Каталитические методы анализа ферментативные

Основные кинетические закономерности протекания ферментативных реакций. В иммуноферментных методах анализа в качестве метки антигенов и антител могут использоваться как ферменты, так и их субстраты. Если меткой служит молекула фермента, то выбранный способ детекции должен обеспечивать регистрацию сигнала, пропорционально зависимого от концентрации (количества) фермента, а в случае применения в качестве метки субстрата — концентрации (количества) субстрата. В первом случае фермент выполняет роль маркера (он ковалентно связан с молекулой антигена или антитела), во втором — детектора (свободный фермент). Оптимизация условий каталитической реакции (выбор pH, оптимальных концентраций фермента и субстратов) осуществляется в соответствии с используемой модификацией ИФА. [c.61]

Каталитическими являются также ферментативные методы различного типа, применяемые в биохимии и в клиническом химическом анализе. Преимущество их в том, что для их осуществления требуется простая и дешевая аппаратура. Внесение загрязнений часто вызывает ошибки, поэтому требуется исключительная аккуратность в работе. Каталитические методы определения известны уже для 40 элементов некоторые примеры приведены в табл. 3.13. [c.93]

Каталитические ферментативные методы анализа используют преимущественно для определения многих органических соединений, п частности таких, которые содержатся в биологических объектах (в крови, моче, тканях и др.). Таким способом можно определять мочевину, мочевую кислоту, аминокислоты и другие органические кислоты, глюкозу и другие сахара, антибиотики и т. д. [c.450]

Согласно Ленинджеру [1], примерно одна треть описанных к 1950 г. ферментов требовала для проявления своей максимальной активности либо добавления иона металла, либо эти ферменты содержали прочно связанный ион металла, по-видимому, принимающий участие в каталитических процессах. С тех пор применение усовершенствованных методов анализа металлов в биологических системах позволило выявить еще большое число ферментов, относящихся к классу металлопротеинов. Кроме того, установлена ферментативная активность ряда металлопротеинов, для которых ранее было показано наличие металла [2]. [c.443]

К 1910 г. развитие химии белка приостановилось. Метод анализа белковых гидролизатов по Э. Фишеру оказался в ряде случаев бессильным, ибо не давал возможности расшифровать до 40% азотного состава некоторых белков, поскольку ферменты не гидролизовали их нацело. Николай Дмитриевич применил вместо ферментов неорганизованные катализаторы и нашёл условия, в которых гидролиз каталитический приближается к гидролизу ферментативному катализ слабыми кислотами и щелочами, но в условиях более высокой температуры, чем это обычно применялось, и значительно повышен-94 [c.94]

На заключительной стадии проведения ИФА осуществляется измерение каталитической активности ферментной метки. При наличии отработанной методики анализа регистрируемый при этом параметр однозначно соответствует начальной концентрации измеряемого соединения и служит характеристикой его содержания. Единицы, в которых выражается регистрируемый сигнал, могут быть различны и зависят от метода определения ферментативной актив-сти (например, спектрофотометрический, флуориметрический, электрохимический, люминесцентный и т.д.). На основании полученных данных оператор должен сделать вывод, присутствует ли анализируемое соединение в пробе, и если да, то в какой концентрации. Этот этап является крайне ответственным, и для того чтобы максимально снизить возможность субъективных оценок результатов анализа, современные регистрирующие приборы для проведения ИФА оснащены микропроцессорами, с помощью которых рассчитывают концентрацию определяемого соединения в соответствии с заданной программой. Но пока что в большинстве случаев количественная интерпретация результатов зависит от опыта сотрудника, проводящего анализ. [c.256]

