Кинетические модели кооперативности

Кинетические модели кооперативности [c.196]

В соответствии с изложенным большая активность биокатализаторов обусловлена высоким значением предэкспоненты А (эффект ориентации) в уравнении Аррениуса и низкой энергии активации (кооперативный эффект). Эти представления получили подтверждение в кинетических исследованиях и при работе с синтетическими моделями ферментов. [c.333]

С геометрической точки зрения критическое ядро, образованное последовательностями различных молекул, является наиболее вероятным зародышем структуры. При возникновении такого ядра должны удовлетворяться лишь минимальные требования, касающиеся кооперативности взаимодействий неупорядоченных цепей. Такая пачечная модель ядра наилучшим образом согласуется с кинетическим анализом и поэтому отражает наиболее вероятный механизм нуклеации. Кроме того, нет никаких оснований думать, что расположение цепей в кристаллите и ядре должно быть одинаковым. Но это отдельная проблема. Свою специфику имеет также и кристаллизация набухших полимеров. При этом проявляются дополнительные специфические факторы, влияющие как на конформацию и упаковку цепей, так и на нуклеацию. [c.292]

Предложенная модель не исходит из того, что в каждый данный момент окружение для всех молекул воды идентично. На самом деле некоторые молекулы воды, связанные др г с другом водородными связями, образуют, кроме того, водородные связи с полимером. В любой момент времени возможно существование длинных, по существу линейных цепей из молекул воды, связанных водородными связями друг с другом. Диффузия такого кластера происходит в тех случаях, когда одни молекулы разрывают свои водородные связи с полимером и одновременно другие молекулы из того же кластера образуют Н-связи с полимером без разрыва Н-связей между молекулами воды. Таким путем осуществляется кооперативное движение молекул вместо индивидуального движения каждой молекулы. Кинетической единицей становится не отдельная молекула воды, а кластер. Вследствие того, что кластер диффундирует через неподвижную матрицу как одно целое, эти различные молекулы воды характеризуются и различным окружением. [c.147]

В заключение данной главы отметим, что использование различных кинетических схем для описания нервной мембраны (например модели каналов с двумя состояниями [9.10—14] или модели, предполагающей кооперативные взаимодействия в мембране [9.15—17], которые довольно хорошо согласуются друг с другом и с моделью Ходжкина — Хаксли в случае детерминированных внешних условий), приводит к четко различающимся [c.362]

Предложено довольно большое количество теоретических моделей для кинетического описания явления отрицательной кооперативности. Однако нас интересуют в первую очередь модели, в которых предпринята попытка представить процессы, происходящие на уровне взаимодействия субъединиц. В качестве примера подобного подхода рассмотрим представления, развиваемые в работе [126]. Предполагается, что олигомерный фермент имеет, в отличие от [121], не два состояния всей структуры, а два состояния активных центров — открытое и закрытое. В этом случае только открытая конформация активного центра может обмениваться молекулами субстрата со средой, а каталитический акт происходит в закрытой конформации. Явление отрицательной кооперативности оказывается связанным с доступностью поступления субстратов в открытый и закрытый активные центры, которые, согласно автору, поочередно меняют свое состояние. Предполагается, что присоединяющиеся лиганды вызывают сопряженные конформационные флуктуации фермента, причем их частота должна быть оптимальной для совершения катализа. Однако в этой модели практически ничего не говорится ни о сути процесса катализа, происходящего в закрытом активном центре, ни о физических механизмах, обеспечивающих синхронность сопряженных конформационных флуктуаций с катализом и сменой продукта на новую молекулу субстрата. [c.106]

Необходимо запомнить, что только в случае положительной кооперативности в кинетической кривой насыщения, представленной в координатах Скэтчарда, есть возрастающий участок. Ни одна другая модель рецепторного связывания не приводит к появлению возрастающего участка изотермы насыщения, представленной в координатах Скэтчарда. [c.393]

Рекомбинация радикалов в твердых телах, вероятно, представляет собой простейшую модель кооперативного процесса, и ее изучение важно для получения теоретических данных. Из выполненных в последнее время исследований необходимо отметить работу [28], в которой предпринята попытка дать формально-кинетическую модель ступенчатообразной гибели радикалов. [c.33]

Бриллюэновское рассеяние вблизи Тд и модель кооперативьюго движения. Возможно, наилучщей моделью стеклования, удовлетворительной как в кинетическом, так и в термодинамическом аспекте, является модель кооперативной перестройки областей, размер которых зависит от температуры, как это было предположено Адамсом и Гиббсом [17]. Число молекул Z, одновременно претерпевающих перестройку, обратно пропорционально макроскопической энтропии образца. Размер перестраиваемых областей достигает макроскопического уровня при истинной термодинамической температуре перехода Гг, которая лежит примерно на 50 °С ниже наблюдаемой температуры стеклования Тд при квазистатическом эксперименте. При бриллюэновских частотах области кооперативного движения становятся статичными вблизи Тд. Однако, когда корреляционный размер приближается к 0,1 мкм, наблюдаются изменения интенсивности упруго рассеиваемого света, и при этом можно ожидать, что будет происходить усиление поглощения фононов вследствие структурного рассеяния. Эффекты такого рода проявляются только в тех случаях, когда плотность (и поэтому упаковка) областей, соверщающих кооперативные движения, отличается от плотности аморфной фазы. Тот факт, что в действительности на отношении интенсивностей упруго и неупруго рассеянного света или на поглощении фононов не сказывается достижение Тд, приводит к предположению об аморфном характере упаковки макромолекул в замороженных областях. Лишь измерения потерь на гиперзвуковых частотах в полимерах при температурах, существенно меньших Тд, позволяют обнаружить значительное снижение поглощения фононов вплоть до температур порядка 4 К [38]. [c.224]

Доказать выполнимость допущения, что У = vIV, очень трудно ( или даже невозможно). Однако обычно обойтись без него не удается, так как пытаться интерпретировать кинетические данные для кооперативных ферментов, не вводя никаких упрощающих предположений, — задача совершенно безнадежная. Это не является, конечно, свойством только симметричной модели — все другие модели кооперативности также построены при некоторых допущениях. Предположение о том, что У = vIV, имеет по крайней мере то достоинство, что оно кажется весьма правдоподобным, чего нельзя сказать о ряде других допущений, используелшх в симметричной модели. Таким является, в частности, основное допущение о симметрии конформации белковой молекулы, чья спорность не уменьшается от того, что его часто используют. Симметричная модель не рассматривает молекулярного механизма, объясняющего конформационную симметрию, и с физической точки зрения неясно, почему белки, имеющие субъединичную структуру, должны обладать подобным свойством. Другое не очень обоснованное допущение состоит в том, что многие ферменты рассматриваются как истинные К-системы (в терминологии Моно, Уаймена и Шанжё). Иными словами, допускается, что хотя R- и Т-состояния могут различаться в 1000 и более раз по степени сродства к субстрату, константы каталитического распада у них совершенно одинаковы. Вопрос о том, насколько вероятно существование истинных К-систем, никогда серьезно не обсуждался в литературе. Действительно, допущение о равенстве констант скорости каталитического распада для R- и Т-форм часто рассматривается как аксиома, не требующая доказательства. [c.185]

Все рассмотренные выше модели являются по существу равновесными, и они пригодны для интерпретахщи кинетическцх данных только в том случае, если величину vIV можно считать истинной мерой Y. Для объяснения кооперативности построено также несколько чисто кинетических моделей, не имеющих аналогов среди равновесных моделей. Простейшей среди них является модель, предложенная Рабином [126] [c.196]

Модель кооперативного взаимодействия Хилла является наиболее простой. В ферментативной кинетике (гл. 2) была рассмотрена более сложная модель — модель Моно-Уаймена-Шанжё. Ниже приведен кинетический анализ для наиболее простой модели. [c.391]

Рассмотренные выще механизмы способны описывать многие сложные эффекты, и кинетическое уравнение может иметь очень сложную форму. Но в общем случае концентрация [ЕЗ] не может возрастать быстрее, чем растет [3]. Однако при некоторых экспериментальных условиях субстраты или ингибиторы оказывают большее влияние на концентрацию комплекса. Другими словами, получаются 3-образные кривые типа кривой связывания кислорода гемоглобином (разд. 7.13). В особенности это относится к ферментам, играющим важную роль в регулировании обмена веществ. Подобные кооперативные эффекты встречаются в случае ферментов с несколькими активными центрами, поскольку кооперативный эффект подразумевает возрастание сродства второго активного центра к субстрату, когда первый центр занят. Как и в случае гемоглобина, взаимодействия такого типа сопровождаются структурными изменениями. Согласно модели Моно — Шанжо — Ваймана, фермент с несколькими активными центрами может находиться по крайней мере в двух состояниях. Это, вероятно, слишком упрощенная картина, но два является минимальным числом состояний, необходимым для объяснения наблюдаемых эффектов. Предполагается, что в обоих состояниях конформации всех субъединиц одинаковы. Воздействующая на систему молекула (эффектор), которая может быть молекулой субстрата, смещает равновесие в сторону одного или другого из этих двух состояний. Если эффектор смещает равновесие в направлении увеличения скорости реакции, то такой эффектор называется активатором. Если же его действие приводит к снижению скорости реакции, то он называется ингибитором. Как и в случае гемоглобина, воздействие усиливается тем, что одна молекула эффектора оказывает влияние на несколько каталити-21 [c.323]

Существенный вклад в создание теории релаксационных явлений в полимерах внес Готлиб [62, с. 263, 283], причем наибольшее развитие получили работы, посвященные динамике изолированной цепи (растворы полимеров). В отличие от работ, в которых движение кинетических единиц, содержащих полярные группы, описывается как движение невзаимодействующих диполей с несколькими дискретными положениями ориентации, в работах Готлиба учитывался кооперативный характер переориентации диполей макромолекулы, приводящий к возникновению спектра времен релаксацпи. Расчеты показали, что в гибких карбоцеппых полимерах в растворе диэлектрически активным является кооперативный вид движения, включающий согласованные поворотно-изомерные движения скелета цепи, внутреннее вращение в боковых группах п крупномасштабные низкочастотные крутильные колебания. Предполагается, что подобный механизм двин<еиия диполей имеет место ири высоких температурах в пластифицированных полимерах в условиях ослабленного межцепного взаимодействия. С использованием модели малых колебаний описан процесс установления дипольной поляризации ниже температуры стеклования, который вызван, вероятно, колебаниями дипольных групп вблизи равновесного положения при наличии диссипативных сил, приводящих к релаксационным процессам в переменных полях. Модель малых колебаний рассмотрена в работе [63]. [c.81]

Успехи экспериментального изучения диэлектрических потерь и поляризации полимеров в стеклоо.бразном состоянии и в растворах способствовали. развитию теоретических исследований кинетики процесса релаксации ма,кромолекулы, описывающих мелкомасштабные (высокочастотные) процессы релаксации. Была рассмотрена [201] модель полимерной цепи, в> которой элементарной кинетической единицей являлась не гибкая гауссовая субцепь, а жесткий элемент достаточно малых размеров — мономерное звено или несколько мономерных звеньев. Расчеты показали, что диэлектрически активным движением в гибких карбоцепных полимерах в растворе является кооперативный вид движения, включающий согласованные поворотноизомерные движения скелета цепи, внутреннее вращение в боковых группах и крупномасштабные низкочастотные крутильные колебания [201]. Предполагается, что подобный механизм движения диполей имеет место при высоких температурах в пластифицированных полимерах в условиях ослабленного межцепного взаимодействия. С использованием модели малых колебаний описан процесс установления дипольной поляризации ниже температуры стеклования, который вызван, вероятно, колебаниями дипольных.групп вблизи равновесного положения при наличии диссипативных сил, приводящих к релаксационным процессам в переменных полях. [c.123]

Начато [56] построение динамических моделей цепи с множественными типами деформируемых кинетических единиц. Учтены возможность изменения длины элементарного перестраивающегося участка цепи, зависимость энергии активации перестройки от начальной и конечной конформации, от величины и направления приложенных внешних сил. Рассчитаны некооперативная модель, в которой перестройки различных Jвeньeв не коррелируют друг с другом, и одномерная кооперативная модель, решаемая методом Монте-Карло. Отмечается, что динамические свойства обеих моделей (податливость при ползучести и динамический модуль) близки. [c.50]

Кинетика действия ферментов в растворе является одним из наиболее хорошо изученных разделов химической энзимологии. Кинетические закономерности катализа простыми ферментами подчиняются уравнению Михаэлиса—Ментен, предложенному еще в начале века. Кооперативные и аллостерические эффекты в катализе более сложными ферментами (в частности, олигомерными) описываются на основе модели Моно—Уаймена— Шанже, сформулированной в 60-х годах. Хорошо разработана теория влияния на кинетику ферментативных процессов таких факторов, как pH, присутствие ингибиторов и активаторов и т. п. Несколько более сложными закономерностями характеризуется кинетика действия ферментов на высокомолекулярные, в том числе, нерастворимые субстраты (белки, ДНК и РНК, целлюлозу). Однако и в этой области достигнут-очевидный прогресс. [c.97]

Несмотря на эти критические замечания, следует отметить, что симметричная модель означала большой шаг вперед в понимании кооперативности белковых молекул. Хотя в настоящее время имеются данные по отрицательной кооперативности, которые не удается объяснить с позиций симметричной модели, кинетические свойства ряда ферментов эта модель описывает вполне удовлетворительно. Например, Бланжи, Бюк и Моно [11] использовали симметричную модель для количественного описания кооперативных свойств фссфофруктокиназы из Es heri hia oli. Этот фермент представлял особый интерес в связи с возможностью проводить измерения связывания одного субстрата, фруктозо-6-фосфата, в широком интервале концентраций аллостерического активатора, АДФ, и аллостерического ингибитора, фосфоенолпирувата. Точное согласие между теорией и экспериментом для всех полученных данных можно рассматривать как веский довод в пользу адекватности симметричной модели. [c.185]

Каковы основные предпосылки модели лиганд-рецепторного взаимодействия, описываемой схемой (1.2) и уравнением (1.1) Какие из этих предположений могут нарушаться 2. Выведите уравнение, описывающее концентрацию лиганд-рецепторных комплексов в зависимости от количества добавленного лиганда, если концентрации лиганда и рецептора соизмеримы Как определять параметры рецепторного связывания в этом случае Приводит ли изменение концентрации лиганда за счет лиганд-рецепторного взаимодействия к изменению аналитического вида графиков, построенных в координатах Скэтчарда 3. Какие изменения наблюдаются в графиках, построенных в координатах Скэтчарда, при отсутствии равновесия в системе лиганд-рецептор 4. Какие характерные изменения наблюдаются в кинетике лиганд-рецепторного взаимодействия, если изменяется суммарная концентрация лиганда или рецепторов За счет каких процессов это может происходить 5. Как можно разграничить процессы рецепторного связывания, транспорта и деградации лиганда 6. Какие изменения в кинетике связывания наблюдаются при наличии двух типов мест связывания 7. Дайте определение понятию кооперативность . Какие виды кооперативного лиганд-рецепторного взаимодействия вы знаете 8. Выведите уравнение для преобразований Хилла. 9. Как с помощью координат Хилла определять степень кооперативности Сравните понятия степень кооперативности и кажущаяся степень кооперативности . 10. Выведите уравнение для преобразований Бьеррума. Как определять число мест связывания в координатах Бьеррума 11. Как с помощью координатных методов определить модель лиганд-рецепторного взаимодействия 12. Как определяются основные кинетические и равновесные параметры рецепторного связывания [c.404]