Ферменты необратимая инактивация

При воздействии кавитационного ультразвука происходит необратимая инактивация лизоцима [64], вызванная, видимо, разрушением какой-либо важной для каталитической активности функциональной группы активного центра фермента. В роли такой лабильной группы могут выступать, например, остатки триптофана 62, 63 или 108 активного центра лизоцима, модификация которых приводит к потере ферментативной активности [66—69]. Умень-ше(гие ферментативной активности лизоцима ирй озвучивании раствора фермента следует кинетике первого порядка [64]. [c.160]

Ингибирование бывает обратимым и необратимым. Последнее относится к реакциям, приводящим к безвозвратной потере активности фер- мента [33а]. Примером необратимого ингибирования может служить инактивация фермента ацетилхолинэстеразы под влиянием ядов нервно-паралитического действия — фосфорорганических соединений (гл. 7, разд. Г, 1). Часто стадии необратимой инактивации предшествует обратимое связывание ингибитора с комплементарным ему центром на поверхности молекулы фермента. Здесь мы не будем рассматривать математическую обработку кинетических данных, соответствующих необратимому ингибированию, и ограничимся обсуждением количествен лых аспектов действия обратимых ингибиторов. [c.27]

Под действием ультразвука происходит необратимая инактивация фермента а-химотрипсина. В табл. 7 приведены значения ферментативной активности при различных временах озвучивания раствора фермента. Найти порядок реакции и константу скорости инактивации. [c.11]

При бесконечно большой концентрации обратимого ингибитора (/ /А -> о°) скорость инактивации может быть практически равна нулю. В этом случае обратимый ингибитор выступает в роли протектора фермента против необратимой инактивации. [c.222]

Рассмотренные типы ингибиторов—конкурентные и аллостерические — действуют обратимо. Удаление их из системы полностью восстанавливает каталитическую активность фермента. Наряду с этим найдены в живой природе и получены путем химического синтеза многочисленные соединения, которые при контакте с ферментом приводят к необратимой инактивации. Как правило, это проис.ходит в результате химической реакции такого ингибитора с каким-либо существенным для проявления каталитической активности участком фермента. Этот тип ингибирования рассматривается в 7.17. [c.219]

Важно понимать, что природный токсин устроен таким образом, что нуждается в химической активации со стороны фермента. В результате активации между ингибитором и ферментом протекает реакция, которая приводит к необратимому ингибированию последнего. Таким образом, фермент благодаря специфичности своего действия катализирует собственную инактивацию, или самоуничтожение . [c.452]

Второй подход также основан на синтезе соединений, способных взаимодействовать с активным центром фермента. В этом случае, однако, соединение конструируется таким образом, чтобы реакция между ним и ферментом привела к необратимой инактивации последнего. [c.96]

Было отмечено, что такая форма кривых активности может быть следствием трех причин I) изменения кг при изменении pH 2) изменения Кт при изменении pH и 3) необратимой инактивации фермента при предельных значениях pH [390]. Для химотрипсина форма кривой pH — скорость каталитической стадии не является колоколообразной. [c.143]

На основе подобных представлений разработан ряд общих принципов, следуя которым можно в сотни и тысячи раз замедлить необратимую инактивацию большого числа различающихся по структуре и функции ферментов. В результате стало возможным проводить целенаправленный поиск конкретных путей стабилизации как мономерных белков, так и ферментов с четвертичной структурой, используемых в биотехнологии. [c.128]

Изменения молекулярной структуры разделяемых белков могут привести к их необратимой инактивации. Этот фактор обязательно нужно учитывать, если электрофорез проводится с целью выделения активных веществ или изучения ферментов. Поэтому для предотвращения денатурации следует подбирать такую буферную систему, которая обеспечивала бы минимальное нагревание белка, а также минимальное его окисление или восстановление. [c.215]

Зависимость (2) при ингибировании аспирином действительно имеет место, что иллюстрирует рис. 3. Кинетические кривые описываются уравнением первого порядка, при этом показатель экспоненты линейно зависит от концентрации ингибитора (рис. 36). Тангенс угла наклона этой зависимости позволяет определить константу скорости необратимого взаимодействия аспирина с активным центром фермента. Видно, что необратимая инактивация РОН-синтетазы аспирином сравнительно медленный процесс. [c.7]

Таким образом, обсуждаемая выше инактивация гидрогеназы в присутствии кислорода протекает с участием по крайней мере двух состояний фермента. В механизме катализа гидрогеназами кинетический процесс, характеризуемый временем тг, в отсутствие кислорода практически не имеет места. В этих условиях кинетика процесса, характеризуемая параметром ть отражает, по-видимому, тепловую денатурацию белка. В присутствии кислорода появляется второй экспоненциальный член в кинетике инактивации. В этих условиях происходят, по-видимому, процессы окисления функционально важных групп активного центра фермента, что влечет за собой его необратимую инактивацию. [c.103]

Из этого соотношения при пропорциональности активности концентрации фермента следует, что для необратимой инактивации при / - относительная активность фермента должна линейно падать с ростом концентрации ингибитора. Зависимость предельной относительной активности от концентрации ингибитора приведена на рис. 2.596, из которого видно, что это уравнение (пунктирная линия) не описывает существующей зависимости. [c.201]

Из (2.172) видно, что присутствие быстро обратимого ингибитора должно замедлить процесс необратимой инактивации фермента ингибитором Начальная скорость инактивации определяется уравнением [c.222]

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]

Помимо необратимой инактивации ферментов при нагревании или действии химических реагентов, может происходить обратимое ингибирование в ходе нековалентного связывания ингибиторов. Различают четыре основных типа ингибирования. [c.119]

Паргилнн является мощным необратимым ингибитором флавинзависимой моноаминоксидазы. Он уже применяется в клинической практике. Фермент катализирует инактивацию биологически важных катехоламинов. Паргилин образует ковалентную связь с ферментом через флавиновый кофактор предполагаемый механизм его действия изображен на схеме 7.1. [c.452]

Установлен механизм регулирования ферментативной активности путем действия ингибитора (или активатора) на специфичный центр белковой молекулы с опосредованной передачей воздействия на активный центр фермента через белок. Обнадужены эффекты кооперативного взаимод. неск.. молжул субстрата на белковой матрице. Найден способ жесткого выведения фермента из процесса посредством индуцированной субстратом необратимой инактивации. [c.81]

Ферменты являются белками, поэтому любые агенты, вызывающие денатурацию белка (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, нагревание), приводят к необратимой инактивации фермента. Однако подобное инак-тивирование относительно неспецифично, оно не связано с механизмом действия ферментов. Гораздо большую группу составляют так называемые специфические ингибиторы, которые оказывают свое действие на какой-либо один фермент или группу родственных ферментов, вызывая обратимое или необратимое ингибирование. Исследование этих ингибиторов имеет важное значение. Во-первых, ингибиторы могут дать ценную информацию о химической природе активного центра фермента, а также о составе его функциональных групп и природе химических связей, обеспечивающих образование фермент-субстратного комплекса. Известны вещества, включая лекарственные препараты, специфически связывающие ту или иную функциональную группу в молекуле фермента, выключая ее из химической реакции. Так, йодацетат I H,—СООН, его амид и этиловый эфир, пара-хлормеркурибензоат lHg—С Н,—СООН и другие реагенты сравнительно легко вступают в химическую связь с некоторыми SH-группами ферментов. Если такие группы имеют существенное значение для акта катализа, то добавление подобных ингибиторов приводит к полной потере активности фермента [c.147]

Наконец, последний из признаков, по которому классифицированы модели в табл. 6.2, — это инактивация целлюлолитических ферментов. Данный фактор принимается во внимание лишь в нескольких моделях, причем, как правило, учитывается инактивация адсорбированных ферментов. При этом характер инактивации может быть различным. Так, Хоуэлл [34] предложил модель, в которой постулирована необратимая инактивация адсорбированных на поверхности субстрата целлюлаз и предполагается, что инактивированные ферменты блокируют дальнейший доступ активных ферментов к поверхности целлюлозы, замедляя таким образом процесс гидролиза. В работе [40] предполагается, что инактивация адсорбированного фермента вызывается продуктами реакции. В работах [48, 50] обнаружено, что инактивация прочно связанных с субстратом целлюлаз является обратимой. [c.172]

Таким образом, в процессе необратимой инактивации хлоропластов происходит в первую очередь инактивация марганецсодержащей системы разложения воды. Причина, вызывающая процесс инактивации разложения воды, пока неясна. Процесс инактивации, вероятно, может быть связан с действием липоли-тических ферментов и выделяющихся жирных кислот, как это предполагает наиболее развитая в настоящее время Гипотеза старения хлоропластов (Siegenthaler, 1972), а также с денату-рационными изменениями в мембране. Вполне возможно и наложение этих двух процессов. Однако если процесс инактивации и связан с действием липаз, то действие этих ферментов и продуктов их гидролиза приводит к инактивации в первую очередь системы непосредственного окисления воды и уже затем системы, окисляющей 1,5-дифенилкарбазид. [c.137]

Обнаружено, что ферменты, состоящие из нескольких субъединиц, значительно менее устойчивы в водно-органических смесях по сравнению с ферментами типа каталазы и пероксидазы, состоящими из одной полипептидной цепи. Необратимая инактивация ферментов, состоящих из нескольких субъединиц, вероятно, обусловлена неполной реассоциацией предварительно диссоциировавших субъединиц при возвращении системы к нормальным условиям. Процессы диссоциации и реассоциации субъединиц, происходящие под. влиянием органического растворителя. и гари замораживании, могут приводить к образованию полимерных форм, не обладающих ферментативной активностью. Так, замораживание растворов двух злектрофоретически индивидуальных форм лактат-дегидрогеназы, а затем их последующее плавление в присутствии хлорида натрия приводит к образованию пяти различных форм. Органические растворители, такие как этиленгликоль, пропилен-гликоль, глицерин или диметилсульфоксид, при их добавлении в растворы полностью ингибируют образование этих форм и, за исключением пропиленгликоля, способствуют сохранению ферментативной активности [626, 627]. Как правило, растворимость веществ, включая ферменты и субстраты, уменьшается при понижении температуры и при введении органических растворителей. Несмотря на это, для обнаружения промежуточных соединений при низких температурах часто бывает достаточно не очень больших концентраций субстратов, поскольку при понижении температуры увеличиваются стационарные концентрации [615, 628]. Необходимо, однако, проверять, являются ли обнаруженные при низких температурах промежуточные соединения теми же самыми, что и при нормальных условиях, так как направление процесса может измениться. Активность ферментов, которые находятся в биомем- ранах и связаны е липидами, падает при переводе их в водные буферные растворы. Например, известно, что цитохром Р-450 ин-активируется при экстракции в водные растворы (при этом наблю- [c.237]

Папаин является сульфгидрильным ферментом для его активации необходимы обычные восстанавливающие агенты, например сероводород, цистеин или КСЫ реагенты на тиоловые группы — Hg2+, п-меркурибеизоат и иодацетат, — напротив, быстро инактивируют фермент. Соли гуанидиния, а также мочевина при концентрации свыше 3 М вызывают необратимую инактивацию фермента. Замечательным свойством папаина является его устойчивость к высокой температуре. [c.125]

Фермент неустойчив при значениях pH выше 9,0 или ниже 7,0 он имеет оптимальную активность в зоне pH 7,8—9,3. Активность стабилизируется ионами и хелатообразующие агенты, способные связывать эти ионы, могут вызывать необратимую инактивацию фермента. Перед применением необходимо инкубировать фермент непродолжительное время при 40° либо с 0,002 М МпСЬ, либо с 0,04 М Mg l2 в случае неочищенного фермента может потребоваться активация в течение 3 час, для более очищенных препаратов — от 30 мин до 1 час. Вещества, содержащие [c.181]

Из этих и из многих других опытов, давших вполне аналогичные результаты, следует, что для регенерации носле нагревания до кипения пероксидазы, очищенной ультрафильтрованием, существует оптимальная концентрация Н+-ионов, находящихся в области около pH 6.8. Ниже и выше этой концентрации наблюдается уменьшение регенерации. Для того чтобы выяснить, вызывают ли неблагоприятные концентрации Н -ионов ловышенную необратимую инактивацию ферментов или только оказывают тормозящее действие на их регенерацию носле нагревания, были поставлены с тем же препаратом № 2 следующие опыты. [c.625]