Первая, главная причина отсутствия ощутимого прогресса в понимании природы ферментативного катализа касается пространственной организации белковых молекул, без знания принципов которой невозможно теоретическое развитие энзимологии. О том, что должного понимания структурной организации ферментов, действительно, нет, свидетельствует как само многообразие существующих концепций, отражающих различные, иногда взаимоисключающие представления о конформационных свойствах белков, так и многовариантность в рамках одной концепции стереохимических моделей механизма конкретной каталитической реакции, что продемонстрировано выше на примере аспартатных протеиназ. Необходимые для количественного описания каталитического акта данные о конформационных возможностях фермента и субстрата, их потенции к изменению своих структур пе могут быть получены непосредственно из рентгеноструктурного анализа (как и любого другого эксперимента) или эмпирическим путем, без привлечения теоретических и расчетных методов, в конечном счете, без количественной теории структурной организации белков. [c.105]

Итак, с появлением рентгеноструктурного анализа ферментов не произошел переход от умозрительных представлений о ферментативном катализе к строгому количественному описанию этого явления. Не изменилась также направленность биокаталитических исследований, по-прежнему следующих от функции к структуре, что неслучайно, поскольку результатом рентгеноструктурного исследования может быть лишь знание морфологии биосистем атомно-молекулярного уровня, которое само по себе не является конечной целью изучения ферментов. Морфология объекта — это всегда нечто предварительное и совершенно необходимое для последующего изучения структурной и структурно-функциональной организации биосистем. Выяснение с помощью рентгеноструктурного анализа пространственного строения многих сотен молекул ферментов не решило проблему биокатализа, но сделало реальным разработку подхода к изучению ферментативного катализа в направлении от структуры к функции и априорному количественному описанию механизма каталитической реакции. Благодаря развитию кристаллографии белков проблема создания общей теории биокатализа и соответствующих методов расчета впервые обрела форму подлинно научной проблемы, решаемой на уровне современных естественнонаучных знаний. [c.107]

Следующим принципом классификации методов ИФА является их разделение по типу проводимых на каждой из иммунохимических стадий реакций. В соответствии с этим все методы можно разделить на две группы — гомогенные и гетерогенные. Если в ходе выполнения анализа все реакции, включая ферментативную стадию, протекают в растворе, то метод является гомогенным. В нем отсутствует стадия разделения образующихся иммунохимических комплексов от свободных, не вступивших в реакцию компонентов. Определение концентрации исследуемого соединения основано на эффекте изменения каталитической активности фермента-метки,-возникающем при комплексообразовании с исследуемым лигандом или центрами специфического связывания. [c.81]

Анализ подобных схем существенно упрощается за счет применения метода графов. Кроме того, анализ рН-зависимостей ферментативных реакций существенно упрощается, если каталитической активностью обладает лишь одна из форм фермента (субстрата). [c.195]

Анализ механизмов ферментативных реакций при помощи ингибиторов издавна применялся в энзимологии. Первоначальные качественные методы исследования действия ингибиторов на ферменты позволили выявить участие в каталитических процессах некоторых белковых функциональных групп и группировок, принадлежащих коферментам. Так, благодаря применению алкилирующих агентов (йодацетата, йодацетамида, бромацетофенона и т. п.), мягких окислителей (феррицианид) и ионов тяжелых металлов (Hg , Сс " ) была установлена важная роль белковых сульфгид-рильных групп для каталитического действия многих биокатализаторов, которые получили наименование тиоловых ферментов. [c.78]

Проблемы и перспективы применения ферментов в анализе объектов окружающей среды рассмотрены в ряде обзоров [83-85 и монофафий 4,86) В принципе использование ферментативных реакций является частным случаем кинетических методов анализа, основанных на измерении скорости индикаторной каталитической реакции в присутствии различных количеств определяемых веществ Для правитьного применения 2ХХ [c.288]

