Ферменты полимеризация

Ферменты полимеризации и репарации ДНК [c.76]

Конечно, по мере того как новые основания сближаются с матричной цепью, они должны вступать в реакцию полимеризации, давая комплементарную цепь. Для этого две мономерные единицы образуют между собой 3, 5 -фосфодиэфирную связь. Ферментом, который катализирует такую реакцию полимеризации, является ДНК-полимераза. Как и в случае образования пептидной связи, для образования фосфодиэфирной связи затрачивается определенная энергия. Следовательно, мономерные единицы нельзя последовательно присоединять в форме монофосфатов, но следует сначала активировать, превратив в трифосфаты. Для обеспечения правильной последовательной полимеризации ферменту необходимо присутствие родительской цепи в качестве матрицы. Помимо этого для фермента необходимо присутствие затравки ДНК, с которой начинается синтез новой цепи. Следовательно, имеет место не синтез совершенно новой цепи, а удли- [c.148]

Малую стабильность ферментов, выделяемых из органов животных, растений или культур микробов, повышают, осуществляя так называемую иммобилизацию ферментов. С этой целью ферменты вводят в среду, в которой протекают процессы полимеризации. После окончания полимеризации ферменты оказываются прочно закрепленными и долго сохраняют каталитическую активность. [c.363]

Таким образом, как а-, так и р-глюкозидазы действуют с сохранением конфигурации расщепляемой связи, причем эти ферменты проявляют максимальную реакционную способность по отношению к малым субстратам (мальтозе и целлобиозе соответственно, а также к их глюкозидным производным). С удлинением соответствующих олигосахаридов эффективность действия этих ферментов уменьшается или остается практически постоянной (но не увеличивается). Напротив, экзоферменты, атакующие невосстанавливающий конец полимера и действующие с обращением конфигурации расщепляемой связи, как правило, увеличивают эффективность действия по мере увеличения степени полимеризации олигосахарида (в основном в диапазоне степени полимеризации от 2 до 10—12). [c.14]

Полагая, по своей обычной методике, что гидролитический коэффициент ко для расщепления субстрата, связанного с ферментом продуктивно (т. е. с участием каталитического центра), не зависит от степени полимеризации субстрата и степени заполнения сайтов активного центра, Хироми принял, что величина соответствует плато, достигаемому каталитическими константами скоростей гидролиза при последовательном возрастании степени полимеризации субстрата (/го=Ь10 мин ) [8]. Далее, используя выражения (13) и (19) и численное значение константы скорости второго порядка гидролиза мальтозы, продуктивное связывание которой должно происходить с участием сайтов 6 и 7, прилегающих с двух сторон к каталитическому участку, Хироми рассчитал суммарное сродство этих сайтов, равное —3,1 ккал/моль. [c.52]

Рис. и. Позиционные изомеры при связывании тетрамерного субстрата с активным центром фермента, состоящим из пяти сайтов, кп,г — гидролитический-коэффициент (п — степень полимеризации субстрата, г — номер сайта, реального или условного, с которым связан восстанавливающий конец субстрата). Черный треугольник соответствует положению каталитического участка [c.63]

Здесь Кш,п — величина константы Михаэлиса для превращения субстрата со степенью полимеризации Кп.н — микроскопическая копстапта ассоциации субстрата со степенью полимеризации п с активным центром в таком положении, что восстанавливающий конец субстрата взаимодействует с некоторым сайтом /г, причем суммирование в выражении (43) проводится по всем сайтам активного центра / (см. рис. 11). Видно, что макроскопическая константа ассоциации субстрата с ферментом (величина, обратная константе Михаэлиса) просто равна сумме всех микроскопических констант ассоциации возможных позиционных изомеров. [c.65]

Таким образом, при изучении множественной атаки возможность повторной ферментативной деструкции субстрата тривиальным способом (в результате диссоциации комплекса фермента с образующимся продуктом и повторная ассоциация с последующей атакой) должна быть полностью исключена. Подобное проведение столь чистого эксперимента было бы возможным лишь при очень сильной зависимости скорости ферментативного гидролиза от степени полимеризации субстрата в широком диапазоне последней. Тогда после первого же расщепления олигомерного субстрата скорость гидролиза должна настолько замедлиться, что реакция фактически остановится. Не исключено, правда, что она остановится и для процесса множественной атаки. [c.79]

Пример 8. В работе [14] исследуется влияние множественной атаки на величины кинетических параметров ферментативного гидролиза гомополимеров в зависимости от степени полимеризации последних. Данные, приведенные в табл. 28 (отражающие зависимость кинетических параметров ферментативного гидролиза от степени полимеризации субстрата, и в целом подчиняющиеся известному правилу лучшее связывание — лучший катализ [15]), послужили для авторов работы [14] основанием для разработки весьма детализированной кинетической модели множественной атаки. Эта модель включает более десяти микроскопических параметров (число сайтов активного центра положение каталитического участка в активном центре число возможных способов ассоциации субстрата с ферментом число связей субстрата, расщеп- [c.87]

Ясно, что здесь нужен количественный анализ происхождения продуктов, приведенных в табл. 29 могли ли они образоваться в результате вторичной атаки а-амилазы на более длинные фрагменты субстрата (для этого необходимы величины кинетических параметров действия фермента на олигосахариды с различной степенью полимеризации,см.табл. [c.89]

Пусть фермент катализирует гидролиз линейного олигомерногО субстрата, исходная степень полимеризации которого равна N. В ходе последовательного превращения текущая степень полимеризации его соответствует п (rк.N). При связывании линейного субстрата с ферментом образуется позиционный изомер Е5 , где / обозначает сайт (реальный или умозрительный), который занимает восстанавливающий конец субстрата (см. рис, 4), Позиционный изомер может быть продуктивным (Е5 ,/) или непродуктивным (Е8 , ) , в зависимости от того, перекрываются ли они при связывании с каталитическим участком фермента. [c.93]

Решая совместно уравнение материального баланса (57) и дифференциальные уравнения (59—61), можно найти численные значения концентрации фермент-субстратного комплекса [Е5п, ] (естественно, при подстановке в них численных значений всех рассматриваемых констант скоростей и концентраций [Е] и [5 ]о). Далее, решая уравнения типа (58), можно вычислить концентрацию субстрата с заданной степенью полимеризации в любой момент времени. [c.96]

На данной схеме фактически представлен один цикл ферментативного превращения, в начале которого фермент образует фермент-субстратный комплекс, и в конце — выходит из комплекса с новым субстратом после серии последовательных атак. Здесь показано, что после первичного ферментативного гидролиза с константой скорости первого порядка 2 десорбируется лишь одна из частей субстрата 8 , тогда как другая, остающаяся на ферменте, может скользить вдоль активного центра, периодически расщепляясь им с константой скорости кз и образуя короткие фрагменты с неизменной степенью полимеризации Пр. На схеме (63) г — [c.97]

Эти процессы приводят к образованию рацемических смесей. Однако считается, что при спонтанной кристаллизации происходило разделение смесн. Наиболее вероятно, что разделение проходило случайным образом. Видимо, определяющую роль в разделении оптически активных соединений путем селективного комплексоебразования одного определенного стереоизомера играли минералы, как, например, природные асимметричные кристаллы кварца, и ионы металлов. В конце К01Щ0В, стереоселективная полимеризация олефинов на поверхности металлов (катализаторы Циглера — Натта) представляет собой хорощо изученный промышленный процесс для получения изотактических полимеров. Известно также, что связывание ионов металлов весьма важно для многих биохимических превращений. Такое связывание существенно для поддержания нативной структуры нуклеиновых кислот и многих белков и ферментов. Процесс отбора оптических изомеров мог происходить вследствие других физических явлений, например взаимодействие с радиоактивными элементами, радиация или космические лучи. Недавно проведенные эксперименты с стронцием-90 показывают, что D-ти-роэин быстрее разрушается, чем природный L-изомер. Весьма заманчиво привлечь эти факторы для объяснения происхождения диссимметричности в процессах жизнедеятельности. [c.186]

Можно провести много аналогий между гетерогенным ката лизом при полимеризации олефинов и тем способом, которьш осуществляется катализ природных химических реакций, в ча стности ферментативный катализ. Действительно, гетерогенны катализ во многих отношениях напоминает ферментативный. Мо лекула субстрата сталкивается с активным центром на поверхно сти твердого катализатора, образуя адсорбционный комплекс Адсорбированный субстрат реагирует в одну или несколько ста дий под влиянием каталитических групп активного центра. на конец продукт десорбируется (пли удаляется) из активного цент ра. Таким образом, и для ферментативного, и для гетерогенного катализа говорят об активном центре и образовании комплекса субстрата с активным центром. Осмысление этих понятий помогает сопоставить неферментативный и ферментативный катализ. Тем не менее существует и принципиальное различие, поскольку большипстпо ферментов несут только один активный центр па молекулу, тогда как в гетерогенных катализаторах на одну ча- [c.198]

Во-первых, путем нагревания акриламида и N-aкpилoк и yкцинимидa с инициатором радикальной полимеризации азобисизобутиронитрилом (АИБН) синтезируется несшитый водорастворимый сополимер, несущий активные эфирные группы. Реакция этого полимера с а,м-диамином, выступающим в роли сшивающего агента, и с ферментом, который должен быть иммобилизован, приводит к 1979. — Прим. ред. [c.257]

Каталитические реакции чрезвычайно распространены в природе и часто используются в промышленности. Большинство биологических процессов, протекаюших в организме животных и растений, являются каталитическими. Их скорость регулируется особыми веществами — ферментами, играющими роль катализаторов. Промышленные реакции полимеризации, крекинга нефти, синтеза кислот и других продуктов являются преимущественно каталитическими. [c.338]

Наибольший интерес представляют кинетическое описание протяженных кривых ферментативной деградации полимеров и выявление соответствующих кинетических закономерностей. С этим вплотную связана проблема разработки методов оценки биополимеров с точки зрения их атакуемости ферментами, а также в отношении оценки перевариваемости белков протеазами [22—25]. Иэ немногочисленных количественных данных в литературе по ферментативной деградации биополимеров видно, что для них свойственно ингибирование низкомолекулярньши продуктами реакции (см. [22, 26—32]), При этом в большинстве случаев выводы об ингибировании продуктами были сделаны при кинетическом анализе так называемых полных кривых ферментативной деградации биополимера, или протяженных участков кинетических кривых, с помощью известных методов ферментативной кинетики (например, используя интегральную форму уравнения скорости, см. [21]). В ряде случаев не исключена возможность некоторого действия ингибирования продуктами так, в работе [33] выдвинуто и обосновано положение, что формально-кинетический анализ протяженных участков кинетических кривых ферментативной деградации полимеров практически неизбежно приводит к кажущимся эффектам ингибирования продуктами, даже если продукты не связываются с ферментом и ингибирование на самом деле отсутствует. Этот эффект наблюдается для ферментов, реакционная способность которых уменьшается при увеличении степени конверсии полимерного субстрата (за счет уменьшения степени полимеризации субстрата или доли наиболее реакционноспособных (доступных) связей в молекуле полимера). Подобные ферменты составляют подавляющее большинство ферментов-деполимераз (см. табл. 1). [c.30]

Среди ферментов, обнаруженных в живых организмах к настоящему времени, имеется несколько сотен деполимераз, основная функция которых заключается в деградации полимерных субстратов вплоть до мономеров или до фрагментов с относительно малой степенью полимеризации. Эти ферменты различаются по типу катализируемой ими химической реакции (гидролиз, перенос определенных химических групп, дегидратация, изомеризация и т. д.), по способу действия, специфичности к природе мономерных остатков полимера, специфичности к типу связей, соединяющих мономерные остатки и т. д. По-видимому, самая большая группа деполимераз в современной номенклатуре ферментов представлена 0-гликозидгидролазами, которые к тому же наиболее изучены по сравнению с другими ферментами с точки зрения их деполимераз-ного действия, а также строения протяженных участков их активного центра. [c.34]

Следует также отметить, что при проведении картирования активного центра ферментов необходимо использовать деполимеразы чистые если не в физическом, то хотя бы в функциональном отношении. Даже малейшие примеси, присутствующие в ферментных препаратах, предназначенных для картирования активного центра, могут значительно исказить результаты эксперимента. Далее, для проведения исследований следует располагать серией структурно-гомологичных олигомерных субстратов с последовательно изменяющейся длиной цепи (предпочтительно от степени полимеризации п, равной двум-трем, до п, равной или превышающей число сайтов в активном центре фермента, обычна до семидевяти. Субстраты должны быть также гомогенными по хроматографическим показателям [5]. [c.39]

При получении соотношений (17) и (18) делается еще одно допущение (также неочевидное), что о здесь принимается в качестве характеристической константы, величина которой не зависит от степени полимеризации субстрата или от конкретной позиции субстрата (и расщепляемой связи) в активном центре фермента. Иначе говоря, величина ко по гипотезе Хироми задается только химическим механизмом ферментативной реакции, ио не вторичной специфичностью фермепт-субстратного взаимодействия. [c.42]

По этому поводу Тома и Аллен [15] резонно заметили, что продуктивная ассоциация субстрата с ферментом может доминировать над непродуктивной даже при относительно малой степени полимеризации субстрата по сравнению с протяженностью активного центра, когда по каким-либо причинам связывание субстрата происходит в основном с вовлечением каталитического участка активного центра. В таком случае положение излома на кривой зависимости типа log/екат от п будет соответствовать лишь нижнему пределу числа сайтов. Иначе говоря, число сайтов в активном центре может существенно превышать число мономерных остатков субстрата, при котором величина кат достигает предела. [c.49]

ЛИ мальтоолигосахариды, меченные по восстанавливающему концу. При изучении фермента из штамма ВЬА-О были использованы немеченые субстраты, но в этом случае, как правило, невозможно заключить, от какого конца субстрата—восстанавливающего или невосстанавливающего— произошло отщепление фрагментов с относительно низкой степенью полимеризации. [c.52]

Главное принципиальное отличие концепций Тома и Хпроми состоит в том, что константа скорости первого порядка расщепления олигомера, связанного с активным центром (гидролитический коэффициент), зависит от положения (позиции) субстрата и от степени его полимеризации (см. рис. 11). Напомним, что по теории Хироми эта константа является характеристической величиной для данного фермента и все изменения реакционной способности субстрата приписываются изменению константы ассоциации его с активным центром фермента. [c.64]

Сопоставляя па данном этапе рассмотрения концепции Хироми и Тома, мы видим, что отнесение константы Михаэлиса к соответствующим микроскопическим параметрам в рамках обеих концепций идентично (сравните выражения 14 и 15, с одной стороны, и 43 — с другой). Однако смысл каталитической константы в обеих концепциях различается (см. выражения 17 и 44). Если по гипотезе Хироми каталитическая копстапта пропорциональна гидролитическому коэффициенту ко, который является строго характеристическим для данного фермента, и определяется исключительно соотношением констант ассоциации субстрата в продуктивном и непродуктивном фермент-субстратном комплексах (17), то по гипотезе Тома величина гидролитического коэффициента зависит от способа связывания фермента с субстратом и от степени полимеризации последнего. На наш взгляд, это придает настолько больн1ую гибкость расчетам на основании концепции Тома, в особенности с помощью машинного анализа, что может в отдельных случаях делать бессмысленными определения показателей сродства индивидуальных сайтов активного центра. фермента, поскольку все наблюдаемые кинетические эффекты могут быть объяснены в рамках вариации гидролитического коэффициента при изменении структуры олигомерного субстрата и способов его связывания с ферментом. То же можно отнести и к определению константы скорости второго порядка ферментативного расщепления субстрата (см. выражения 18 и 45). [c.65]

Основным методическим подходом при картировании акгивно-го центра в концепции Тома является определение относительных частот расщепления связей полимерного субстрата под действием фермента. На рис. 11 видно, что расщепление каждого продуктивно связанного позиционного изомера должно приводить к образованию двух определенных продуктов. В итоге распределение продуктов реакции по олигомерам свидетельствует об относительной доле определенных позиционных изомеров при связывании субстрата с активным центром, и следовательно, о величине соответствующих микроскопических констант ассоциации позиционных изомеров, а скорость появления каждого продукта связана с соответствующим гидролитическим коэффициентом скорости реакции. Из кинетического уравнения (47) следует, что отношение скоростей образования продуктов Рт.г и Р ,+1,,+1 из одного субстрата со степенью полимеризации п равно отношению соответствующих микроскопических констант скоростей второго порядка [c.66]

TOB активного центра [2]. По мнению Тома, последовательное заполнение сайтов приводит к понижению активационного барьера реакции, тем самым увеличивая скорость расщепления реакционных связей субстрата. Соответственно с увеличением степени полимеризации олигосахаридных субстратов растет число заполненных сайтов в фермент-субстратном комплексе, что должно приводить к увеличению гидролитического коэффициента ио сравнению с гидролизом малых олигосахарндов, занимающих лишь несколько сайтов в активном центре фермента. Эти результаты, полученные Тома, представляются серьезным критическим замечанием в адрес основного положения концепции Хироми. [c.69]

Многие ферменты атакуют концевые участки полимера, последовательно (в случае гомополимерного субстрата) отщепляя фрагменты с низкой степенью полимеризации (мономеры, димеры, реже тримеры и т. д.). Возможно, активный центр таких ферментов устроен в виде кармана , направленного в глубь белковой молекулы, и позволяет вместить не более определенного числа мономерных звеньев субстрата. Такие ферменты обобщенно называют экзоферментами или ферментами экзотипа . [c.77]

По-видимому, одноцепочечный механизм является чнсто гипотетическим, и на практике он не наблюдался. Промежуточный случай получил название множественная атака , и при его рассмотрении предполагается, что после образования комплекса фермента с полимерным субстратом по закону случая и первого каталитического акта фермент в течение некоторого времени не диссоциирует из комплекса с оставшимся фрагментом субстрата. За это время он успевает совершить несколько последовательных атак на этот фрагмент, приводя к образованию двух, трех или более молекул продукта (обычно с низкой степенью полимеризации — мономера или димера). [c.78]

Наконец, из табл. 26 и из рассчитанных значений степени множественной атаки ясно видно, что наибольшее отклонение от теоретических зависимостей (вычисленных в предположении об отсутствии повторной атакп фермента па образующиеся продукты реакции) наблюдается для субстратов с наибольшей степенью полимеризации, именно там, где повторная атака субстрата наи- [c.86]

Вместе с тем вся методология обработки экспериментальных данных базируется на весьма сильном допущении, что время, требуемое на единичный проскок субстрата (проокок на один мономерный остаток) вдоль активного центра в ходе множественной атаки, является характеристической величиной, постоянной для действия данного фермента, и независимой от степени полимеризации субстрата или от степени заполнения других сайтов активного центра мономерными остатками. Фактически, это предположение эквивалентно постулату Хироми о постоянстве микроскопического гидролитического коэффициента ферментативного расщепления связей субстрата независимо от степени его полимеризации и степени заиолнения активного центра, применимость которого на практике сомнительна (как в значительной степени отвергающего специфичность ферментативного катализа на молекулярном уровне). [c.88]

Ясно, что эти данные могут быть интерпретированы более простым образом, а именно что способ действия фосфорилазы (априорно принятый в цитируемой работе [16] как канонический для неупорядоченного действия фермента) несколько отличается от способа действия р-амилазы, что приводит к различному распределению продуктов деструкции полимерного субстрата по молекулярным массам (степени полимеризации). Как неоднократно указывалос . выше, это наиболее характерный признак действия деполимераз, и в рамках кинетики и субстратной специфичности действия ферментов он обусловлен различной зависимостью кинетических параметров ферментативной реакции от степени полимеризации (длины цепи) олигосахаридов. С точки зрения термодинамики действия деполимераз этот характерный признак объясняется различным числом сайтов в активном центре фермента, различным их сродством к мономерным остаткам субстрата и положением каталитического участка в активном центре. Как видно, и в этом случае введение гипотезы о множественной атаке было излишним и преждевременным, так как экспериментальные данные, полученные авторами работы [16], не были подвергнуты тщательному анализу. [c.91]

Таким образом, модель действия деполимераз (как эндо-, так и экзодействня), базирующаяся на представлении о множественной атаке, может быть с успехом заменена моделью, исходяпгей из картирования активного центра и базирующейся иа переменной величине ги/фолитичсского коэффициента действия фермента в зависимости от степени полимеризации субстрата и характера связывания его с активным центром. [c.93]

Если N — степень полимеризации субстрата и а — доля потенциально расщепляемых связей в молекуле олигомерного субстрата от общего числа связей, соединяющих мономерные остатки (М—1), то число расщепляемых связей на молекулу субстрата равно а(Ы—1). Если при этом среднее число эффективных (приводящих к расщеплению связей) комплексообразованпй фермента с субстратом равно X, то степень множественной атаки а определяется выражением [9] [c.97]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология