Михаэлиса Ментен механизм и уравнение

Было найдено значительное число реакций, подчиняющихся закону Михаэлиса — Ментен [уравнение (142)], и определено большое число констант Михаэлиса, иногда даже в некотором температурном интервале. Однако на основании этого эмпирического закона нельзя установить механизм процесса, так как возможно, что в более сложных случаях можно прийти к тому же уравнению для скорости реакции, например при механизме [c.286]

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]

Механизмы I класса. Это известная схема Михаэлиса — Ментен 1) E + S=i ES, 2) ESР + S с брутто-уравнением SР. Это двухстадийные одномаршрутные механизмы, удовлетворяющие схеме Темкина — Будара, например, 1) Z + HjO Z0 + На, 2) Z0 + + СО Z + СО2 с брутто-уравнением Н2О + СО Нз + СО2. Это одномаршрутный механизм окисления водорода на оксидах переходных металлов IV периода [38] [c.122]

Однако основные положения расчетного уравнения Михаэлиса—Ментен, а также позднее предложенных уточненных уравнений (Герберта и др.) применяют и к описанию сложного комплексного механизма биохимического окисления загрязнений сточных вод, когда одновременно протекают самые разнообразные реакции с участием множества различных ферментных систем. Разумеется, такое применение указанных уравнений вызывает целый ряд возражений, но оно может быть оправдано, если точность получаемых результатов оказывается достаточной для решения технических задач. [c.376]

Мнение было ошибочным. Действительно, системы уравнений, описывающих кинетическое поведение реакции для двух обсуждаемых механизмов, различны, следовательно, должны наблюдаться различия и в уравнениях, представляющих решение этих систем. В самом деле, для схемы с промежуточным реакционноспособным комплексом (схема Михаэлиса — Ментен) концентрация промежуточного соединения при начальных условиях /=0, Х=0 дана уравнением [c.11]

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]

Задание методом квазиравновесных концентраций получите уравнение для начальной скорости ферментативной реакции (5 -> Р), протекающей по предложенному Л.Михаэлисом и М. Ментеном механизму, с учетом условия [8]о [Е]о- Каким образом определяют параметры этого уравнения [c.246]

Строгие экспериментальные доказательства рассмотренного механизма действия ферментов впервые получили Л.Михаэлис и М. Ментен (1913). Эти же ученые вывели формулу зависимости стационарной скорости ферментативной реакции Уст от концентрации субстрата (уравнение Михаэлиса — Ментен) [c.419]

РИС. 16.6. Зависимости концентраций промежуточных форм фермента от pH в случае механизма Михаэлиса — Ментен с участием одной промежуточной формы фермента [уравнение (16.48)]. А. Кривые для рК , = 5 и pK JX = 10. Б. Кривые для рК = 7 и рК , = 8. [c.56]

Рис. 9.2. Приближение к стационарному состоянию для ферментативной реакции, подчиняющейся механизму Михаэлиса—Ментен. в верхней части рисунка представлена вависимость скорости реакции от времени пунктирной линией обозначена стационарная скфость (Одтац). В нижней части показана за-внсииость концентрации продукта р от времени (временные шкалы одинаковы для обоих графиков). Приведенные зависимости рассчитаны при помощи уравнений (9.1) и (9.2) при +, -= 50 ООО М-> С- . = 500 с- , +, = 100 с , 8 = 0,005 М и , = 0.00001 М.

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]

В настоящее время не вызывает сомнения, что решающая роль в механизме кооперативной регуляции активности принадлежит конформационной подвижности белков. Поскольку иммобилизация иногда существенно ограничивает ее, то кооперативные и аллостерические свойства олигомерных ферментов в иммобилизованном состояния часто отличаются от свойств этих ферментов в гомогенном растворе. При этом иногда уменьшается или даже совсем исчезает 8-образный характер зависимости скорости реакции от концентрации субстрата или аллостери-ческого лиганда. Эти зависимости могут трансформироваться в сигмоидальные, которые характерны для ферментов, действующих в соответствии с кинетическим уравнением Михаэлиса — Ментен. [c.117]

Таким образом, для обсуждаемого механизма строго выполняется уравнение Михаэлиса — Ментен и наблюдаемая кинетика не позволяет ответить на вопрос о том, существует непродуктивное связывание или нет. Однако, как правило, из эксперимента хотят получить именно ожидаемые величины, поскольку они характеризуют основной каталитический путь к образованию продукта. В то же время измеряемые значения V и меньше ожидаемых на неизвестную величину, оценить которую не представляется возможным. Действительной характеристикой каталитических свойств фермента является только отношение У/К/л,- [c.96]

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]

Имея В виду, ЧТО рассмотренная схема выполняется лишь при самом благоприятном стечении обстоятельств, рассмотрим уравнение скорости, к которому она приводит. Если бы фермент был нечувствительным к изменению pH, т. е. если бы формы НЕ и НЕ8 были единственными формами фермента, то схема суш ественно упростилась бы и превратилась в обычный механизм Михаэлиса —Ментен, для которого скорость задается выражением [c.150]

Кинетика пероксидазного окисления о-дианизидина нативной и модифицированной СМЕ-карбодиимидом пероксидазы как в присутствии, так в отсутствие амида III подчиняется уравнению Михаэлиса-Ментен (рис. 53). Точка пересечения пучка прямых лежит в правом верхнем квадранте, что свидетельствует о сложном механизме влияния амида на нативную пероксидазу. Действительно, с ростом концентрации амида увеличивается как V, так и К [c.127]

Выведены уравнения скорости для двухсубстратных реакций, аналогичные уравнению Михаэлиса — Ментен использование этих уравнений способствовало выяснению общего механизма изучаемых реакций и позволило определить значения соответствующих кинетических параметров Кт и Ушах. Эти уравнения весьма сложны, и интересующиеся могут обратиться к более специализированным руководствам. Полезно, однако, рассмотреть два основных механизма двухсубстратных реакций механизм двойного замещения и последовательный механизм. [c.255]

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]

Применим оценку (III.14) к различным механизмам класса I, приведенным вьпне. Рассмотрим их по порядку. Для механизма Михаэлиса — Ментен брутто-реакция имеет вид S Р, и сх = 1, прод = 1, s = l-bl = 2. Для конверсии СО брутто-уравнение представляется как НгО + СО =5= СОг + Нз, Иисх = Ипрод = 2, S = 2. Для окисления водорода па оксидах переходных металлов IV периода [c.123]

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]

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]

Следовательно, к ку характеризует степень эффективности фотохимического механизма, действующего на поверхности хлоропласта. Маскелл предположил для простоты , что сопротивлением диффузии дыхательной СО2 к поверхности хлоропласта можно пренебречь или можно считать его незначительным по сравнению с сопротивлением при диффузии СО2 из листа наружу (в настоящее время имеется доказательство, что это предположение несправедливо см. стр. 54). Он объединил уравнение Михаэлиса — Ментен с диффузионным уравнением [c.139]

Несмотря на кажущуюся сложность реакции, вне зависимости ог числа и природы интермедиатов, принимающих участие в механизме реакции, стационарная кинетика процесса будет описываться уравнением Михаэлиса. Для характеристики ферментативных реакций обычно определяют оба параметра входящие в уравнение Михаэлиса — Ментен максимальную скорость Ут и константу Михаэлиса Кт- Важно отметить, что без детального знания механизма реакции интерпретация йкат и Кт как констант связывания фермента субстратом и константы скорости превращения фермент-субстратного комплекса неправильна, поскольку для разных кинетических схем константы ккат и Кт могут отражать совершенно различные процессы (ом. табл. 1), тем не менее эти характеристики легко определяются экспериментально и в ряде случаев несут весьма важную информацию о свойствах каталитической реакции. [c.14]

Известен большой класс ферментативных реакций, для которых уравнение Михаэлиса — Ментен не описывает экспериментально наблюдаемой зависимости ско рости от концентрации субстрата. Эти случаи связаны со значительными изменениями в механизме реакции , как правило, вызывают интерес исследователей, поскольку эффекты такого рода имеют большое регуляторное значение. Известно иесколько механизмов, приводящих к неми-хаэлисовым завйсимостям скорости реакции. Все эти механизмы связаны со взаимодействием с ферментом нескольких молекул субстрата. Отклонения могут быть вызваны ингибированием или активацией реакции избытком субстрата, а также аллостериче-скими эффектами. [c.21]

Специальными экспериментами, проведенными И. В. Скирдовым (ВНИИ ВОДГЕО), было показано, что влияние концентрации субстрата на скорость процесса биологической очистки может быть описано уравнением Михаэлиса — Ментен. Влияние дозы ила на скорость биологической очистки лучше описывается уравнением Н. Д. Иерусалимского (с учетом ингибирования процесса продуктами метаболизма). Совместное влияние концентрации субстрата и растворенного кислорода в очищаемой воде удовлетворительно описывается уравнением бисубстратной реакции, протекающей по механизму двухтактного замещения. Математическая модель процесса биологической очистки в аэротенках, предложенная И. В. Скирдовым, включает систему кинетических уравнений, которыми описаны следующие явления сорбции субстрата активным илом (по уравнению Ленгмюра), скорости роста биомассы с учетом влияния концентрации кислорода и микроорганизмов, скорости образования продуктов окисления, скорости потребления субстрата на поддержание жизнедеятельности (энергетический обмен), скорости отмирания бактерий, скорости образования автолизата и скорости образования инертной части биомассы ила. [c.173]

Аллостерические и кооперативные свойства иммобилизованных олигомерных ферментов. Выше были рассмотрены в основном те ферменты, кинетика действия которых подчиняется уравнению Михаэлиса — Ментен. Однако в природе наиболее распространенными являются аллостерические ферменты. Основная особенность этих ферментов состоит в том, что регуляция их активности под действием субстратов, продуктов и других метаболитов клетки осуществляется по кооперативному механизму (подробно об этом явлении и его кинетическом описании см. в монографии Б. И. Курганова Аллостерические ферменты , 1978). [c.117]

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]

Детальный анализ отдельных механизмов здесь не приводится (см. М. Диксон, Э. Уэбб. Ферменты , 1982). Однако следует отметить, что рассмотренный подход, а именно определение кид1етиче-ских констант на основе анализа наклонов и пересечений с осями, применим только в том случае, когда уравнение скорости можно привести к линейному виду. Для уравнений типа Михаэлиса — Ментен это сделать несложно. Для многосубстратных реакций специально подбирают условия, когда концентрации ряда субстратов постоянны и являются насыщающими, поэтому можно пренебречь некоторыми членами уравнения. Для неупорядоченных механизмов с альтернативным связыванием субстратов в стационарных условиях устранить квадратичные члены в уравнениях скорости не удается. поэтому для исследования таких случаев требуется применение каких-то других методов. [c.27]

После введения Сёренсеном понятия концентрации водородных ионов, выражаемой в логарифмических единицах шкалы pH [134], Михаэлиси Ментен [113] пришли к выводу о необходимости проведения решающих экспериментов с инвертазой. Эти исследователи регулировали pH реакции при помощи ацетатных буферов, использовали условия, препятствуюпще протеканию мутаротации продукта, и измеряли начальные скорости реакции при различных концентрациях субстрата. В том случае, когда используются начальные скорости, обратной реакцией и другими эффектами продукта можно с полным основанием пренебречь и, следовательно, применять значительно менее сложное уравнение скорости. Несмотря на более строгую постановку эксперимента, Михаэлис и Ментен получили результаты, удовлетворительно согласующиеся с результатами Анри. Михаэлис и Ментен оценили заслуги Анри и Брауна, сформулировав следующий обобщающий механизм [c.34]

Это уравнение представляет собой уравнение Михаэлиса — Ментен в общем виде, справедливое для обратимой ферментативной реакции. Его преимущество ш сравнению с уравнением (2.17) состоит в том, что оно не связаЦо ни с каким конкретным механизмом и его можно рассматрив ь как чисто эмпирическое уравнение. Иными словами, существует много механизмов, более сложных, чем механизм (2.16), которое тем не менее описываются уравнением скорости типа (2.18). Наиболее важным среди этих механизмов является механизм обратимой ферментативной реакции, который наиболее близок к реальной ситуации, поскольку в нем стадия превращения А в Р и стадия высвобождения продукта Р из комплекса с ферментом рассматриваются как отдельные реакции [c.51]

Механизм большинства ферментативных реакций гораздо проще, чем механизм Уонга—Хейнса. Среди этих механизмов можно выделить две основные группы для одних реакция протекает с образованием в качестве промежуточного соединения тройного комплекса ЕСХУ (названного тройным в связи с тем, что он содержит три реагента — фермент и оба субстрата), а для других— замещенной формы фермента ЕС. Ранние исследователи, например Вульф [151,152] и Холдейн [64], предполагали, что реакции должна протекать через промежуточную стадию образования тройного комплекса, который возникает либо из двойного комплекса ЕОХ, либо из двойного комплекса ЕУ. Иными словами, субстраты могут связываться с ферментом в произвольном порядке, как это показано на рис.5.1. Строгое уравнение стационарной скорости для этого механизма имеет сложный вид и содержит члены, включающие [СХ] и [У] . Однако вклад этих членов в скорость, реакции невелик, и Гулбински и Клеланд [61], используя метод моделирования с применением ЭВМ, показали, что если не брать, маловероятные значения для констант скорости, то получаемые-зависимости скоростей концентраций субстратов имеют точно такой же вид, как и соответствующие зависимости для случая,. коГда все стадии, за исключением стадии взаимного превращении ЕХС-У и ЕХ - СУ, являются равновесными. При этом уравнение-скорости не содержит квадратичных членов, и для простоты мы будет использовать уравнения, выведенные в предположении, что скорость установления равновесий очень велика (речь идет только о механизмах с неупорядоченным присоединением субстратов). Следует, однако, подчеркнуть, что факт выполнимости подобных уравнений нельзя рассматривать как доказательство быстрого установления равновесия, точно так же как на основании выполнимости уравнения Михаэлиса—Ментен для большинстваг ферментов нельзя сделать вывод, что при этом справедливо до- [c.104]

Отклонения от уравнения Михаэлиса—Ментен должны наблюдаться и для многих других механизмов с разветвленными путями [1391, однако эти отклонения могут быть настолько малыми, что обнаружить их не удастся, как этой было показано,например, Гулбински и Клеландом [61] для галактокиназы (разд. 3.7и 5.2). В настоящее время не известно ни одного случая кооперативности ферментативной кинетики подобного рода, и, по-видимому, энзимологи будут продолжать использовать равновесные модели, пока это будет целесообразно. [c.197]

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]

В разд. 2.4 уравнение скорости для механизма Михаэлиса— Ментен было выведено без привлечения гипотезы стационарности, чтобы показать, что при определенных соотношениях кинетических констант стационарная скорость должна устанавливаться очень быстро. Рассмотрим теперь более детально переходный период для зтого механизма. Ранее было показанб [см. уравнение (2.9)], что скорость реакции можно представить следующим образом [c.216]