Все это показывает, как широко используется ультрацентрифугирование при изучении нуклеиновых кислот и биосинтеза белка. Ультрацентрифугирование незаменимо также при все более расширяющемся изучении смежных проблем — в частности при изучении механизмов регуляции ферментативных реакций. Метаболические потребности клетки удовлетворяются, как известно, благодаря тонкой согласованности скоростей различных биохимических последовательностей. Такая согласованность возможна благодаря чувствительности аллостерических ферментов к изменениям концентраций отдельных метаболитов, что в свою очередь зависит от конформационных изменений, вызываемых соответствующим метаболитом и, очевидно, передающихся путем взаимодействия субъединиц ферментного белка. Успехи, достигнутые в изучении свойств аллостериче-ского фермента — аспартат-карбамоилтрансферазы, хорошо иллюстрируют большое значение ультрацентрифугирования — особенно когда оно используется в сочетании с другими методами анализа. Так, Герхарт и Шахман [5] показали, что этот фермент, представляющий собой глобулярный белок с молекулярной массой около 3-10 , после обработки соединениями ртути распадается на субъединицы двух типов. Каталитической активностью обладают лишь субъединицы одного типа, в субъединицах же другого типа, не обладающих каталитической активностью, находится центр по которому происходит присоединение цитидинтрифосфата. С этой регуляторной субъединицей связывается 5-бромцитидин-трифосфат, о чем свидетельствует соответствующая картина седиментации. Позже Вебер [6] определил аминокислотный состав и Ы-концевые остатки субъединиц обоих типов и установил, что одна молекула фермента содержит четыре регуляторных и четыре каталитических субъединицы. [c.9]

Так как каталитический участок активного центра р-амнлазы расположен между вторым и третьим сайтами, на что указывают данные но составу продуктов ферментативного гидролиза (почти исключительно мальтоза), то величины Лг и Лз не могут быть найдены с помощью онисанного метода картирования активного центра. Однако величину Л, можно найти при анализе состава продуктов гидролиза мальтотриозы под действием а-амилазы. Так, в работе [16] на примере гидролиза мальтотриозы, меченной по восстанавливающему концу, показали, что содержание радиоактивной глюкозы в продуктах реакции в 240 раз превыщает содержание радиоактивной мальтозы. Поскольку мальтотриоза может связываться с активным центром р-амилазы лишь двумя продуктивными способами (I и II, рис. 10), которые приводят соответственно к образованию меченых глюкозы и мальтозы как продуктов реакции, то можно заключить, что способ I — основной продуктивный способ связывания мальтотриозы. Далее, поскольку относительные количества образовавшихся меченых глюкозы и мальтозы соответствуют вероятности Р связывания субстрата в положениях I и II (рис. 10), что согласно рассматриваемой теории имеет прямое отношение к разнице в аффинностях соответствующих сайтов, то можно записать [c.55]

Уникальная активность и селективность действия ферментов стимулировали интенсивные усилия, направленные на выяснение механизма, их действия. Эта проблема складывается из двух главных аспектов кинетического и структурного. Структурный аспект сводится к решению двух вопросов 1) как ферменты узнают строго определенные субстраты 2) как они обеспечивают высокую скорость ферментативного процесса. Для этого необходимо было установить, как расположен субстрат на молекуле фермента, какие группы участвуют в его узнавании, и на этом основании предположить, как некоторые из этих групп обеспечивают каталитический механизм протекания процесса. Наиболее существенная информация была получена методом ] ентге Юструктурного анализа, который в общих чертах описывается в 7.13. Белу для работы фермента требуется кофактор, то необходимо иметь данные о расположении иа молекуле фермента этого кофактора. В настоящее время изучено большое число ферментов. В этой главе детально рассмотрено несколько ферментативных реакций, для которых такие исследования уже проведены. [c.199]

Представление о фермент-субстратном комплексе было выдвинуто для объяснения зависимости скорости реакции от концентрации субстрата. Позднее наблюдение над тем, что кинетика поглощения катионов растительными тканями подчиняется уравнению Михаэлиса—Ментен, было принято за доказательство существования комплексов, переносящих катионы [12]. Метод кинетического анализа можно назвать методом исключения . Если кинетика реакции, вытекающая из предполагаемого механизма, не соответствует экспериментально полученным результатам, нужно отвергнуть исходное предположение. Однако иногда ряд возможных механизмов реакции приводит к одному и тому же уравнению скорости и потому нельзя сделать выбор между этими механизмами. Например, кинетические данные, укладывающиеся в теорию Михаэлиса — Ментен, соответствуют представлению о фермент-субстратном комплексе, но возможны и другие механизмы реакции. Так, Медведев [24] предложил теорию ферментативного действия, согласно которой комплекс, образуемый ферментом и субстратом, каталитически не активен. Медведев предположил, что скорость ферментативной реакции пропорциональна концентрации молекул фермента, участвующих в неэластических столкновениях, т. е. столкновениях, при которых происходит перенос кинетической энергии. [c.58]

Липскомб и сотр. [29, 188, 189] определили структуру КПА с точностью до атомного разрешения, что позволило детально описать третичную и вторичную структуры фермента. Методом рентгеноструктурного анализа, частично с применением разностного метода Фурье при изучении субстратов и ингибиторов, связанных с ферментом [29, 195, 1961, были получены детальные сведения о структуре и вероятном пути ферментативной реакции. Для иллюстрации расположения области активного центра КПА относительно остальной молекулы на рис. 18 изображена структура полипептидной цепи. Как показано на рис. 19, потенциальными каталитическими группами фермента в соответствии с данными рентгеноструктурного анализа являются следующие 1) тирозин-248 — вероятный донор для NH-группы пептидной связи, чувствительной к гидролизу, 2) ион Zn(Il), связывающий карбонильный атом пеп- [c.76]

В последнее время появилась возможность изучать физические свойства белков такими методами, как температурный скачок, которые позволяют исследовать процессы с временами, соизмеримыми с временами каталитического превращения субстрата на ферменте, так что стало возможным непосредственно установить взаимосвязь между скоростями субстратзависи-мых конформационных изменений и скоростями самой реакции. В настоящее время имеется ун е несколько свидетельств в пользу существования изомеризации ферментов и ферментсубстратных комплексов, которые могут представлять собой конформационные изменения такого рода [49—52]. Скорость мономолекулярной изомеризации глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназы характеризуется константой порядка 1 с и является слишком медленной, чтобы этот процесс имел место при каждом обороте фермента по-видимому, этот процесс относится к явлениям контроля ферментативной активности. Рентгеноструктурный анализ лизоцима [28], химотрипсина [54] и карбоксипептидазы [55] дал прямое доказательство существования изменений в конформации фермента при взаимодействии с субстратами или ингибиторами. Гемоглобин, хотя и не является ферментом, но может быть поучительным примером использования всех этих методов для демонстрации конформационных изменений при взаимодействии этого белка с кислородом [56]. [c.243]

Асимметрические органические реакции оказались весьма полезным методом для изучения механизма реакций, для определения относительной конфигурации молекул, а также нашли применение в препаративном синтезе оптически активных соединений. В настоящее время назрела необходимость в подведении итогов в этой области, в полной сводке литературы. Мы предприняли такую попытку обобщить и критически рассмотреть в данной книге материал по асимметрическому синтезу вплоть до 1969 г. Более старые работы рассматриваются в ней не так подробно, как последние данные в этой области, по следующим причинам. Во-первых, работы опубликованные до 1933 г., подробно рассмотрены в книге П. Ритчи ), а во-вторых, дать оценку, особенно количественную, результатов этих старых работ довольно трудно. Мы поставили себе целью составить такой обзор, который был бы достаточно полным, чтобы он не потребовал дополнений по разным разделам и в то же время мог быть использован в качестве справочника при ознакомлении со старыми работами. Прежде всего необходимо очертить границы рассматриваемой области. Следует отметить, что асимметрические ферментативные реакции, полимеризация и гетерогенно-каталитические реакции нами рассматриваются весьма поверхностно. Это обусловлено прежде всего экономией места, а также тем, что эти вопросы достаточно подробно рассмотрены в специальных монографиях ). Мы старались по возможности критически рассмотреть приведенные в обзоре работы. Читатель может убедиться, что мы зачастую избегали проводить стереохимический анализ переходного состояния в асимметрическом синтезе, носящий в высшей степени надуманный характер. Но это не значит, что мы считаем такой подход бесполезным напротив, мы полагаем, что этот путь обсуждения является наилучшей формой представления материала в докладах и дискус- [c.9]

Согласно собственным исследованиям автора и анализу литературных источников, стало вполне очевидным, что изменения метаболизма, вызываемые вирусами, специфичны для растения-хозяина. Под влиянием вируса происходит как ингибирование, так и индуцирование синтеза новых изоэнзимов пероксидаз. Но так как фермент в клетках растений представлен большим набором изоэнзимов (от 3 до 42 молекулярных форм) с широким диапазоном ферментативной деятельности, в пределах pH от 3 до 14, то изучение этого фермента весьма сложно. Сведений о каталитической активности каждого из изоэнзимов пероксидазы в реакциях метаболизма разных растительных организмов весьма недостаточно. Тем более практически нет таких сведений об изменении каталитических свойств индивидуальных изопероксидаз. в вирозных растениях. Физикохимическая характеристика пероксидаз, выделенных из зараженных вирусами и контрольных растений табака, свидетельствует об определенных различиях между ними [Воронова и др., 1981]. Применение хроматографических методов исследований позволило выделить два белка с пероксидазной активностью и изучить некоторые каталитические свойства их в опыте и контроле [Андреева и др., 1979 Андреева, 1981]. Это дало возможность получить новую информацию об активности изопероксидаз вирозных растений. [c.5]

Предполагаемся, что многие ферменты в отсутствие субстратов находятся в неактивном состоянии и что функциональные группы их активных центров не ориентированы в пространстве надлежащим образом для взаимодействия с комплементарными группами субстрата. Однако при связывании специфического субстрата происходит такое конформационное изменение фермента и, следовательно, его активного центра, в результате которого соответствующие К-группы центра занимают необходимое для взаимодействия с субстратом положение это обеспечивает осуществ- ление каталитического процесса. Такие индуцированные субстратом конформационные изменения называют индуцированным со--ответствием его иллюстрирует схема, приведенная на рис. 8.8. Убедительные данные, свидетельствующие о конформационных изменениях щ)и связывании субстрата, основаны главным образом иа сравнении структур фермента, полученных методом рентгеноструктурного анализа, в присутствии и в отсутствие ингибиторов. В качестве примера можно указать на соответствующие данные для карбоксипептидазы (разд. 9.3.4) и лизоцима (разд. 9.3.3). Кроме того, ряд свойств ферментов, находящихся в растворенном состоянии, указывает на различие их конформации в присутствии и в отсутствие субстратов. Например, некоторые ферменты в присутствии субстратов утрачивают способность взаимодействовать со специфическими антителами многие ферменты в присутствии специфических субстратов оказываются более стабильными в отношении тепловой денатурации, у них изменяются показатели оптического вращения, они перестают диссоциировать на субъедини-ды у некоторых ферментов изменяются седиментационные характеристики. Принято считать, что в результате индуцированного со- ответствия может увеличиваться скорость некоторых ферментативных реакций однако обусловленное этим механизмом увеличение скорости, вероятно, относительно невелико по сравнению с соответствующими эффектами, обусловленными другими механизмами. [c.288]

Детальное воспроизведение трехмерной структуры лизоцима еще не раскрывало механизма его каталитического действия. Более того, рассматривая карту электронной плотности, трудно было определить хотя бы локализацию активного центра. В отличие от миоглобина и гемоглобина в лизоциме нет простетической группы, т.е. нет встроенного маркера активного центра. В итоге основную информацию, необходимую для идентификации активного центра, определения способа связывания субстрата и выяснения механизма ферментативного действия, удалось получить только при использовании ингибиторов, а именно при рентгеноструктурном анализе комплексов лизоцима с ингибиторами. Если трехмерная структура белка известна, то определить методом рентгеноструктурного анализа способ связывания с ним небольших молекул обычно уже нетрудно. Эти опыты легко выполнимы, потому что кристаллы белка очень пористы. Даже относительно большие молекулы ингибитора способны диффундировать по каналам между молекулами белка, попадая в участки специфического связывания. Изменение электронной плотности, обусловленное встраиванием дополнительной молекулы, можно рассчитать непосредственно по интенсивности рефлексов [c.134]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология