Комплекс активированный фермент-субстратный

Тем самым активный центр фермента должен представлять собой все группы фермента, которые образуют активированный фермент-субстратный комплекс. [c.17]

Б. 4.6. Примеры катализа реакций путем избирательной сорбции активированным фермент-субстратным комплексом [c.104]

Изучение переходного состояния имеет важнейшее значение не только для органической химии. Все биохимические процессы фермент — субстратного взаимодействия также протекают через активированный комплекс. Специфичность биохимических процессов обусловлена не тем, что субстрат и фермент строго соответствуют друг другу как ключ и замок, такое соответствие приводило бы лишь к комплексообразованию с минимумом энергии для системы. Как показал Кошланд, подобное соответствие является индуцированным, оно возникает в момент взаимодействия фермента и субстрата и сопровождается деформациями молекул. Так, гидролиз гликозидной связи лизоцимом сопровождается изменением конформации пиранозы в полу-кресло только такая конформация соответствует стереохимии реакционного центра фермента. [c.164]

Процессы в каталитическом центре могут стабилизировать переходное состояние. До сих пор подчеркивался тот факт, что дальние взаимодействия поставляют свободную энергию активируемым группам в каталитическом центре фермент-субстратного комплекса. Однако взаимодействия и в самом каталитическом центре могут стабилизировать переходное состояние и тем самым вносить вклад в эффективность ферментативного катализа. В химотрипсине выигрыш энергии, обеспечивающийся образованием двух водородных связей между активированным субстратом и атомами азота остова, а также частичной компенсацией заряда скрытого внутри белка остатка Азр-102 (рис. 11.1), способствует компенсации энергии образования напряженной связи между ферментом и субстратом в тетраэдрическом комплексе [5371. [c.281]

Первоначально фермент и субстрат пр их сближении образуют активированный комплекс Е5 , который превращается в фермент-субстратный комплекс Михаэлиса Е5 далее, для образования продукта реакции и фермента необходимо, чтобы комплекс ЕЗ был активирован (образование ЕР ). [c.132]

Таким образом, в фермент-субстратном комплексе происходит пространственная деформация и возникает напряжение определенных валентных связей как в молекуле субстрата, так и в активном центре белка изменяются распределения электронных плотностей и, соответственно, происходит поляризация некоторых связей. Эти эффекты возникают именно по причине неполного стерического соответствия между контактирующими группами активного центра и молекулы субстрата помогают этому внешние воздействия, влияющие на комплекс совместно (кооперативно). Деформация и поляризация основных ковалентных связей приводит к тому, что барьер активации в переходном состоянии преодолевается гораздо легче. Наличие разнообразных флуктуаций в электронной и пространственной конфигурациях ферментного белка увеличивает вероятность формирования активированного комплекса, а это соответствует возрастанию абсолютной скорости происходящей реакции. [c.81]

Роль внутримолекулярной диффузии эквивалентна в данном случае фактору, влияюш ему на формирование фермент-субстратного комплекса (гем-СО). Модификация обычного уравнения активированного комплекса (XIV. . )-(XIV.1.3) для учета влияния диффузии реагентов в химических процессах была предложена Крамерсом (1940). Его представления основаны на анализе процесса перехода броуновской частицы через потенциальный барьер в вязкой среде, описываемой уравнением Фоккера-Планка (см. 1, гл. XI). Значение константы скорости реакции зависит от вязкости растворителя как [c.428]

Образование фермент-субстратного комплекса и создание его стационарной концентрации [ 5] находятся в зависимости от констант k+ и k—. Дальнейшие превращения комплекса зависят от различных факторов и прежде всего от уменьшения субстратного насыщения, от обратной реакции вследствие накопления продукта, от угнетения реакции возникающими вторичными продуктами и от активирования фермента и кофермента. [c.221]

Притяжение достаточно большой молекулы субстрата ко многим группам адсорбционного центра способно до некоторой степени компенсировать энергию отталкивания превращаемых связей и функциональных групп катализатора в тех случаях, когда достижение активированного состояния связано не с удерживанием катализатора на некотором расстоянии от субстрата, а с принудительным сближением реагирующих групп. И в этом случае понижение энергии активации связано с уменьшением энергии образования фермент-субстратного комплекса, однако оно происходит по несколько иному механизму. Энергия, обозначенная выше через и — это только энергия связи превращаемых групп субстрата и каталитического центра, которая не [c.276]

В теории активированного комплекса (XIV.1.1) - (XIV.1.3) рассматривается собственно химическая стадия реакции. Применение этих представлений для объяснения ферментативного катализа ограничено превращениями в уже готовом фермент-субстратном комплексе. Под величинами АЗ и АН здесь нужно понимать энтропию и энергию активации в уже образованной благоприятной конфигурации фермент - субстрат. Непосредственно динамика белка и ее роль в формировании благоприятной конфигурации здесь не учитываются. [c.427]

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]

Схема (17) сохраняет все основные свойства более детализированной модели (рис. 1). Согласно этой упрощенной схеме фермент-субстратный комплекс одностадийной реакции (Е-5) претерпевает необратимую изомеризацию (напомним, что константа диссоциации комплекса В -АДФ очень мала, 10 М). Неактивный комплекс -В-5 может быть активирован субстратом через стадию образования тройного комплекса 8-Е-8 (АТФ-зависимая активация АДФ-блокированного фермента). В присутствии избытка пируваткиназы стадии, описываемые константами скоростей и необратимы. Сравним теперь кинетику АТФазной реакции, катализируемой активированной АТФазой, полностью освобожденной от АДФ и регистрируемой по начальным скоростям реакции (малый цикл — рис. 1 — не функционирует), с кинетикой реакции в стационарном состоянии, когда функционируют оба цикла. [c.41]

Преобразование Е8-комплекса в один или несколько активированных фермент-субстратных переходных комплексов. Эта стадия самая медленная и обычно лимитирует скорость всего ферментативного катализа она связана с ослаблением химических связей в субстрате, их разрывом и образованием новых связей в результате взаимодействия с каталитическими группами фермента. Именно благодаря образованию активированных переходных комплев -сов снижается энергия активации процесса. Если для ферментов характерен ковалентный тип катализа, который протекает за счет образования ковалентных связей между каталитическими группами активного центра и группами субстрата, то соответствующие промежуточные ковалентные фермент-субстратные комплексы очень неустойчивы и легко распадаются с выделением продуктов реакции. [c.103]

Из уравнения (2.21) видно, что термодинамически эффективность ферментативного катализа определяется разницей свободных энергий межмолекулярного (при образовании комплекса Михаэлиса) и внутримолекулярного (в переходном состоянии реакции) образования связи Е-Я. Следовательно, в количественном отношении кинетическая роль комплексообразования Е Н в ускорении ферментативной реакции представляется несколько иной, чем в кинетическом режиме второго порядка (уравнение 2.19). Однако и здесь движущей силой катализа остается свободная энергия взаимодействия Е-Н именно в переходном состоянии реакции (а не в промежуточном комплексе). Действительно, чем более термодинамически выгодным будет внутримолекулярное взаимодействие Е-К в активированном состоянии (чем более отрицательные значения примет величина АОз внутр). тем более благоприятным должно быть отношение VI/ии для ферментативной реакции [см. (2.21)]. Это связано с тем (см. рис. 12), что барьер свободной энергии активации ферментативной реакции (ДО/. внутр) в этом случае уменьшается (по сравнению с ДОи) и, следовательно, скорость процесса [уравнение (2.20)] возрастает. Наоборот, при заданном значении ДО .ппутр термодинамически более благоприятное взаимодействиеЕ -Н в исходном состоянии реакции (фермент-субстратный комплекс ХЕ-КУ) будет тормозить ее протекание. Так, более отрицательные значения Д(3 приводят к неблагоприятным значениям VI /иц в отношении ферментативного процесса [уравнение (2.21)]. Это связано с тем, что активационный барьер Д01% утр (см. рис. 12), определяющий скорость превращения фермент-субстратного комплекса [уравнение (2.20)], при этом возрастает. [c.41]

Превращение основного состояния фермепт-субстратного комплекса в переходное ведет к увеличению прочности связывания фермента с субстратом (точнее, измененных или активированных фермента и субстрата) и к уменьшению активационного барьера реакции. При этом в согласии с основными положениями теории переходного состояния уменьшение свободной энергии активации соответствующей стадии ферментативной реакции определяется разницей свободных энергий реального и гипотетического фер-мент-субстратного комплекса. Иначе говоря, во сколько раз напряжения ухудшают возможное связывание субстрата с активным центром, во столько же раз возрастает скорость соответствующей стадии ферментативной реакции ири условии снятия этих напряжений в переходном состоянии на данной стадии [79—82]. Следовательно, если напряжения или деформации, существующие в фермент-субстратиом комплексе, снимаются в переходном состоянии реакции, то они выгодны для фермента на стадии каталитического превращения комплекса. Чем более выражены такие наиряжения в фермент-субстратном комплексе, тем выше каталитическая копстапта ферментативной реакции. Согласно классификации фермеит-субстратных взаимодействий именно те взаимодействия, прочность которых возрастает прн образовании переходного состояния ферментативной реакции, называются специфическими [81, 82]. [c.163]

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]

Формирование фермент-субстратного комплекса. Первым этапом в формировании ФСК в нашей модели считается образование водородной связи между субстратом и ССИВС фермента. При этом, поскольку предполагается, что к моменту образования такой связи фермент уже обладал каким-то запасом внутренней энергии, то первое, что в результате происходит— это образование активированного субстрата [c.123]

Принципы получения каталитических антител и их ферментативная активность. Современные представления о механизмах ферментативного катализа основываются на теории переходного состояния, главные положения которой были сформулированы Л. Полингом [99], а в термодинамических терминах - М. По-лани в 1920-х гг. В соответствии с этой концепцией образование фермент-субстратного комплекса сопровождается конформаци-онными и структурными перестройками субстрата, значительно понижающими энергетический барьер, который необходимо преодолеть для превращения субстрата в продукт реакции. Такое временное нестабильное состояние субстрата в фермент-субст-ратном комплексе получило название переходного состояния. Исходя из этих представлений, можно заключить, что активные центры ферментов в ходе эволюции были сформированы таким образом, чтобы обеспечивать не только связывание субстратов, но и их фиксацию в промежуточном активированном - переходном - состоянии. В настоящее время установлена структура многих субстратов в переходном состоянии и осуществлен химический синтез их стабильных аналогов (transition state analogue -TSA), которые активно используются для получения эффективных ингибиторов ферментов. [c.427]

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]

При рассмотрении строения и свойств ряда соединений, а также некоторых биохимических процессов в предыдущих главах сделана попытка привлечь квантово-механические представления к объяснению ряда явлений и закономерностей. В частности, такой подход использован при описании пептидной связи (зависимость ее свойств от делокализации и сопряжения электронов) и вторичной структуры белка (вклад п-электронов в поддержание а-спиральной конформации) (см. гл. II), механизма действия пиридоксадевых ферментов (смещение электронной плотности в фермент-субстратном комплексе— см. гл. III), природы цис-транс-изомерных превращений ретиналя (зависимость этого явления от значений порядка связей в сопряженной системе), структуры и свойств тиаминпирофосфата (причина повышенной электронной плотности у 2-го углеродного атома тиазольного цикла) и повьппенной реакционной способности изоаллоксазина в 1-м и 10-м положениях (у них максимальны индексы свободных валентностей) (см. гл. IV), при обсуждении вопроса о сущности жизни, при изучении природы макроэргических связей (неустойчивость системы сопряжения электронов) (см. гл. V), структуры и свойств пиримидиновых и пуриновых оснований (зависимость между порядком связи и реакциями присоединения), стэкингвзаимодействий в молекулах ДНК (их изменение при контактах молекул воды с протон-донорными и про-тон-акцепторными центрами азотистых оснований) (см. гл. VI), механизма активирования молекулярного кислорода в процессе биологического окисления (см. гл. X) и некоторых других случаях. [c.482]

ЛНЦин Км и Умакс Показывает (табл. 2), что природа пури- ового кольца имеет существенное зачение для протекания ферментативных реакций. Удаление аминогруппы и обеднение системы гетероцикла атомами азота сопровождается как уменьшением сродства, так и снижением скорости превращения фермент-субстратного активированного комплекса (2, 5, 6, табл. 2. Тем не менее важно наличие ароматического остатка. Пуриновая система может быть заменена остатком бензимидазола и даже оксифе-нильным остатком (7, 8, табл. 2). Эти аналоги обладают значительной коферментной активностью. Удаление ароматического остатка и замена его на атом водорода, СНз- и Hй H2 N-гpyп,пы сопровождается резким падением прочности связывания и скорости превращения фермент-субстратного комплекса (9—И, табл. 2). Ароматическое кольцо, в частности его л-электронная система, по-видимому, играет важную роль во взаимодействии НАД с белком. Данные, полученные для аналогов НАД, позволяют считать, что в связывании НАД в активном центре дегидрогеназ принимают участие как никотинамидная, так и адениновая компонента. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология