Основные уравнения ферментативной кинетики

ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ КИНЕТИКИ [c.109]

Наиболее полную информацию о кинетике ферментативных реакций дает изучение их протекания в нестационарном режиме (см. гл. V). Исследование стационарной кинетики ферментативных процессов имеет ограниченное значение для понимания многостадийного механизма действия ферментов. Это связано прежде всего с тем,что в общем случае невозможно однозначно приписать экспериментально определяемые значения констант скоростей индивидуальным химическим стадиям (см. 1 гл. V и VI). Тем не менее кинетические параметры типа = = У/(Е](,и Кт.каж, которые, следуют из основного уравнения стационарной кинетики — из уравнения Михаэлиса (6.8), как показал Альберти с сотр. [1], позволяют оценить нижний предел константы скорости любой индивидуальной стадии ферментативной реакции [типа (6.9) или даже более сложного обратимого процесса (5.16)]. [c.268]

Математические модели кинетики роста микроорганизмов, образования продуктов биосинтеза и утилизации субстратов отличаются от известных моделей химической кинетики. В основу большинства используемых моделей роста микроорганизмов положены уравнения ферментативной кинетики микробиологических процессов [1—4, 23, 27]. Однако, учитывая значительное число протекающих в клетках стадий биохимических ферментативных реакций, применение законов ферментативной кинетики носит в большинстве случаев формальный характер. Отличительной особенностью большинства моделей является использование в качестве основного параметра модели численности или концентрации микробной популяции. Именно большая численность микробных популяций позволяет широко применять при моделировании кинетики роста детерминистический подход, опирающийся на хорошо развитый аппарат дифференциальных уравнений. В то же время известны работы, в которых используются стохастические модели кинетики [25]. Среди них распространены работы, основанные на простой концепции рождения и гибели , что в математическом аспекте позволяет применять аппарат марковских процессов. В более сложных моделях микробная популяция представляется Б виде конечного числа классов, каждый из которых ха- [c.53]

Уравнение (У.4) является основным уравнением стационарной кинетики простейших ферментативных реакций. Оно носит название уравнения Михаэлиса — Ментен — авторов, которые, развивая представления Брауна и Анри в области ферментативной кинетики, экспериментально показали приложимость этого уравнения ко многим ферментативным процессам. Следует, однако, сказать, что Михаэлис и Ментен придавали иной смысл величине Кт- Они считали, что концентрация комплекса Е5 определяется лишь соотношением констант -1/ +1, т. е., что на [Е8] существенно не влияет константа +2. Легко показать, что в этом случае получается уравнение такого же вида (У.4), однако в нем член Кт равен к- к+1, т. е. является константой диссоциации фермент-субстратного комплекса. Влияние А+2 на величину [Е5] было учтено Бриггсом и Холденом, однако уравнение ( .4) сохранило название первых авторов. Точно так же константа Кт, представляющая соотношение трех констант скорости, носит название константы Михаэлиса, хотя и имеет иной, более точный смысл. [c.39]

Уравнение (4.251) является основным уравнением стационарной кинетики простейших ферментативных реакций и носит название уравнения Михаэлиса—Ментен—авторов, которые экспериментально показали справедливость этого уравнения по отношению ко многим ферментативным процессам. [c.375]

Уравнение (1.19) — одно из основных уравнений кинетики гомогенных и гетерогенных каталитических реакций. В применении к ферментативным реакциям его обычно называют уравнением Михаэлиса—Ментен, хотя они рассматривали только равновесную концентрацию промежуточного продукта, а более общий случай стационарной концентрации проанализировали Бриггс и Холден. Совокупность констант, обозначенную через Км, называют константой Михаэлиса, а величину [c.37]

Ассоциацию между катализатором и компонентами смеси в кинетике наблюдают при различных видах катализа в гомогенном и гетерогенном катализе, в ферментативном катализе и в катализе кислотно-основном. Обнаруживается явная аналогия между кинетическими уравнениями, определяющими различные виды этих превращений. Сходство связано с тем, что функция распределения, связывающая активную концентрацию с аналитической, во всех этих случаях имеет одну и ту же форму. [c.145]

Обстоятельное обсуждение физических аспектов функционирования ферментов содержится в работах [640, 641]. Развитие основной концепции приводит к выводу о том, 4"то кинетика ферментативных реакций может не подчиняться уравнению Аррениуса. Предполагается, что конформационная релаксация фермент-субстратного комплекса является существенным элементарным актом ферментативной реакции и скорость образования продукта определяется скоростью его конформационной перестройки. [c.239]

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]

Как правило, начальная скорость о образования продукта или превращения субстрата с участием фермента прямо пропорциональна концентрации фермента [Е]о- Однако по мере повышения концентрации субстрата [8] линейность начинает нарушаться, рост V замедляется и наконец при достаточно высоких, или насыщающих, концентрациях 8 скорость достигает предельного значения Утах. Аналитически этот процесс описывается уравнением Михаэлиса — Ментен, основным уравнением ферментативной кинетики [c.110]

Основные положения ферментативной кинетики, основанные на взаимоотношениях между ферментами и различными концентрациями субстратов, были разработаны еще в 1913 г. Л. Михаэлисом и М. Ментен. Предложенные ими уравнения, связывающие скорость реакции с концентрацией субстрата, в дальнейшем незначительно видоизменялись, однако общие принципы остались незыблемыми. Согласно этим принципам, фермент Е и субстрат 8 вступают в реакцию со скоростью, константа которой обозначается При этом образуется комплекс Е8, способный диссоциировать на исходные фермент и субстрат со скоростью, константа которой обозначается к В случае же продуктивной ферментативной реакции из этого комплекса со скоростью Ь1-деляются фермент и продукты превращения субстрата. Моносубстратную ферментативную реакцию можно записать следующим образом [c.73]

Какую информацию о механизме ферментативной реакции позволяют полу>шть методы нестационарной кинетики Приведите примеры. 2. Какие методы нестационарной кинетики вы знаете 3. Как определяются кинетические параметры методами нестационарной кинетики 4. Каким образом было доказано сушествовапие ацилфермента в катализе а-химотрипсииом и другими сериновыми протеазами 5. Напишите основные уравнения нестационарной кинетики многостадийной ферментной реакции. 6. Преимушества и недостатки струевых методов. 7. Напишите основные уравнения нестационарной кинетики ферментативных реакций при переменной концентрации субстрата. Как определяются кинетические параметры в этом случае [c.171]

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]

Введение и гл. 1 и 2 являются как бы вступлением к основному материалу, они помогут читателю вспомнить основные сведения о мембранном транспорте, кинетических схемах ферментативных реакций и традиционных способах анализа уравнений скорости. При этом предполагается, что читатель уже знаком с некоторым материалом по энзимологпи, в частности с книгой Э. Корниш-Боуден Основы ферментативной кинетики . По этой причине многие понятия вводятся без детального обсуждения. В гл. 3 более подробно представлен анализ дробно-рациональных функций в координатах, обычно применяемых в кинетике. В основу этой главы положены работы У. Бэрдсли и его коллег из Манчестерского университета, поэтому в тексте сохранены оригинальные символы и обозначения, чтобы заинтересованный читатель мог разобраться в исходных публикациях. [c.6]

Относительно небольшая по объему книга известного специалиста в области ферментативной кинетики Корниш-Боудена за-трэгчвает наиболее важные аспекты кянетики протекания реакций, катализируемых ферментами. В гл. 2, 4, 5 и 6 изложены основные кинетические свойства ферментативных реакций (вывод уравнений Михааписа—Ментен, действие ингибиторов и активаторов, кинетические механизмы, влияние pH и температуры). В гл. 3 представлен предложенный Кингом и Альтманом метод [c.5]

До сих пор мы рассматривали в основном ферментативные реакции, в которых имеется один субстрат и один продукт. В действительности подобные реакции в биохимии встречаются крайне редка к их числу относятся лишь несколько реакций изомеризации (например, реакция взаимного превраш,ения глюкозо-1-фос-фата и глюкозо-6-фосфата, катализируемая фосфоглюкомутазой). Однако следует иметь в виду, что развитию ферментативной кинетики в значительной степени способствовали два обстоятельства. Во-первых, многие гидролитические ферменты можно обычно рассматривать как односубстратные ферменты, поскольку второй субстрат — вода — всегда присутствует в таком избытке, что ее концентрацию можно считать постоянной. Во-вторых, большинство ферментов в условиях, когда варьируется концентрация только одного субстрата, по своим свойствам очень близки к односубстратным ферментам. Это станет ясно при рассмотрении уравнений скорости реакции, которые будут введены в настоящей главе. Здесь нужно, однако, сделать оговорку, что константа /См для отдельного субстрата имеет в этом случае физический смысл только тогда, когда условия эксперимента строго определены и постоянны (причем оба условия должны выполняться одновременно). [c.102]

Какие факторы могут привести к отклонению кинетики ферментативной реакции от уравнения Михаэлиса 2. Опишите случай ингибирования (активации) ферментативной реакции избытком субстрата. Приведите примеры. 3. Какие модели аллостерического взаимодействия ферментов с субстратами вы знаете 4. Почему схема Хилла неудовлетворительно описывает аллостерические эффекты 5. Почему схема (2.33) не описывает аллостерические эффекты 6. Напишите основные уравнения модели Моно-Уаймена-Шанжё. 7.1Сакое значение имеют аллостерические эффекты в регуляции биологических процессов [c.116]

Из уравнения (7.4) следует, что кинетика трехстадийных ферментативных реакций формально описывается классической двухста-дийной схемой (7.5), и, следовательно, к ним применимы все основные методы кинетической обработки двухстадийных реакций, рассмотренные в гл. 5 [c.145]

Эти авторы исследовали влияние pH на скорость гидролиза ацетилхолина ацетилхолинэстеразой электрического органа Ele trophorus ele tri us, и, пользуясь уравнениями (см. стр. 107), вычислили константы диссоциации ионогенных группировок активного центра. Они оказались равными рКь 7,2 и рКа 9,3. Позднее Лейдлер [115], включив в схему реакций, катализируемых ацетилхолинэстеразой, некоторые добавочные процессы (образование комплекса ES из Е и S, торможение реакции избытком субстрата и некоторые другие), получил в результате расчета значения рКь 7,2 и рКа 10,3. В дальнейшем подробный анализ влияния pH на кинетику действия ацетилхолинэстеразы был проведен Крупкой и Лейдлером [116, 117] на основе общей теории кинетики многоступенчатых ферментативных реакций. Авторы предположили возможность кислотно-основной [c.181]

Это уравнение бьшо выведено Михаэ-лисом и Ментен исходя из основного предположения о том, что стадией, лимитирующей скорость ферментативных реакций, является распад комплекса Е8 на продукт и свободный фермент. В дополнении 9-1 представлен современный вариант вывода уравнения Михаэлиса-Ментен. Это уравнение составляет основу для анализа кинетики всех ферментативных реакций. Если известны величины и Йпах, то можно рассчитать скорость ферментативной реакции при любой заданной концентрации субстрата. [c.233]

Афанасьев показал в ряде работ, что уравнение (5.22) описывает большой экспериментальный материал и является более обобщающим, чем уравнение Михаэлиса. Пасынскнй считает, что вместо двух молекул фермента в реакции могут принимать участие два участка активного центра одной и той же молекулы фермента. При этом уравнение (5.22) сохраняет свою силу, так как символ может означать как число молекул, так и число участков активного центра, входящих в активный комплекс. Тем не менее при описании кинетики ферментативных реакций в настоящее время пользуются в основном простыми уравнениями с одним субстратом (одним активным центром). [c.227]

В этих книгах отражены успехи в изучении кинетических механизмов сложных ферментативных процессов, в разработке правил вывода уравнений стационарной скорости, в анализе кинетики действия аллостерических и многокомпонентных ферментных систем. В последние годы особенно большое внимание стали уделять отклонениям от линейности различных графиков — двойных обратных величин, V от v/S, S/v от S и других, в которых обычно принято представлять кинетические данные для определения параметров Кт и Vmax. Всс больше наблюдается случаев, когда в уравнение скорости реакции необходимо вводить концентрационные члены в квадрате и высших степенях. Однако даже в одном из самых поздних изданий ( Ферменты М. Диксона и Э. Уэбба) подобные примеры рассмотрены в разделе Особые случаи стационарной кинетики , хотя есть основания считать, что отклонения от кинетики Михаэлиса — Ментен являются скорее правилом, чем исключением. В данной книге авторы попытались изложить основные прин- [c.5]

Значительные успехи энзимологии, достигнутые в последние годы, позволили выяснить многие механизмы, лежащие в основе работы ферментов. В известной степени зуи успехи связаны с разработкой методов анализа сложных кинетических параметров, характеризующих скорость ферментативных реакций и описывающих взаимодействие ферментов с аллостерически- ми эффекторами. В книге известного английского ученого изложены основные принципы, понимание которых позволяет понять более сложные случаи кинетики ферментативных реакций. Рассмотрены методы вывода уравнений скорости ферментативной реакции, действие активаторов и ингибиторов, влияние pH и температуры на скорость реакций, особенности кинетики аллостерических ферментов. [c.272]