Катализируемое аминами отщепление протона может вызывать целую серию реакций, которые хорошо иллюстрирует весьма сложная схема ферментативного превращения 2-кето-З-дезокси- ь-арабината в полуаль-дегид а-кетоглутарата схема (72)] [131]. Наличие стадий 1 и 2, протекающих с образованием и распадом промежуточного фермент-субстратного имина, подтверждается тем, что в присутствии субстрата и при действии боргидрида натрия происходит необратимая инактивация фермента, сопровождающаяся ковалентным присоединением 1 моля субстрата к ферменту. Кроме того, фермент катализирует обмен атомов водорода, находя- [c.106]

В зависимости от степени прочности связи фермента с ингибитором торможение действия ферментов может быть необратимым и обратимым. Примером необратимой инактивации фермента может служить действие диизопропилфторфосфата на трипсин. Образующееся диизопропилфосфо-рильное производное фермента является сравнительно стабильным соединением (при этом к 1 близко к нулю) и действие фермента полностью прекращается. [c.233]

Таким образом, основное положение теории ЖМКО гласит, что наиболее устойчивые координационные соединения образуются между жесткой кислотой и жестким основанием или мягкой кислотой и мягким основанием. Анализ данных, представленных в табл. 4.1, позволяет установить ряд важных закономерностей. Так, становится очевидным, что ионы металлов, проявляющих высокую биологическую активность, являются в основном жесткими или промежуточными кислотами. Более того, важнейшие компоненты клетки или те группы в них, которые выступают как потенциально связывающие по отношению к биометаллам, относятся к жестким основаниям (так, азотсодержащие доноры являются жесткими основаниями, а серосодержащие — мягкими). Другими словами, любая биологическая система является жесткой. Как правило, мягкие кислоты токсичны. Например, известно, что соли свинца, ртути, кадмия и таллия — высокотоксичные вещества. Ионы РЬ " , Hg " , Hg2 , d +, Т1+, выступая в роли мягких кислот, в физиологических условиях образуют наиболее прочные связи с мягкими основаниями, главным образом белками и другими биосоединениями, содержащими группы —SH и —SR. Отсюда становится понятной необратимая инактивация тиосодержащих ферментов перечисленными ионами металлов, в то время как более жесткие кислоты (например, ион Мп ) активируют данные ферменты. [c.177]

Радикальные реакции (графт-сополимеризация). Одним из распространенных приемов получения синтетических полимерных материалов служит графт-сополимеризация, осуществляемая, иапример, путем химической прививки одного полимера к другому. Эта цель достигается при рекомбинации макрорадикалов, образующихся в исходной смеси полимеров при воздействии мощного источника у-излучения. Нетрудно представить себе аналогичную ситуацию, когда в роли одного из компонентов смеси выступает биополимер, фермент. Однако жесткое облучение ферментов сопровождается, как правило, их необратимой инактивацией. Потери ферментативной активности могут быть существенно снижены при переходе к фотоинициируемым реакциям. Примером фотореактивных агентов являются алкил- и арила-зиды, которые, в свою очередь, могут входить в состав носителей или сшивающих агентов. При фотохимическом распаде таких соединений образуются молекулы азота и короткоживущие (0,1 —10 мс) высокореакционноспособные радикалы — нит-рены [c.95]

Ферменты, иммобилизованные по сополимеризационной методике, обладают гораздо более высокой устойчивостью против инактивации при повыщенных температурах, чем соответствующие нативные ферменты. Эффект стабилизации, определяемый как отнощение констант скоростей необратимой инактивации нативного и иммобилизованного препаратов, возрастает с увеличением числа связей между ферментом и носителем и достигает больших величин. Например, для а-химотрипсина, пришитого к носителю 15 связями, стабилизационный эффект составляет более 1000 раз. Такие ферментные препараты сохраняют каталитическую активность при существенно более высоких температурах. Так, например, оптимум эстеразной активности трипсина, ковалентно вшитого в полиакриламидный гель 15 связями, наблюдается при температуре 75°С, что на 25° выше оптимума активности нативного фермента. Это указывает на резкое подавление быстрых обратимых денатурационных процессов в иммобилизованном препарате. [c.130]

Активность трипсина падает в денатурирующих условиях, например в присутствии 4 М мочевины сохраняется лишь 48% активности [39]. Удовлетворительные результаты получены при гидролизе трипсином в 2 М гуанидин-НС1 [101]. Фермент необратимо инактивируется в присутствии ДФФ и ФМСФ. Известен также ряд специфических ингибиторов, например ингибитор из сои [4], который образует с трипсином стехиометрический комплекс и часто используется для остановки реакции [58]. При этом рекомендуется добавлять в реакционную смесь 4 мг ингибитора на 1 мг фермента. Гидролиз можно остановить подкис-лением однако инактивация обратима, и при повышении pH активность фермента восстанавливается. [c.148]

Крайне важным является обеспечение должного уровня теилообмеиа в биореакторах, поскольку жизнедеятельность и метаболическая активность объектов зависит в значительной степени от колебаний температуры. Поддержание температуры в определенном узком диапазоне диктуется 1) резким снижением активности ферментов по мере падения температуры и 2) необратимой инактивацией (денатурацией) макромолекул (в первую очередь белков) при ее повышении до критических значений. Температурный оптимум у кавдого организма лежит в определенных пределах. Большинство биотехнологических процессов осуществляется в мезофильных условиях (30-50 С). С одной стороны, это имеет преимущество, потому что лишь в редких случаях приходится обеспечивать повышенный подогрев реакторов. Однако, с другой стороны, возникает проблема удаления избыточного тепла, выделяющегося при интенсивном росте культивируемых клеток, поэтому биореактор должен быть оснащен эффективной системой охлаждения. [c.30]

Идентификация функциональных групп активного центра аденилатциклазы до сих пор фактически не проводилась. Необратимое ингибирование аденилатциклазы было показано только с помощью неспецифических реагентов, модифицирующих аргинин,— 2,3-бутандиона и фенилглиоксаля [165, 166]. Доказательством расположения модифицируемой группы в активном центре служила защита фермента от инактивации субстратом аденилатциклазы. [c.117]

Принципиально важное отличие взаимонезависимых ингибиторов от взаимозависимых заключается в том, что для них показатель экспоненты в уравнении уменьшения активности фермента не зависит от концентрации обратимого ингибитора. Присутствие обратимого ингибитора никак не сказывается на кинетике инактивации фермента необратимым ингибитором. [c.223]

Обратимые ингибиторы РСН-синтетазы— протекторы против необратимой инактивации фермента аспирином. Представим систему, открытую для двух ингибиторов аспирина — необратимого инактиватора фермента и быстрого обратимого ингибитора 1 . Если предположить, что в начальный момент времени, = О, в системе заданы начальные концентрации компонентов и и скорость отгока этих соединений имеет линейный характер [c.225]

В начальный момент времени концентрация свободного фермента может существенно уменьшиться за счет взаимодействия фермента с быстрым обратимым ингибитором. Однако затем в системе падает концентрация как /,, так и 1 . Это приводит к тому, что довольно быстро фермент восстанавливает свою активность. Таким образом, быстрые обратимые ингибиторы (бруфен, бутадион, анальгин, напроксен, салициловая кислота) могут служить протекторами против необратимой инактивации РСН-синтетазы. [c.228]

Большинство приведенных примеров показывает, что в основе механизма действия самоуничтожающихся ингибиторов ферментов лежит отщепление протона. По этой причине пиридоксальзависи-мые ферменты являются наиболее вероятными объектами такого ингибирования. Б будущем можно ожидать появления еще большего числа ингибиторов пиридоксальзависимых ферментов, механизм действия которых основан на инактивации функциональной группы, обусловленной карбанионной природой промежуточных соединений [315]. Весьма вероятно, что именно создание более селективных ингибиторов активного центра продвинет вперед разработку самоуничтожающихся ферментативных ингибиторов, или инактиваторов. По сравнению с рассмотренными ранее специфичными к активному центру необратимыми ингибиторами преимущество самоуничтожающихся ингибиторов состоит в том, что, будучи относительно нереакционноспособными, они становятся активными после взаимодействия с остатками в активном центре фермента. Активная форма зависит от каталитических особенностей конкретного активного центра. Таким образом, ингибирование катализируется самим ферментом. Однако оба типа ингибирования позволяют вводить метку и идентифицировать группы активного центра и функциональные группы ферментов. [c.458]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология