Ферментативные реакции инактивация

Если из независимого эксперимента (при использовании начальных скоростей ферментативной реакции) определить значения kz и К , то, зная начальные концентрации субстрата и фермента и долю субстрата, прореагировавшего до прекращения реакции, из соотношения (6.159) можно рассчитать константу скорости инактивации фермента в условиях опыта. [c.255]

Если проводить изучение инактивации фермента в фермент-субстратном комплексе в условиях избытка субстрата ([S] Ks), то анализ, всего лишь одной кинетической кривой ферментативной реакции [c.257]

Наконец, если в ходе ферментативной реакции фермент денатурирует по первому порядку с константой скорости инактивации и , причем субстрат не оказывает влияние на кинетику инактивации, то дифференциальное уравнение скорости ферментативной реакции можно записать в виде (при [S] [E]q) [c.258]

Ферментативные реакции характеризуются также наличием колоколообразной зависимости скорости реакции от температуры в достаточно широком температурном интервале (что приводит к температурному оптимуму реакции). Эта особенность влияния температуры на кинетику ферментативных реакций объясняется наложением двух эффектов — возрастанием скорости реакции при увеличении температуры и ускорением тепловой денатурации белковой молекулы, приводящей к инактивации фермента при высоких температурах. Ясно, что при достаточно корректной постановке эксперимента оба эти явления можно изучать раздельно (см., например, 9 этой главы). [c.266]

При изучении кинетики ферментативных реакций, протекающих до высоких степеней превращения субстрата, необходимо принимать в расчет возможность инактивации фермента в ходе реак- [c.168]

Комбинируя выражения (8.40), (8.28) и (8.29), получим интегральную форму уравнения скорости ферментативной реакции, в которой наблюдается конкурентное ингибирование продуктом реакции с константой скорости инактиваций k [c.183]

Другими ионами кальций в этой системе заменить нельзя. Ионы ртути, цинка, кадмия связываются в областях фиксации кальция и вызывают ингибирование ферментной активности этот эффект исчезает при добавлении в смесь ионов кальция. При замещении иона кальция на ион стронция сохраняется активность по отношению к гидролизу ДНК, но замещение ионом бария ведет к полной инактивации, как считают, вследствие геометрических искажений центра связывания кальция, которые передаются и на область связывания нуклеотида. Стерическое соответствие фермент — субстрат при этом утрачивается и активность резко падает. Эти примеры говорят о большом значении геометрической структуры, создаваемой и поддерживаемой ионом в системе фермент—ион—субстрат для правильного протекания ферментативной реакции. [c.364]

Каково происхождение факторов устойчивости к антибиотикам Почему в природе так широко распространены гены, обеспечивающие инактивацию столь необычных молекул, как антибиотики Возможно, это объясняется тем, что гены устойчивости к антибиотикам в обычной ситуации выполняют какие-то нормальные биосинтетические функции, но наличие в среде антибиотиков приводит к отбору мутантов, гены которых способны обеспечивать их инактивацию. Тем не менее до конца не ясно, почему факторы, обеспечивающие устойчивость к лекарственным препаратам, появляются так часто именно в популяции, обработанной антибиотиком. Частичным решением проблемы устойчивости послужило создание полусинтетических модификаций антибиотиков, встречающихся в природе. Поскольку К-факторы переносят гены, ответственные за синтез ферментов, изменяющих специфические участки антибиотика, иногда удается химически изменить эти участки таким образом, чтобы они больше не участвовали в ферментативной реакции, индуцируемой К-фактором. [c.258]

Конкурентным называют ингибитор, обратимо взаимодействующий с активным центром фермента. Как правило, конкурентные ингибиторы по структуре похожи на субстрат и могут вытесняться из фермент-ингибиторного комплекса избытком субстрата. Взаимодействие с конкурентным ингибитором не приводит к денатурации или инактивации фермента, поэтому при замене ингибитора на субстрат скорость ферментативной реакции не снижается (рис. 6.10). [c.76]

Термолабильность ферментов т. е. инактивация их, связанная с разрывом полипептидных связей при повышении температуры,— денатурация белков, приводит к появлению оптимума температурного действия. С ростом температуры увеличивается скорость ферментативной реакции, но увеличивается и инактивация фермента. Поскольку белки являются амфотер-ными электролитами, для ферментов характерен также оптимум pH. Так, например, оптимум действия пепсина лежит в зоне pH = 1,5 —2,5, трипсина —8—11, сахаразы, выделенной из. дрожжей, — 4,6—5,0, сахаразы из кишечника — 6,2, амилазы из слюны или поджелудочной железы — 6,7—6,8 и т. д. Некоторые ферменты могут иметь различную величину оптимума pH для разных субстратов. Так, оптимум pH пепсина несколько меняется для разных белковых субстратов, тогда как карбогидразы [c.249]

Для изучения механизма действия ферментов большое значение имеет исследование влияния температуры на скорость реакции при отсутствии тепловой инактивации. Это влияние, разумеется, по существу не отличается от влияния температуры на любые другие химические реакции и, следовательно, подход к количественной характеристике этого явления основывается на классических принципах термодинамики и кинетики. Однако использование таких принципов применительно к ферментативным реакциям оказывается гораздо более сложной задачей, вследствие сложности механизмов ферментативных реакций. [c.126]

При низкой температуре ферментативные реакции идут медленно. По мере повышения температуры скорость ферментативных реакций обычно повышается. По достижении некоторого оптимума повышение температуры уже ведет к падению активности фермента и вследствие этого к понижению скорости ферментативных реакций. Так, уже при температуре раствора в 50—60° часто происходит температурная инактивация ферментов. Для огромного большинства ферментов температурный оптимум лежит в пределах 37—50°. [c.54]

Рассмотрим кинетику процесса для ферментативной реакции, в которой инактивация фермента протекает через свободную форму фермента. Кинетику процесса в условиях стационарности по фермент-субстратному промежуточному соединению и избытка субстрата 5о>Ео описывает система уравнений [c.107]

Рассмотрим кинетические закономерности ферментативной-реакции при условии, что инактивация протекает мономолекуляр-но через фермент-субстратный комплекс (схема (5.45)). В условиях стационарности по промежуточному соединению и при из- [c.110]

Скорбеть инактивации фермента существенно превыщает максимальную скорость ферментативной реакции ,5о ( кат+ +Л<)Ео [c.111]

Для ферментативных реакций Qig изменяется в пределах от 1 до 2, что обусловлено белковой природой ферментов, особенностями протекания ферментативной реакции и внутренней среды организма. Влияние температуры на скорость ферментативной реакции очень многообразно. Она может прежде всего влиять на стабильность фермента, ускоряя денатурацию ферментативного белка, что связано с инактивацией фермента на сродство фермента к субстрату скорость распада фермент-субстратного комплекса, всегда образующегося при ферментативной реакции на сродство фермента к активаторам и ингибиторам, если они имеются в системе. Повышение температуры, с одной стороны, ускоряет саму ферментативную (каталитическую) реакцию с другой стороны, ускоряется инактивация фермента. Таким образом, с повышением температуры при ферментативных реакциях, как и вообще при химических процессах, растет реакционная способность, истинная каталитическая активность. Но ферменты представляют собой белки, которые необратимо денатурируют при увеличении температуры выше 50° С, причем скорость денатурации при нагревании увеличивается во много раз быстрее, чем скорость любого химического превращения. Поэтому процесс инактивации, связанный с уменьшением концентрации фермента в системе, обусловливает при дальнейшем повышении температуры замедление реакции. [c.129]

Одним из условий, определяющих активность ферментов, является температура. У большинства микроорганизмов она лежит в пределах 30—40 °С. Следовательно, при повышении температуры до известного предела будет возрастать химическая активность и окислительная мощность сооружений. Оптимальная температура для жизнедеятельности микроорганизмов определяется суммарным ее влиянием на комплекс ферментативных реакций, происходящих в микробных клетках. Допускают, что некоторые ферменты задают тон в этом направлении [5]. Резкое падение химической активности мезофильных микроорганизмов при температурах, превышающих оптимальные, является результатом инактивации определенных ферментов. Ферменты мезофильных бактерий быстрее инактивируются, чем термофильных, которые адаптировались к температурам, превышающим 40 °С. Согласно формуле Вант-Гоффа, скорость химических реакций ири повышении температуры на 10 °С возрастает примерно в 2—3 раза [c.95]

Уравнения кинетики роста, образования продуктов, потребления субстратов, автолиза биомассы и инактивации продуктов являются специфическими для микробиологических процессов. Математическое описание кинетики этих процессов отличается от традиционной химической кинетики, поскольку все процессы осуществляются с участием биокатализаторов-ферментов. Причем субстрат в процессе превращения в организованную биомассу или продукт метаболизма проходит весьма большое число промежуточных стадий биохимических ферментативных реакций. Поскольку большинство биохимических реакций осуществляется в клетках микроорганизмов, в микробиологической кинетике принято в качестве выходных параметров использовать не абсолютные значения скоростей реакций, а удельные, отнесенные к единице веса микробной массы. [c.14]

В случае ПА, для которой субстратом является анион бензил-пенициллина, желательно использование положительно заряженной матрицы. В этом случае сорбция субстрата носителем приводит к уменьшению величины кажущейся константы Михаэлиса, т. е. к улучшению связывания субстрата и фермента. Кроме того, при использовании анионитов происходит смещение рН-оптиму-ма каталитической активности фермента в область меньших значений pH раствора. Для большинства биологически активных веществ — лабильных соединений, используемых в качестве субстратов, смещение рН-оптимума каталитической активности фермента в область нейтральных pH является крайне желательным, поскольку это позволяет проводить ферментативную реакцию в более мягких условиях, уменьшающих инактивацию субстрата и продуктов реакции и увеличивающих общий выход процесса. [c.240]

Температурная зависимость скоростей ферментативных реакций в отличие от простых гомогенных каталитических процессов характеризуется появлением температурного оптимума, вызванного тепловой денатурацией фермента. Опыты с предварительным выдерживанием ферментов при разных температурах позволяют выбрать такие условия определения температурных коэффициентов начальных скоростей, при которых не происходит заметного образования неактивных форм фермента. В этих условиях всегда наблюдается рост начальной скорости и величины V при возрастании температуры. Температурный оптимум — возрастание, а затем уменьшение скорости при увеличении температуры объясняется инактивацией фермента при высоких температурах, т. е. уменьшением доли реально работающих глобул фермента. Это подтверждается как зависимостью скорости реакции при температурах выше оптимальной от времени пребывания фермента при этой температуре, так и всеми косвенными данными, позволяющими судить о денатурации белка. [c.81]

На скорость ферментативной реакции существенное влияние оказывают различные факторы, в пер ую очередь температура, при которой протекает реакция. Скорость ферментативных реакций возрастает до тех пор, пока температура не достигнет 40—60 °С. При дальнейшем ее повышении активность ферментов резко понижается и при температуре около 70—80 °С ферменты, как правило, необратимо разрушаются. Тепловая инактивация ферментов происходит вследствие денатурации белка при высокой температуре. Лишь очень немногие ферменты способны в определенных условиях выдерживать нагревание до 100 °С, сохраняя активность. [c.11]

При изучении кинетики ферментативных реакций, протекающих до высоких степеней превращения субстрата, необходимо учитывать возможную инактивацию фермента в ходе реакции. В ряде случаев было найдено, что связывание субстрата с ферментом ускоряет инактивацию последнего в некоторых случаях субстрат не оказывает влияние на инактивацию фермента. Однако чаще всего связывание субстрата предохраняет фермент от инактивации, т. е. ферментсубстрат-ный комплекс инактивируется медленнее, чем свободный фермент. [c.254]

Рис. 104. Определение кинетических параметров ферментативной реакции при быстрой инактивации фермент-субстратного комплекса (на примере гидролиза нитрокатехолсульфата, катализируемого арилсульфатазой А) [26 1

К 200 мкл густой суспензии митохондрий ( 50 мг/мл), стоящей на льду, добавляют N-этилмалеимид до конечной концентрации 0,5 мМ и инкубируют 30 мин. Измеряют АТФазную активность в суспензии, как описано выще. Наблюдают инактивацию ферментативной реакции, измеренной в присутствии динитрофенола, вызванную модификацией фосфатного переносчика. Добавление по ходу реакции тритона Х-100 в оптимальной концентрации, определенной ранее, приводит к снятию барьера проницаемости для фосфата и восстановлению активности. [c.460]

Каждал из ферментативных реакций, протекающая со скоростью характеризуется значением максимальной скорости У (г), константой Михаэлиса Kм i) и константой ингибирования К,(г). Для реакций образования целлобиозы из аморфной или кристаллической целлюлозы учитывается инактивация ферментов, где к,п — константа инактивации. [c.174]

Влияние температуры на активность ферментов. Согласно закону Ваит-Гоффа скорость химических реакций увеличивается примерно вдвараза при повышении температуры на (О С (коэффициент Q ,). Это прааило справедливо также и для ферментативных реакций, однако только а ограниченной области значений температуры. При повышении температуры свыше 40 — 50 происходит инактивация белкового катализатора из-за тепловой денатурации. Следовательно, ферментативные реакции отличаются от реакций, катализируемых соединениями небелковой природы, наличием температурного оптимума. Причиной быстрого падения активности является высокая величина коэффициента Qio для процесса тепловой денатурации белка. Следует отметить, что ферменты термофильных бактерий имеют весьма высокий температурный оптимум. [c.185]

В соответстчзии с методологией кинетического исследования ниже будет рассмотрено (1) кинетическбе описание ферментативных реакций, протекающих в соответствии со схемой Михаэлиса— Ментен с учетом инактивации фермента по одному из указанных выше механизмов при истощении системы по субстрату в процессе ферментативного превращения (2) сопоставление кинетических зависимостей для различных механизмов инактивации с целью дискриминации различных механизмов, приводящих к потере каталитической активности (3) выявление общих закономерностей процессов, не зависящих от механизма инактивации, и (4) решение обратной задачи — определение истинных характеристик ферментативной реакции и процесса инактивации фермента. [c.107]

При использовании высоких концентраций фермента, когда степець конверсии равна единице, справедливо соотношение катЕо Аг5о. При ЭТОМ соотношении уравнение (5.73) трансформируется в интегральную форму уравнения Михаэлиса (см. уравнение (5.65)), из которого можно найти значения Ут и Кт ферментативной реакции. В этих условиях инактивация фермента не проявляется в кинетике реакции. [c.113]

Выше рассмотрены кинетические закономерности ферментативных реакций, на динамику протекания которых оказывает влияние процесс инактив-ации фермента. Видно, что кинетические уравнения для различных механизмов инактивации в ряде случаев имеют различный вид, что дает возможность при сопоставлении экспериментальных данных с теоретическими уравнениями установить механизм инактивации фермента. [c.118]

Лайнивер и Барк рассмотрели различные стороны теории Михаэлиса — Ментена и исследовали некоторые сложные случаи, в которых применялась эта теория. Среди других явлений они рассмотрели также конкурирующие и неконкурирующие ингибиторы. В конкурирующем торможении энзиматической реакции ингибитор конкурирует с ферментом за субстрат, тогда как при неконкурирующем подавлении инактивация фермента не зависит от концентрации субстрата. Как указано выше, в любой ферментативной реакции зависимость I/o от 1/S представляет прямую линию. При конкурирующем подавлении наклон прямой возрастает, но точка пересечения остается неизменной при неконкурирующем подавлении как точка пересечения, так и наклон возрастают- [c.73]

Эта молекула похолш на нормальный субстрат фермента при связывании на активном центре—в течение короткого времени хлоркетон VIII функционирует как конкурентный ингибитор фермента, а другие конкурентные ингибиторы защищают фермент от необратимой инактивации этим соединением,— однако затем происходит медленная, но специфическая реакция с имидазольной группой [79]. Поскольку нет свидетельств, что эта имидазольная группа действует как нуклеофильный катализатор, чаще всего полагают, что она выступает в качестве общеосновного катализатора, облегчая перенос протона. Известно, что имидазол действует таким образом при катализе ферментативного гидролиза эфиров [10, 80, 81]. Существует два рода свидетельств, подтверл<дающих такую роль имидазола в ферментативных реакциях. [c.177]

Для возвращения фоторецептора в состояние покоя после возбуждения его светом каждая реакция ферментативного каскада, инициированного светом, должна быть уравновещена соответствующей реакцией инактивации. Но-видимому. свет ускоряет как активирующие, так и инактивирующие реакции, но второй эффект проявляется чуть позднее, поэтому свет вызывает мгновенный положительный ответ, который затем очень быстро затухает. Такая запаздывающая инактивация не только помогает обеспечить короткий ответ на короткую вспыщку света, но и дает возможность фоторецептору адаптироваться свет постоянной яркости, вместо того чтобы просто приводить клетку в состояние насыщения с близкой к нулю концентрацией GMP, вызывает два противоположных эффекта, которые почти гасят друг друга, что позволяет клетке реагировать на последующие изменения освещенности. [c.344]

При инактивации ферментов в растворе УФ-свет выступает в роли необратимого неконкурентного ингибитора в растворе представлены только активные, немодн-фицированные и полностью инактивированные молекулы фермента. Поэтому по мере УФ-облучения уменьшается только максимальная скорость ферментативной реакции, а константа Михаэлиса остается неизменной. В противоположность ферментам в растворе мембранная ацетил-холинэстераза инактивируется по типу смешанного ингибирования с одновременным изменением максимальной скорости реакции и константы Михаэлиса. [c.269]

Механизм инактивации простагландинэндопероксидсинтетазы в ходе ферментативной реакции детально исследован. Инактивация простагландинэндопероксидсинтетазы промежуточным продуктом ее каталитического действия имеет, по-видимому, значительный физиологический смысл, так как позволяет поддерживать постоянный (и строго определенный) уровень концентрации этих физиологически активных соединений в живых системах (С. Д. Варфоломеев, А. Т. Мевх, 1983). При создании биокаталитических процессов получения простагландинов подобная инактивация одного из ферментов системы в ходе реакции является, пожалуй, основным осложняющим фактором. Выяснение механизма инактивации простагландинэндопероксидсинтетазы позволяет, однако, надеяться, что возможен выбор условий использования фермента, при которых достигается максимальный выход целевого соединения с минимальной потерей биокатализатора. Не следует исключать также путь регенерации инактивированного фермента. [c.58]