Простой механизм Михаэлиса — Ментен

Исследования кинетики ферментативных реакций в стационарном режиме — один из наиболее распространенных способов изучения механизма действия ферментов. Это определяется рядом особенностей ферментативных реакций и прежде всего тем, что для ферментативных реакций стационарное состояние устанавливается весьма быстро. Для простейшей схемы ферментативного процесса с участием одного промежуточного соединения (схема Михаэлиса — Ментен) [c.171]

Особенно полезна при анализе возможных механизмов ферментативного катализа теория переходного состояния. Мы применим этот подход к простому механизму Михаэлиса — Ментен (для которого / m = / s см. гл. 3), с тем чтобы увидеть, как энергия связывания автоматически уменьшает энергию активации перехода, определяемого кажущейся константой скорости второго порядка at/Км, и как часть этой энергии используется для уменьшения энергии активации стадии химического превра-щения субстрата с константой скорости at [2]. [c.293]

Механизм Михаэлиса — Ментен. Простейший из возможных механизмов описывается уравнением (VI.8), в котором С (катализатор) следует заменить на Е (фермент). Это — обратимое образование комплекса между А и Е с последующим практически необратимым расщеплением этого комплекса, в результате которого образуется продукт и регенерирует свободный фермент. В особом не часто встречающемся случае, когда к-г., уравнение (VI. 12) приобретает вид [c.170]

Простой механизм Михаэлиса—Ментен [c.45]

Простейший механизм Михаэлиса—Ментен для ферментативной реакции можно представить следующей схемой [c.45]

В данной схеме подразумевается, что каталитическая реакция включает только две стадии, как и в простейшем механизме Михаэлиса — Ментен. Если ввести несколько дополнительных стадий и считать, что каждое промежуточное соединение способно к протонированию—депротонированию, то вид окончательного уравнения остается без изменений, однако при этом уже можно не надеяться, что нам удастся достаточно просто интерпретировать экспериментальные данные (сравните с результатом введения дополнительной стадии в простой механизм Михаэлиса—Ментен, разд. 2.6). [c.149]

Простая теория механизм Михаэлиса — Ментен [c.169]

Несмотря на то что Кк равна Ks — истинной константе диссоциации фермент-субстратного комплекса — только для простого механизма Михаэлиса — Ментен или в аналогичных случаях, при решении определенных задач Км можно рассматривать как кажущуюся константу диссоциации. Например, концентрацию свободного фермента можно рассчитать из соотношения [c.115]

Если ингибитор I связывается с активным центром фермента и препятствует связыванию субстрата 8 и наоборот, т. е. I и 8 конкурируют за связывание с активным центром, то говорят, что I является конкурентным ингибитором. Для простого механизма Михаэлиса — Ментен [уравнение (3.4), /< м = Л 5] следует рассматривать еще одну стадию [c.119]

Первый из них —ингибирование избытком субстрата. При связывании с ферментом второй молекулы субстрата образуется каталитически неактивный комплекс ЕЗг. Если для простого механизма Михаэлиса — Ментен вторую константу диссоциации обозначить через К , мы получим [c.126]

Ферментом, кинетические свойства которого при разных pH изучены лучше, чем свойства остальных ферментов, является химотрипсин хорошо известны его структурные особенности и механизм каталитического действия. Чрезвычайно широкая специфичность химотрипсина и, следовательно, возможность использования различных субстратов позволяет исследовать простой механизм Михаэлиса — Ментен, механизм с накоплением промежуточных соединений, обнаруживать непродуктивное связывание и анализировать механизм Бриггса — Холдена с изменением природы лимитирующей стадии при варьировании pH. [c.179]

Все сказанное выше иллюстрирует рис. 10,1, относящийся к случаю простого механизма Михаэлиса — Ментен. [c.294]

К этой простой схеме сводится механизм Михаэлиса — Ментен, если концентрация комплекса Е8 неизмеримо мала по сравнению с концентрацией свободного фермента, т. е. при очень низких концентрациях субстрата. В этих условиях система находится вдали от насыщения, поскольку то небольшое число комплексов Е8, которое образуется, существует столь короткий промежуток времени, что не может заметно снизить концентрацию свободного фер-мента и, следовательно, существенно повлиять на вероятность столкновения между молекулами свободного фермента и субстрата. По этой причине зависимость V оп в при достаточно малых кон-центрациях субстрата (в <0,1 АГм) аппроксимируется прямой с наклоном, равным У Кщ. Если говорить об ингибировании, то эта аппроксимация особенно важна для бесконкурентных ингибиторов. Характерной особенностью которых является отсутствие влияния [c.90]

Рассмотрим несколько простых примеров, начав с механизма Михаэлиса — Ментен. Сделаем ряд упрощающих допущений, как правило, выполняющихся в действительности. [c.169]

Для объяснения рН-зависимости параметров каталитического процесса в случае более сложных механизмов, чем механизм Михаэлиса — Ментен в его первоначальном виде, необходимо модифицировать рассмотренную выше в общих чертах простую теорию. [c.172]

Приведем примеры графов линейных механизмов. Простейший механизм ферментативной каталитической реакции — это схема Михаэлиса — Ментен 1) Е + S ES, 2) ES-> Р + S, где S, Р — соответственно субстрат и продукт Е, ES — различные формы фермента (энзима). Граф превращений интермедиатов этого механизма изображен на рис. 1.3, а. [c.78]

В последнее время внимание исследователей привлекают вопросы, связанные с кинетикой и механизмом органических реакций в присутствии поверхностноактивных веществ (ПАВ) [1]. Эти соединения, называемые также амфифильными, или детергентами, обычно содержат длинную углеводородную цепь — гидрофобную часть и полярную или ионную группу — гидрофильную часть. В разбавленных растворах они образуют агрегаты с высоким молекулярным весом, или мицеллы. Взаимодействие между субстратом реакции и специфически ориентированными гидрофобной и гидрофильной частями молекул в мицеллах является основной причиной поразительного ускорения или ингибирования поверхностноактивными веществами многих органических реакций. Во многих случаях в мицеллярном катализе обнаруживается отчетливая субстратная специфичность, а кинетика подчиняется уравнению Михаэлиса — Ментен (с насыщением по концентрации субстрата), и в этом отношении мицеллярный катализ во многом аналогичен ферментативному. Кинетическая аналогия мицеллярных катализаторов с ферментами и известное структурное сходство мицелл и белковых глобул явились существенным стимулом исследований в этой области. Мицеллы детергентов, значительно более простые в структурном отношении, чем белки, позволяют подойти к объяснению кинетических свойств ферментативных и мицеллярных систем. Изучая изменения физических свойств системы при образовании мицелл, можно оценить роль гидрофобных взаимодействий и, таким образом, моделировать гидрофобные взаимодействия в белках и липидах. [c.222]

Если написать на основании этого механизма кинетическое уравнение для прямой реакции, то по форме оно не должно отличаться от уравнения Михаэлиса — Ментен в том смысле, что оба они являются уравнениями гиперболы. Определение величины наклона кривой и точки пересечения по методу Лайнуивера — Берка позволяет найти константы Км и Ушах- Однако если механизм достаточно сложен, то в величину Км входят добавочные константы скорости реакции, и в этом случае интерпретировать ее не так просто. [c.350]

В действительности гиперболическая форма, характерная для уравнения Михаэлиса — Ментен, может получаться при самых разных механизмах реакции. Поэтому, когда допускают, что механизм реакции соответствует простому механизму, описываемому уравнениями (6.33) — (6.35) или уравнением (6.53), лишь на основании линейности графиков Лайнуивера — Берка, необходимо соблюдать осторожность. [c.350]

В связи с этим нет необходимости использовать предположение о стационарном режиме протекания реакции. Первый из опрошенных студентов утверждает, что по форме уравнение скорости в случае схемы (А) не отличается от выражения Михаэлиса—Ментен для следующего простого механизма [c.82]

Когда имеется только один фермент-субстратный комплекс и все стадии связывания достаточно быстрые, параметр at в уравнении Михаэлиса — Ментен представляет собой просто константу скорости первого порядка для химического превращения комплекса ES в комплексе ЕР. В более сложных ситуациях at является функцией всех констант скорости первого порядка и не может быть отнесена ни к какому конкретному процессу, за исключением крайних случаев. Например, для механизма Бриггса — Холдейна, когда комплекс ЕР диссоциирует достаточно быстро, at = 2 [уравнение (3.10)]. Однако если диссоциация комплекса ЕР протекает медленно, то константа скорости этого процесса вносит вклад в параметр at и в предельном случае, когда скорость диссоциации ЕР значительно меньше скоростей химических стадий, параметр at будет равен константе скорости диссоциации. Из рассмотрения схемы (3.19) видно, что в этом случае at является функцией констант 2 и 3. Однако если одна из этих констант много меньше другой, at становится равной меньшей константе. Например, если 3 <. 2, то, согласно (3.22), at = 3. Из этого следует, что at не может превышать ни одной из констант скорости первого порядка для реакционного пути в прямом направлении и представляет собой, таким образом, нижний предел для констант скорости химических реакций. [c.115]

Несмотря на то что схема (1.7) и уравнение Михаэлиса — Ментен не соответствует на молекулярном уровне ни одному механизму реакции, его использование получило большое распространение. Это одно из фундаментальных уравнений ферментативной кинетики. Уравнение Михаэлиса — Ментен феноменологически описывает практически все ферментативные реа1кции, а наблюдаемые отклонения, как правило, связаны с усложнением простейшей схемы. Дело в том, что уравнение Михаэлиса — Ментен отражает фундаментальную особенность ферментативных реакций — участие в механизме процессов лабильных промежуточных соединений субстрата и активного центра фермента. [c.12]

Теория Михаэлиса и Ментена оказалась чрезвычайно плодотворной для выяснения механизма действия ферментов. Основой каталитической ферментной реакции является обратимое взаимодействие субстрата и фермента, при котором образуется их комплекс, распадающийся затем с образованием продуктов реакции и освобождением молекулы фермента. Эта, на первый взгляд такая простая, гипотеза была высказана в самом начале века А. Брауном, затем В. Анри (1902) и лишь позднее детально развита Михаэлисом и Ментеном (1913), а также Бриггсом и Холденом (1925). [c.52]

Механизмы ферментативных реакций чрезвычайно сложны и еще мало изучены. Однако кинетика этих реакций часто описывается простыми уравнениями, получаемыми также из очень простых предположений. Так, кинетика инверсии тростникового сахара (сахароза) под действием фермента сахаразы описывается в предположении образования единственного промежуточного продукта, обладающего свойствами продукта Аррениуса. Последующие соображения и вывод были предложены Анри (1902), а также Михаэлисом и Ментеном (1913). Обозначив буквами F фермент, а S — реагирующее вещество (субстрат), кинетическую схему можно записать так [c.351]

ТИПОВ ферментативных реакций. Большая часть соответствующих уравнений интегрируется гораздо проще, чем обычно полагают. Для этого нужно быть лишь немного знакомым с интегральным исчислением, а не просто уметь находить стандартные интегралы в таблице. Альберти и Корбер [5] проанализировали интегральную форму уравнения для обратимого механизма Михаэлиса — Ментен и применили его к фумаразе. Шверт [131] получил интегральные формы уравнений скорости для ряда более сложных механизмов. Хотя интегрирование этих уравнений не представляет особых трудностей, конечные выражения имеют обычно довольно сложный вид, и поэтому их анализ весьма трудоемок. Кроме того, интегральные уравнения так мало применялись в ферментативной кинетике, что дальнейшее более или менее детальное обсуждение этого вопроса нецелесообразно. [c.208]

Реакция аффинной метки с ферментом начинается с образования обратимо связанного комплекса фремент—ингибитор, далее следует стадия ковалентной модификации фермента и, следовательно, необратимое ингибирование. Эта схема аналогична механизму Михаэлиса — Ментен, а потому при возрастании концентрации ингибитора должно наблюдаться насыщение. Решение кинетического уравнения для этого случая приведено в гл. 4 [уравнение (4.71)]. Для простого случая неравновесного связывания, за которым следует медленная сталия химического превращения, справедливо уравнение [c.245]

Чтобы объяснить зависимость максимальной скорости реакция от концентрации ионов водорода, еобходимо постулировать наличие некоторых дополнительных стадий в обсуждаемых выше простейших кинетических схемах с участием гидрогеназ. Можно предложить два основных механизма, которые объясняют эффект насыщения зависимости максимальной скорости от pH. По своей сущности эти схемы различаются, как различаются рассмотренные выше кинетические схемы Михаэлиса — Ментен и Анри. [c.43]

Основная идея о принципах биокатализа возникла еще в начале нащего века благодаря трудам Брауна и Анри и позднее была развита Михаэлисом и Ментен, а также Бриггсом и Холденом. Идея заключается в том, что механизм каталитического действия ферментов состоит в общем случае в образовании между ферментом и субстратом промежуточных соединении, претерпевающих в ходе реакции последовательные превращения вплоть до образования конечных продуктов и регенерации фермента. Действительно, в простейшем случае описание кинетики ферментативной реакции укладывается в рамки так называемой двухстадийной схемы [c.216]

Для всестороннего изучения морфолого-физиологических свойств и продуктов обмена, прежде всего, микробов все ранее предложенные способы их выращивания оказались малопригодными Более того, накопление однородной по возрасту большой массы клеток оставалось исключительно трудоемким процессом Вот почему требовался принципиально иной подход для решения многих задач в области биотехнологии В 1933 году А. Клюйвер и Л X Ц Перкин опубликовали работу "Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов", в которой изложили основные технические приемы, а также подходы к оценке и интерпретации получаемых результатов при глубинном культивировании грибов С этого времени начинается третий период в развитии биологической технологии — биотехнический Началось внедрение в биотехнологию крупномасштабного герметизированного оборудования, обеспечившего проведение процессов в стерильных условиях Особенно мощный толчок в развитии промышленного биотехнологического оборудования был отмечен в период становления и развития производства антибиотиков (время второй мировой войны 1939 — 1945 гг, когда возникла острая необходимость в противомикробных препаратах для лечения больных с инфицированными ранами) Все прогрессивное в области биологических и технических дисциплин, достигнутое к тому времени, нашло свое отражение в биотехнологии Следует отметить, что уже в 1869 г Ф Мишер получил "нуклеин (ДНК) из гнойных телец (лейкоцитов), В Оствальд в 1893 г установил каталитическую функцию ферментов, Т Леб в 1897 г установил способность к выживанию вне организма (в пробирках с плазмой или сывороткой крови) клеток крови и соединительной ткани, Г Хаберланд в 1902 г показал возможность культивирования клеток различных тканей растений в простых питательных растворах, Ц Нейберг В 1912 г раскрыл механизм процессов брожения, Л Михаэлис и М Л Ментен в 1913 г разработали кинетику ферментативных реакций, а А Каррел усовершенствовал способ выращивания клеток тканей животных и человека и впервые применил экстракт эмбрионов для ускорения их роста, Г А Надсон и Г С Филлипов в 1925 г доказали мутагенное действие рентгеновских лучей на дрожжи, а в 1937 г Г Кребс открыл цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), в 1960 [c.16]

В 1913 г. немецкий ученый Л. Михаэлис и его ассистентка М. Ментен предположили, что механизм каталитического действия ферментов в общем случае заключается в образовании между ферментом и субстратом промежуточных соединений, претерпевающих в ходе реакции последовательные превращения вплоть до образования конечных продуктов и регенерации фермента. В простейшем случае описание кинетики ферментативной реакции представляют в виде следующей двухстадийной схемы [c.104]