Субстраты физиологические концентрации

Ферменты часто проявляют ингибирующее или активирующее влияние в присутствии физиологических концентраций метаболитов, которые являются предшественниками или продуктами метаболического пути, включающего данный фермент. Регулирование ферментативной активности по такому механизму обеспечивает поддержание концентраций метаболитов на физиологическом уровне. Такой контроль ферментативной активности может осуществляться изменениями конформации фермента, вызываемыми активаторами, ингибиторами или субстратами, и часто включает взаимодействия между субъединицами фермента. Особенно важными аспектами этой проблемы являются 1) кооперативная природа таких взаимодействий и 2) контроль ферментативной активности посредством связывания молекулы с центром, отличающимся от активного центра. Изменения ферментативной активности, которые попадают в эту категорию, часто называют аллостерическими эффектами, однако использование этого термина, к сожалению, не ограничивается этим единственным смыслом. [c.250]

Рис. 88. Отрицательная температурная модуляция ферментативной активности.. 4. Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата для одного и того же фермента при двух различных температурах. Сродство фермента к субстрату (измеряемое величиной, обратной кажущейся величине К ), при снижении температурыумепьшаегся, Область физиологических концентраций субстрата, заштрихована. Обратите внимание па то. что дестабилизирующее влияние отрицательной температурной модуляции на скорость реакции возрастает с уменьшением концентрации субстрата. Б. Зависимость кажущейся величины от температуры — одно из проявлений отрицательной температурной модуляции.

Зависимость активности ферментов от pH среды. Ферменты обычно наиболее активны в пределах узкой зоны концентрации водородных ионов, соответствующей для животных тканей в основном выработанным в процессе эволюции физиологическим значениям pH среды 6,0—8,0. При графическом изображении на кривой колоколообразной формы имеется определенная точка, в которой фермент проявляет максимальную активность эту точку называют оптимумом pH среды для действия данного фермента (рис. 4.17). При определении зависимости активности фермента от концентрации водородных ионов реакцию проводят при разных значениях pH среды, обычно при оптимальной температуре и наличии достаточно высоких (насыщающих) концентраций субстрата. В табл. 4.3 приводятся оптимальные значения pH среды для ряда ферментов. [c.141]

Такие деформации, безусловно, могут иметь место в силу взаимодействия между субстратом и трехмерной структурой белка и, поскольку последний не является жестким образованием, его структура также будет деформироваться. Деформации стабильных структур основного состояния приводят к тому, что такого рода взаимодействия осуществляются с затратой энергии и понижают общую энергию связывания. Поэтому деформации возможны только в случае значительного положительного связывания с другими частями молекулы субстрата (что, по-видимому, позволяет исключить этот механизм в случае очень маленьких молекул). Все это означает, что общая энергия связывания понижается однако пока она остается достаточно высокой для эффективного связывания, т, е. полного формирования фермент-субстратного комплекса при физиологических концентрациях субстрата, эффективность катализа не уменьшается. [c.528]

Рис. 38. Последствия отклонения величин от физиологических концентраций субстрата (объяснение см. в тексте).

Приблизительная область физиологических концентраций фруктозодифосфата заштрихована. В случае поверхностного фермента давление настолько сильно влияет на Кд Для субстрата, что скорость реакции при высоких давлениях снижается из-за уменьшения сродства к субстрату. Конечно, при насыщении фермента высокое давление повышает скорость реакции V. В случае глубоководного фермента также увеличивается [c.335]

Этот пример иллюстрирует одну из важнейших особенностей адаптации ферментативных механизмов физиологически важные свойства фермента, в данном случае скорость реакции при физиологических концентрациях субстрата, часто оказываются суммарным результатом противоположных изменений в общей каталитической способности, с одной стороны, и в ее регулируемом использовании — с другой. Рассматривая действие температуры, мы уже видели примеры того, как изменение числа оборотов в значительной части или полностью уравновешивается противоположным изменением сродства фермента к субстрату. Теперь мы видим, что и эффекты давления на уровне числа оборотов и сродства к субстрату могут приводить к такому же гомеостазу функции. Таким образом, из адаптации к температуре и давлению вытекает, что относительное постоянство какого-то свойства фермента неизбежно приводит к нарушению его функции прп изменении температуры или давления в случае температуры таким фиксированным свойством является изменение энергии, связанное с активацией, а в случае давления — изменение объема при активации. Одиако потенциальные отрицательные эффекты такого изменения функции смягчаются или устраняются путем изменения другого параметра, более податливого по отношению к воздействиям естественного отбора. [c.336]

Как видно из сводной таблицы (табл. 24), варианты пируваткиназы, принадлежащие рыбам с больших и средних глубин, при физиологических концентрациях субстрата способны функционировать независимо от давления. В отличие от этого у форели каталитические и регуляторные свойства фермента чрезвычайно чувствительны к давлению этот фермент не мог бы функционировать в физиологическом смысле удовлетворительно ни при высоком, ни при переменном давлении. [c.340]

Наконец, не лишне еще раз обратить внимание на следующее обстоятельство. Хотя величины АС должны по идее использоваться в качестве стандартов сравнения при исследовании энергетики живых клеток, однако не следует забывать, что они представляют собой разности свободных энергий продуктов и реагентов в их стандартных состояниях при pH 7. Полагают, что физиологические концентрации должны быть существенно ниже 1 М, хотя никто ие может ответить на вопрос, какие концентрации субстратов реально имеют место в области активных цен- [c.189]

Когда [S] приближается к v становится весьма чувствительной к изменению [S] в этой области фермент работает со скоростью, равной половине максимальной. Многие ферменты характеризуются такими значениями которые примерно соответствуют физиологическим концентрациям их субстратов. [c.85]

Стехиометрия Н+/АТФ. Твердо установлено, что для синтеза одной молекулы АТФ необходимо перенести через мембрану более одного протона. Такое заключение базируется на данных по измерению АцН и концентраций АТФ, АДФ и фосфата. Общепринято, что при физиологических концентрациях субстратов и продукта Н+-АТФ-синтазы образование АТФ стоит порядка 44 кДж-моль [c.137]

Во многих случаях сопоставить Км с физиологическими концентрациями субстратов не представляется возможным, поскольку эти концентрации неизвестны. Одним из ферментов, для которых такое сопоставление возможно, является карбоангидраза, так как концентрация в крови двуокиси углерода и бикарбоната измеряется довольно просто. В физиологических условиях этот фермент насыщается каждым из указанных субстратов приблизительно только на 6 % и Км для двуокиси углерода слишком высока, чтобы ее можно было измерить [17]. [c.307]

Кооперативный характер связывания ферментов с субстратами имеет, пожалуй, такое же большое физиологическое значение, как и кооперативное связывание гемоглобина с кислородом, которое обеспечивает более эффективное высвобождение связанного кислорода в тканях (гл. 4, разд. Д, 5). Кооперативность связывания субстрата отсутствует в том случае, когда благодаря избытку активатора фермент переходит в состояние R (В), при котором связывающие центры ведут себя независимо. В то же время связывание активатора должно характеризоваться сильно выраженной кооперативностью, т. е. скорость реакции должна изменяться при изменении концентрации активатора сильнее, чем в случае гиперболической активации. Аналогичным образом кооперативное связывание ингибитора обеспечивает более быстрое выключение фермента при увеличении концентрации ингибитора. По-видимому, эволюция олигомерных ферментов (по крайней мере отчасти) обусловлена большей эффективностью механизмов регуляции, в основе которых лежит кооперативное связывание эффекторов. [c.39]

Экономический коэффициент, который иногда называют выходом биомассы, имеет большое значение как для характеристики физиологических свойств культуры, так и в практическом получении биомассы или синтезе какого-либо продукта. Считают, что это в целом постоянная величина, на которую не влияют скорость разбавления (притока) й или концентрация лимитирующих веществ. Тем не менее, установлена некоторая зависимость экономического коэффициента у как от О, так и от концентрации субстрата, аэрации, интенсивности перемешивания и др. [c.72]

Во-вторых, при исследовании ацетилхолинэстераз нервной ткани не исключено, что в неочищенных ферментных препаратах могут быть примеси холинэстеразы, также катализирующей гидролиз ацетилхолина. В этом случае результаты измерения Кт при применении низких концентраций ацетилхолина, когда активность примесей холинэстеразы незначительна, также более достоверны. Видимо, этими причинами объясняется то, что величины/Ст, полученные в работе [75], приблизительно в 200 раз выше, чем в работе [77]. Вероятно, значения Кт порядка 10 М наименьшие из всех известных для холинэстераз, что свидетельствует о наибольшем сродстве естественного субстрата к ферменту нервной ткани. Это вполне понятно с точки зрения физиологического значения ацетилхолина и ацетилхолинэстеразы для функций нервной системы. [c.159]

В периодической культуре условия все время меняются плотность популяции бактерий возрастает, а концентрация субстрата уменьшается. Во многих физиологических исследованиях представляется, однако, желательным, чтобы клетки могли долгое время находиться в фазе экспоненциального роста при постоянной концентрации субстрата в неизменных прочих условиях. В какой-то мере приблизиться к такому положению можно, многократно и достаточно часто перенося клетки в новую питательную среду. Той же цели было бы, очевидно, проще достичь, если в сосуд, содержащий популяцию растущих бактерий, непрерывно вводить новый питательный раствор и одновременно удалять из него соответствующее количество бактериальной суспензии. Именно [c.199]

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ (Сю) ДЛЯ НЕРЮТОРЫХ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ СУБСТРАТА. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СУБСТРАТОВ ВО ВСЕХ СЛУЧАЯХ ОКОЛО 0,50 мМ ИЛИ НИЖЕ ) [c.267]

У ОДНИХ ферментов кривая насыщения имеет гиперболическую форму (Л), у других — сигмоидную Б). Концентрацию субстрата, при которой скорость реакции (и) составляет половину 1 п1ах обозначают как Км (в случае гиперболической кривой) или 5о 5 (в случае сигмоидной кривой). Область физиологических концентраций, которые обычно несколько ниже /Сдх или 50 5 ( кажущихся величин сродства фермента к субстрату), заштрихована. [c.20]

Для чего нужны столь высокие концентрации РуДФ-карбо-ксилазы Наиболее очевидным объяснением могут служить факты, о которых мы уже упоминали в то время как содержание СОг в листьях, находящихся в равновесии с окружающей атмосферой, равно около 7 мкМ, величина Кж для РуДФ-кар-боксилазы составляет приблизительно 450 мкМ. Такое огромное несоответствие между сродством фермента к субстрату и физиологическими концентрациями субстрата встречается крайне редко. Понятно, что для эффективной работы РуДФ-карбокси-лазы при условиях, столь далеких от полного насыщения, может потребоваться поддержание необычно высоких концентраций фермента. [c.105]

К сожалению, эти вопросы еще не были подвергнуты прямому изучению. Данные, приведенные в табл. 14, основаны на имеющихся значениях активности, а не концентраций ферментов. Поэтому, хотя уже совершенно ясно, что активность некоторых ферментов у организмов, акклимированных к холоду, выше, чем у акклимированных к теплу, мы не можем с достаточным основанием заключить, что наблюдаемые различия обусловлены различием концентраций. Еще одна неясность связана с тем, что данные, приведенные в табл. 14, основаны большей частью на величинах максимальной скорости реакции (1 тах), полученных в экспериментах с неочищенными гомогенатами тканей. Следовательно, у нас нет никаких сведений о том, какова была бы относительная активность ферментов при физиологических концентрациях субстратов. Кроме того, если не считать немногих случаев, мы не знаем, содержались ли в тканях организмов, акклимированных к теплу и к холоду, одни и те же варианты ферментов (изоферменты). Поэтому пе исключена возможность того, что в некоторых случаях различия в активности были обусловлены неодинаковой эффективностью самих [c.248]

А. Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата для одного и того же фермента при различных температурах. Сродство к субстрату (измеряемое величиной, обратной кажущейся величине Л д ) приблизительно удваивается при понижении температуры на 10 С. Область физиологических концентраций субстрата заштрихована. Обратите внимание, что компенсаторный эффект положительной температурной модуляции имеет место только при ненасыщающих концентрациях субстрата. Б. Зависимость кажущейся величины /<д от температуры — одно из проявлений положительной температурной модуляции. [c.263]

Диалогичные данные в по, и,яу пп/ит гю южптельноп температурной модуляции в непосредственных компенсаторных реакциях были получены в экспериментах, проведенных in vitro на тканевых препаратах при использовании физиологических концентраций субстратов. Исследования, проведенные Дином на [c.269]

А. Фермент с крайне низким сродством к субстрату. При отсутствии модуляторов кривая О ) каталитический потенциал фермента при физиологических концентрациях субстрата (заштрихованная область) используется в очень малой степени. Даже при воздействии положительного модулятора (кривая + ) фермент работает не очень эффективно иными словами, он относительно нечувствителен к активирующему сигналу и поэтому может не обеспечить необходимый клетке уровень катализа. В присутствии отр1щательного модулятора (кривая — ) фермент оказывается по существу выключенным вследствие дальнейшего уменьшения сродства к субстрату, которое и без того невелико. При таких условиях сигнал, указывающий на необходимость замедлить (но не приостановить) реакцию, может привести к полной блокаде данного метаболического пути. [c.277]

Хотя Умах для реакций фруктозодифосфатаз форели и долгохвоста рода Согур1гаепо1йез с повышеннем давления возрастает, взаимодействия фермента с субстратом в этих двух системах изменяются совершенно различным образом (рис. 107). Если воздействовать высоким давлением на фермент форели, то активность его при физиологических концентрациях субстрата понижается в результате резкого увеличения кажущейся /См фруктозодифосфата. У фермента глубоководной рыбы эта величина лишь ненамного возрастает при повышении давления. [c.334]

Исходя из этих фактов, можно объяснить стимулирующий эффект марганца на дыхание растений. Марганец, будучи дан в физиологических концентрациях, может включаться in vivo в цикл окислительно-восстановительных превращений. Системы, составленные пероксидазой в совокупности с подходящими фенольными субстратами и марганцем, могут служить при этом очень эффективными катализаторами растений. [c.85]

АМР — положительный эффектор комплекса а-кетоглутаратде-гидрогеназы, который в этом отношении напоминает изоцитратде-гидрогеназу. Связывание АМР уменьшает Кт для а-кетоглутарата в 10 раз. В области физиологических концентраций и сукцинил-СоА, и NADH обладают ингибирующим действием, причем концентрация сукцинил-СоА, по-видимому, главный фактор, управляющий скоростью процесса. Сукцинатдегидрогеназа напоминает изоцитратдегидрогеназу в том отношении, что субстрат (сукцинат) -выполняет функцию положительного аллостерического эффектора. Оксалоацетат — мощный ингибитор, однако неясно, действует ли этот контроль в нормальных условиях. [c.416]

На примере гликолитических ферментов Э. Фёршт показывает, что эволюция ферментов происходила в сторону увеличения отношения кса /Км. (для эволюционно совершенного фермента оно составляет 10 — 10 М -с ) и достижения такого значения /См, которое численно превышает физиологическую концентрацию субстрата. Исключение составляют аллостерические ферменты, занимающие ключевые позиции в метаболических путях и выполняющие важные функции в регуляции скорости процессов метаболизма. Таким образом, анализ каталитической эффективности ферментов следует проводить дифференцированно, с учетом функций, выполняемых ими в живой клетке. [c.5]

Указано, происходит (4-) или ие происходит (—) накопление фермент-содержащих Промежуточных соединений в случае физиологических субстратов при насыщающих кои центрациях субстратов. Следует отметить, что если физиологическая концентрация субстрата ниже соответствующего значения то промежуточное соединение ие иакапли вается даже при насыщающих концентрациях. [c.326]

Проблема накопления промежуточного соединения—наиболее сложная проблема ферментативного катализа, поскольку ферменты (например, те из них, которые участвуют в пищеварении) должны справляться с периодически появляющимися большими количествами субстратов. Если физиологическая концентрация субстрата ниже Км для этой реакции, то промежуточное соединение in vivo не накапливается, поскольку фермент находится преимущественно в несвязанном состоянии. Однако в условиях эксперимента, когда можно использовать высокие концентрации субстрата, промежуточное соединение иногда удается накопить. Примером такого рода служит реакция с участием глицеральдегид-З-фосфат—дегидрогеназы. Из табл. 10.4 видно, что концентрация альдегида in vivo ниже Км. Однако в лабораторных условиях ацилфермент может накапливаться, если используются насыщающие концентрации субстрата. [c.326]

Неопределенно длительное время можно выращивать клетки млекопитающих в непрерывных хемостатных культурах, когда удается добиваться постоянства концентрации лимитирующего субстрата и плотности клеток (см. главу 7). Теория и практика непрерывного культивирования впервые сформулированы в 1950 г. Ж. Моно, и, независимо от него, А. Новиком и Л. Сцилардом, предложившими термин "хемостат". В хемостатах скорость подачи свежей среды и отбора культуры равны (как и объем их). Скорость роста, развития и размножения клеток контролируется скоростью подвода лимитирующего компонента, а численность — его концентрацией. В качестве лимитирующего рост агента чаще всего используют глюкозу, реже — фосфат и другие вещества. При правильном подборе условий выращивания в хемостатах удается на порядок увеличить выход клеток по сравнению с периодическим культивированием. Причем, хемостатные культуры отличаются накоплением физиологически однотипных клеток. Это можно показать на примере с клетками лейкемии мышей — L 1210 (таблица 55), которые засевали (инокулят) в концентрации 2 10 клеток/мл для периодического культивирования, длившегося 3 суток до пол П1ения максимальной плотности 2,5 10 клеток/мл (суспензионные культуры). При хемостатном культивировании скорость подачи среды и отъема культуры составляла 0,3 сут . [c.543]

Измерение внутриклеточных концентраций метаболитов. Измерение концентраций промежуточных продуктов метаболизма в живой клетке сопряжено с большими экспериментальными трудностями. Поскольку клеточные ферменты катализируют быстро протекающие метаболические превращения, одна из обычных проблем при всяком экспериментальном вмешательстве в жизнь клетки связана с тем, что данные, полученные путем измерений, отражают не физиологические, а равновей1ые концентрации метаболитов. Поэтому любая экспериментальная методика будет надежной лишь в том случае, если с ее помощью удастся мгновенно подавить все ферментативные реакции в интактной ткани и тем самым предотвратить дальнейшие превращения промежуточных продуктов метаболизма. Этой цели можно достичь путем быстрого сжатия ткани между большими алюминиевыми пластинами, охлажденными жидким азотом ( —190°С) такой прием носит название фиксация замораживанием . После замораживания, мгновенно подавляющего действие ферментов, ткань растирают в порошок и ферменты инактивируют путем осаждения хлорной кислотой. Осадок удаляют центрифугированием, а прозрачную надосадочную жидкость анализируют на содержание в ней метаболитов с помощью специфических ферментативных тестов. Истинную концентрацию данного метаболита в клетке определяют расчетным путем, учитывая общее содержание воды в ткани и данные измерений объема внеклеточного пространства, В табл. 1 приведены кажущиеся внутриклеточные концентрации субстратов и продуктов реакции фосфорилирования фруктозо-6-фосфата, катализируемой фер- [c.474]

Смотреть страницы где упоминается термин Субстраты физиологические концентрации: [c.54] [c.65] [c.22] [c.268] [c.269] [c.288] [c.335] [c.336] [c.338] [c.409] [c.158] [c.160] [c.167] [c.192] [c.204] [c.239] [c.107] [c.517] [c.164]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология