения. Эти данные свидетельствуют об образовании промежуточного а-карбаниона, причем в роли акцептора протона выступает ферментативное основание. Лнмнтируюи1,ей стадией является перенос протона, поскольку первичный дейтериевый изотопный эффект достигает 5. Внутри фермент-субстратного комплекса эпимеризация идет с константой скорости порядка 10 с , что соответствует верхнему пределу скорости ферментативного переноса протона. [c.151]

Большое значение для эффектианости действия фермента может иметь сопряженный кислотно-осноаный катализ, а также нуклео-фильный катализ с образованием реакционноспособного промежуточного соединения- Немалую роль играет и фактор микросреды. Совокупность факторов, вносящих вклад а повышение каталитической активности ферментов, обеспечивает снижение энергетического барьера реакции. Согласно получившей весьма широкое признание концепции, снижение энергетического барьера достигается благодаря стабилизации переходного состояния или, точнее, благодаря приближению структуры субстрата а фермент-субстратном комплексе к структуре переходного состояния. Приближение к структуре переходного состояния требует в общем случае затраты энергии согласно рассматриваемой концепции, необходимая энергия обеспечивается за счет части энергии связывания субстрата с ферментом. [c.188]

Для современных энзимологов существование фермент-субстратных комплексов — почти аксиома. В настоящее время накопилось огромное множество кинетических и других данных, подтверждающих образование таких комплексов в ходе ферментативных реакций, причем многие из них очень трудно объяснить каким-либо иным образом. Наиболее убедительны с этой точки зрения многочисленные прямые наблюдения образования соединений фермента с субстратом. Первое из них — наблюдение осаждения папаина его субстратом фибрином [1] — относится к 1880 году последние известные нам работы такого рода — исследования кристаллического фермент-субстратного комплекса оксидазы О-ами-нокислот с помощью оптических методов и метода ЭПР [2—5]. Классическими примерами служат гемопротеиды— пероксидаза и каталаза [6, 7], для которых образование промежуточных комплексов было доказано с помощью прямых спектроскопических методов более 30 лет назад [8, 9]. Позднее прямые доказательства образования подобных комплексов были получены с помощью самых разнообразных методов при исследовании гидролитических ферментов [10—14], альдолаз [15, 16], ряда дегидрогеназ [17—21] и тиотрансферазы ро-данезы [22, 23]. [c.55]

Химическое превращение субстратов амидгидролаз осуществляется при участии каталитически активных групп фермента, функционирующих как нуклеофильные, общие основные и общие кислотные катализаторы. Характерной особенностью ка тализа, по-видимому, является действие нуклеофильной группы на резонансно дестабилизированную связь в продуктивном фермент-субстратном комплексе. Элементарный акт химического изменения субстрата должен в этом случае ходить со скоростями, близкими к скоростям диффузионно контролируемых процессов. Гидролитическая реакция многостадийный процесс, проходящий обычно через образование тетраэдрических промежуточных соединений, корость обра зования и распада которых определяется структурой субстрата и, главным об разом, свойствами уходящей группы. [c.348]

Чисто ковалентного связывания неизмененного субстрата при образовании фермент-субстратного комплекса, по-видимому, не происходит. Однако известны случаи, когда фермент все же образует ковалентно связанные промежуточные соединения с переносимыми в ходе реакции группировками, принадлежащими субстрату. В некоторых случаях переносимой группировкой является один атом, в других —вся молекула субстрата, за исключением одного атома. Важно, что этот ковалентный тип промежуточного соединения, образующегося путем разрыва связи в молекуле субстрата и образования новой связи между ферментом и фрагментом субстрата, качественно отличен от простого фермент-субстратного аддитивного комплекса. Важные кинетические следствия этого различия мы рассмотрим в гл. VIII. [c.60]

Эта реакция также легко обратима. При ее исследовании в обоих направлениях установлено, что графики двойных обратных величин пересекаются, как того требует механизм с тройным комплексом, независимо от того, концентрация какого субстрата варьирует. В таких случаях, однако, необходимо дальнейшее уточнение относительных величин различных констант скоростей, поскольку пересечение кинетических прямых характерно также для механизма Теорелла —Чанса, т. е. для случая, когда время жизни тройного комплекса ничтожно мало с кинетической точки зрения, а реальное значение имеет только образование двух двойных комплексов— начальных фермент-субстратных комплексов для двух направлений реакции. Моррисон и Джеймс исключили возможность механизма Теорелла—Чанса для креатинкиназы, опираясь на полученные ими данные об ингибировании прямого й обратного процессов продуктами реакции. Они показали, что кажушиеся ингибиторные константы, характеризующие некоторые реакции конкурентного ингибирования продуктом (нуклеотид — нуклеотид или гуанидинсодержащее соединение — гуанидинсодержащее соединение), зависят от концентрации фиксированного субстрата. Этот результат согласуется с механизмом, при котором все реакции, кроме взаимопревращения двух центральных тройных комплексов, быстро достигают равновесия, но не согласуется с механизмом Теорелла — Чанса. [c.148]

Теория замка и ключа предполагает, что между ферментом и субстратом должно происходить какое-то непрочное соединение, и это подтверждается многими экспериментами. С помощью спектрографа биологам удалось увидеть , что это соединение действительно происходит. Это впервые полытался сделать К. Штерн, работавщий тогда в Иэльском университете. Взяв фермент каталазу и производное перекиси водорода в качестве субстрата, он вначале определил спектр поглощения каталазы, а затем обнаружил новый спектр, по-видимому принадлежащий фермент-субстратному комплексу. Очень скоро, однако, вновь появился исходный спектр каталазы, т. е. фермент, очевидно, закончил свою работу и был готов к следующему циклу. [c.176]

При построении модели фермент-субстратного комплекса изоци-тратлиазы использованы данные о строении приведенных хелатных соединений и данные по стереохимии изолимонной кислоты, подтверждающие возможность образования подобных хелатных соединений у естественных субстратов изоцитратлиазы и неактивность изомеров изолимонной кислоты, не способных образовать указанные хелатные [c.184]

Для объяснения механизма действия ферментов был предложен ряд теорий. В основе всех теорий лежит одна общая идея, а именно идея о том, что соединение с ферментом вызывает определенного рода активацию молекул субстрата вследствие поляризации, смещения электронов или деформации связей, вовлекаемых в реакции. Согласно современной теории, рассматривающей абсолютные скорости реакций, активация происходит путем образования специфичесгого активированного комплекса, что сопровождается изменением как кинетической, так и потенциальной энергии. В ферментативных реакциях активация субстрата происходит путем образования фермент-субстратного комплекса. Образование и превращение фермент-субстратных соединений можно разделить на три стадии присоединение молекулы субстрата к ферменту преобразование первичного промежуточного соединения в один или несколько последовательных активированных комплексов отделение конечных продуктов реакции от фермента. [c.138]

В 1938 г. И. Юдкин опубликовал обзор по ферментативной адаптации у микробов, в котором предложил простую модель адаптации, основанную на принципе действия масс. В соответствии с бытовавшими тогда взглядами на механизм синтеза ферментов он предполагал, что ферменты образуются из предшественников, в равновесии с которыми они находятся в клетке. Юдкин считал, что в случае конститутивных ферментов равновесие сдвинуто в сторону фермента ( ), а для адаптивных ферментов — в сторону предшественника (Р). В результате соединения адаптивного фермента со своим субстратом (5) и образования фермент-субстратного комплекса Е — 5 равновесие смещается, что приводит к накоплению фермента. Эта точка зрения иллюстрируется следующим уравнением [c.477]

Широко известно следующее высказывание Э. Фишера Поскольку ферменты, по всей вероятности, являются белками... по-видимому, их молекулы также имеют асимметричную структуру при этом асимметрия фермента в целом соответствует таковой у гексоз. Только в том случае, если фермент и атакуемый им субстрат имеют сходную геометрическую форму, обе молекулы могут подойти друг к другу столь близко, чтобы могла произойти химическая реакция. Образно говоря, фермент и глюкоза должны соответствовать друг другу как замок и ключ . Результаты всех последующих исследований согласовывались с представлением об образовании промежуточных фермент-субстратных комплексов при ферментативном катализе. Такие исследования включали кинетический анализ, химическую модификацию боковых R-rpynn аминокислотных остатков фермента специфическими реагентами, ингибирование ферментов специфическими соединениями (которые взаимодействуют с активными центрами), определение характерных спектральных полос поглощения при действии ферментов на их субстраты и кристаллографическое исследование комплексов ферментов с соединениями, сходными по структуре с соответствующими субстратами. [c.242]

Ведущую роль в механизме ферментативного катализа играет образование фермент-субстратных комплексов, на существование которых впервые указал Д. Браун (1902). На первой фазе ферментативного катализа между субстратом (или субстратами) и ферментом возникает соединение, в котором реагенты связаны друг с другом ионной, ковалентной или иного типа связью. Затем (вторая фаза) субстрат под действием присоединенного к нему фермента претерпевает изменение, делающее его более доступным для соответствующей химической реакции. На третьей фазе происходит сама химическая реакция и, наконец, образовавшиеся продукты реакции на четвертой фазе освобождаются из фермент-продуктного комплекса. Если обозначить фермент Е, субстрат 5, активированный субстрат 5 и продукт реакции Р, то указанная последовательность процессов выразится нижеследующей схемой [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология