Теория кинетики действия ферментов

Во второй части книги, посвященной ферментам, рассматриваются как традиционные вопросы биокинетики (уравнение Миха-элиса — Ментен, различные виды ингибирования, влияние pH на скорость ферментативных реакций и т, д.), так и новые, не нашедшие пока отражения в учебной литературе (новые методы нахождения элементарных констант из данных стационарной кинетики, влияние диффузии на кинетику действия иммобилизованных ферментов, использование интегральных форм кинетических уравнений, кинетический анализ систем со взаимным истощением, анализ нетривиальных типов ингибирования, применение теории графов в ферментативной кинетике и др.). Требования систематизации курса способствовали созданию новых методов обработки кинетических данных ферментативных реакций, описываемых в главах 5—8, 10, 11. [c.4]

При изучении механизмов реакций в химии широко применяется кинетический метод. Попытки использования этого метода для исследования процессов, катализируемых ферментами, предпринимались еще в начале нашего века. Однако лишь в последние десятилетия кинетика ферментативного катализа развилась в самостоятельное научное направление со своими задачами и методами. Разумеется, здесь пока еще больше нерешенных проблем, чем законченных теорий. Однако уже теперь вырисовываются интересные перспективы применения методов ферментативной кинетики как в области теории механизма действия ферментов, так и при изучении взаимодействия с ферментами биологически активных веществ,-имеющих практическое значение (лекарственные препараты, гербициды, инсектициды и т. п.). В соответствии с этим настоящая книга имеет две задачи — осветить в сравнительно сжатой форме теоретические основы кинетики ферментативного катализа и проанализировать возможности и пути практического использования кинетического метода в изучении механизма действия ферментов. [c.3]

Метод кинетики внес существенный вклад в создание теории каталитического действия холинэстераз. Можно надеяться, что развитие ферментативной кинетики и ее применение в исследованиях холинэстераз и других ферментов приведут к новым успехам в решении проблем ферментативного катализа. [c.242]

Биоэлектрокатализ открывает новые возможности в изучении действия биокатализаторов. Электрохимические методы позволяют выяснить тонкие детали молекулярных механизмов действия ферментов. Экспериментальное исследование зависимостей тока от потенциала, концентрации фермента, концентрации ионов водорода и субстратов с последующим анализом на основе теории электрохимической кинетики помогает выявить механизм превращений субстрата в активном центре фермента. Например, исследование кинетики действия медьсодержащей оксидазы, иммобилизованной на электроде, показывает, что наиболее вероятный механизм действия активного центра включает стадию присоединения кислорода, быстрый равновесный перенос одного электрона, двух протонов и синхронный замедленный перенос двух электронов на лимитирующей стадии процесса. Кинетическое исследование с привлечением структурных данных дает представление о молекулярном механизме действия оксидазы. [c.69]

Второй этап, начавшийся, с одной стороны, работами Фишера, исследовавшего гидролиз сахаров и пептидов, и, с другой, работами, приведшими к созданию ферментативной кинетики, продолжался до конца 40-х годов. Этот этап характеризуется созданием основных представлений о природе ферментов, развитием основ ферментативной кинетики, созданием первых представлений о механизме их действия. Его начало было связано с внедрением в биологическую химию достижений органической химии после создания теории химического строения. Переход к сле- [c.178]

Кинетика ферментативных реакций как метод изучения механизма действия индивидуальных ферментов и систем ферментов все больше привлекает внимание исследователей. Использовать принципы химической кинетики применительно к реакциям, катализируемым ферментами, начали уже довольно давно — много десятилетий назад. Однако по мере того, как становилось ясно, что механизм ферментативных реакций значительно сложнее механизма самых сложных небиологических реакций, ценность измеряемых экспериментально кинетических констант подвергалась все большему сомнению. Это в свою очередь служило мощ,ным стимулом для совершенствования теории и методов самой ферментативной кинетики. В результате эта наука сейчас достигла несомненных успехов, позволяющих достаточно плодотворно применять ее при изучении механизмов ферментативного катализа. Именно по этим причинам ни одна книга по ферментам не обходится сейчас ез глав по кинетике, хотя эти вопросы излагаются обычно достаточно кратко. [c.5]

Можно надеяться на помощь физико-химиков в разрещении двух главных проблем кинетики ферментативного действия. Эти проблемы сводятся к выяснению а) механизма снижения активационного барьера при действии индивидуальных ферментов и б) организации ферментов в виде структур, которые обеспечивают осуществление последовательности реакций, протекающих в живой клетке. В последние годы достигнут значительный прогресс в экспериментальном исследовании этих вопросов, особенно первого, но совершенно отсутствуют теории, которые бы имели общее примененпе. [c.313]

Второй этап, начавшийся с исследований Фишера, работ, по созданию кинетики ферментативных реакций и работ по выделению и очистке ферментных препаратов, продолжался до начала 50-х годов. Этот этап характеризовался созданием основных представлений о природе ферментов, созданием первых представлений о механизме их действия, развитием основ ферментативной кинетики. Его начало было связано с широким внедрением в биологическую химию достижений органической и физической химии. Переход к следующему эта- пу характеризовался распространением электронных теорий органической химии для объяснения ферментативных процессов. Реальный переход к современному этапу был обусловлен, однако, бурным ростом экспериментальной техники, начавшимся в послевоенные годы. [c.183]

Механизм действия таких катализаторов, как платина, палладий, заключается в том, что на их поверхности концентрируются молекулы реагирующих веществ. В основу теории ферментативной кинетики, развитой Л-. Михаэлисом, положено допущение, что фермент и субстрат образуют друг с другом активный короткоживущий комплекс, который способен распадаться на продукты реакции и фермент. [c.74]

На основании анализа зависимости у от Я. Михазлис и М. Ментен сформулировали в 191.4 г. общую теорию кинетики действия ферментов. [c.179]

Работы по очистке и вьшелению ферментных препаратов проводились параллельно с изучением кинетики ферментативных реакций и созданием, как мы только что видели, первых теорий механизма действия ферментов. Что же касается значения первых попыток очистки и концентрации фер-NiBHTHbix препаратов, то следует обратить внимание на следующие обстоятельства. [c.178]

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]

В книге изложена теория органического катализа и принципы создания наиболее активных органических катализаторов. Рассмотрены следующие вопросы главновалентные и металлоком-ллексные катализаторы, кинетика реакций, зависимость между строением и активностью катализаторов, структурнохимическая и стереохимическая специфичность, история развития органических катализаторов. Обсуждается также актуальная проблема химизма действия ферментов. [c.4]

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]

В начале XX в. Эмиль Фишер провел первые систематические исследования по изучению специфичности ферментов. Тогда же начали появляться работы, посвященные кинетике ферментативных реакций, и бьии сформулированы теории действия ферментов. Но лишь в 1926 г. впервые был получен очищенный фермент в кристаллическом виде. Это была уреаза, которую выделил из семян кана- [c.227]

Михаэлиса — Мо1тен гравнеике — уравнение скорости ферментативной реакции. Предложено Л. Михаэлисом и М. Ментен в 1913 г. Ими создана общая теория действия ферментов и ферментативной кинетики, позднее расширенная главным образом усилиями Дж. Брргса и Дж. Холдейна. [c.114]

Код есть программа трансляции. Чрезвычайно важно понять условия реализации этой программы. Молекулярные механизмы ответственны за кинетику взаимодействия антикодонов с кодонами, за действие рибосом и ацилирующих ферментов. Сегодня мы почти ничего не знаем об этих механизмах и еще не располагаем физической теорией чтения кода (см. 9.8). [c.589]

Как и в кинетике химической, исследования зависимости скорости реакции от темп-ры в интервале, когда не наблюдается тепловой денатурации Ф., позволяют оценивать энергетич. характеристику процесса, важную для понимания механизма действия Ф. Трудность интерпретации экспериментальных данных зависимости стационарной скорости реакции от темп-ры связана с тем, что ферментативные реакции представляют сложные последовательные процессы. Если измеряемая скорость лимитируется к.-л. одной из последовательных реакций, нанр. если ею является максимальная скорость реакции, определяемая одноступенчатым распадом фермент-субстратного комплекса К=А+г[Е]о, то исследование зависимости V= Т) позволяет оценить энергию активации этой стадии реакции. При возможности измерения констант скорости отдельных стадий реакции при различных темп-рах могут быть оценены соответствующие величины энергии активации. Изучение зависимости константы субстрата (К ) от темп-ры позволяет оценивать термодинамич. константы образования ЕВ-комплекса (ДЯ, АР, А8). Применение теории абс. скоростей реакций (теории переходного состояния) при анализе кинетики нек-рых ферментативных реакций позволило оценить энтальпию, энтропию и свободную энергию активации. Общий вывод из относительно небольшого пока числа таких исследований состоит в том, что высокая каталитич. активность Ф. объясняется как существенным снижением энергии активации, так и значительным благоприятным изменехгнем энтропии системы в ходе реакции. [c.210]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология