Ферментативные реакции, обратимость скорость

Соотношение Холдейна весьма интересно, так как оно показывает, что кинетические параметры обратимой ферментативной реакции не являются 1П зависимыми, а их отношение ограничено величиной константы термодинамического равновесия суммарной реакции. Это равносильно утверждению, что константы скорости отдельных стадий должны быть опреде-.иенным образом связаны с суммарной константой равновесия (уравнение 1.25). [c.172]

Для реакций, протекающих по более сложным механизмам (по сравнению с механизмом Михаэлиса—Ментен), стационарное состояние существует лишь при некоторых дополнительных условиях, определяемых соотношением констант скоростей индивидуальных стадий. Так, например, для обратимой ферментативной реакции с участием одного промежуточного соединения [c.173]

С другой стороны изучение ферментативных реакций в стационарном режиме имеет ряд существенных недостатков. Наиболее важным из них является то, что стационарная кинетика дает весьма ограниченную информацию о детальном кинетическом механизме ферментативной реакции. Стационарная кинетика, отражая лишь лимитирующие стадии процесса, практически не дает информации о быстрых , нелимитирующих стадиях превращения субстрата в активном центре фермента. Определение элементарных констант скорости многостадийной ферментативной реакции из данных стационарной кинетики не представ-ляется.возможным. Действительно, кинетика каталитической реакции, включающей п промежуточных соединений (схема 5.16), описывается 2 п + 1) константами скорости. Стационарная же скорость этой обратимой реакции независимо от числа промежуточных соединений, принимающих участие в механизме реакции, дается уравнением (см. гл. VI) [c.174]

Анаболизм — ферментативный синтез крупных полимерных молекул из простых предшественников с затратой энергии. Идет в три стадии, причем третья стадия катаболизма является первой стадией анаболизма. Анаболизм и катаболизм не являются простым обращением реакций. Анаболические пути должны отличаться от путей катаболизма хотя бы одной из ферментативных реакций, чтобы регулироваться независимо. Например, специфический путь распада глюкозы до лактата (гликолиз) включает 11 реакций синтез глюкозы из лактата — 8 обратимых реакций распада глюкозы и 3 дополнительных реакции с новым набором ферментов. Именно на этих стадиях за счет контроля акгивности ферментов регулируются суммарные скорости распада и синтеза глюкозы. Кроме того, реакции катаболизма и анаболизма часто разделены мембранами и протекают в разных отсеках (компартментах) клеток. Например, распад жирных кислот идет в митохондриях, а их синтез — в цитозоле. Конечные продукты метаболизма — Н2О, СО2, ННз- [c.98]

Обеспечить условия измерения начальной скорости реакции. Скорость ферментативной реакции, измеряемая по количеству превращенного субстрата или образовавшегося продукта реакции, со временем снижается. Это можно объяснить целым рядом причин снижением степени насыщения фермента субстратом, который расходуется в процессе ферментативной реакции, так что концентрация его в системе уменьшается увеличением скорости обратной реакции (если реакция обратима) возможным ингибированием фермента образующимися продуктами реакции изменением [c.207]

Пусть ферментативная реакция протекает с образованием п -(- 1 ферментных комплексов EXi, включая свободный фермент, т. е. I = О, 1,. .., п. Сопоставим с каждым комплексом узел графа I, I и т. д., а с каждой стадией взаимодействия — две противоположно направленные ветви, если стадия обратима, или одну направленную ветвь, если стадия необратима. Каждую ветвь охарактеризуем ее величиной— вероятностью осуществления данной стадии равной константе скорости кц или константе кц, умноженной на концентрацию лиганда в стадиях взаимодействия фермента с лигандом. Скорость стадии Vij вдоль ветви I / равна [c.462]

Понижение температуры и замораживание системы приводят, как правило, к снижению ферментативной активности. Реакции с участием ксантиноксидазы и оксидазы >-аминокислот по непонятным причинам полностью тормозятся при —20 °С. Однако торможение обратимо и ферментативная активность восстанавливается при повышении температуры и разбавлении водой. Такое поведение оксидаз нельзя объяснить простым увеличением вязкости водно-органических растворов. В ряде случаев в тех же самых смесях другие ферментативные реакции с близкими значениями энергий активации идут с заметной скоростью даже при —60 °С. Торможение может объясняться изменением энергии активации при понижении температуры. Оно может быть обусловлено изме- [c.236]

Наиболее полную информацию о кинетике ферментативных реакций дает изучение их протекания в нестационарном режиме (см. гл. V). Исследование стационарной кинетики ферментативных процессов имеет ограниченное значение для понимания многостадийного механизма действия ферментов. Это связано прежде всего с тем,что в общем случае невозможно однозначно приписать экспериментально определяемые значения констант скоростей индивидуальным химическим стадиям (см. 1 гл. V и VI). Тем не менее кинетические параметры типа = = У/(Е](,и Кт.каж, которые, следуют из основного уравнения стационарной кинетики — из уравнения Михаэлиса (6.8), как показал Альберти с сотр. [1], позволяют оценить нижний предел константы скорости любой индивидуальной стадии ферментативной реакции [типа (6.9) или даже более сложного обратимого процесса (5.16)]. [c.268]

Шиффовы основания образуются быстро (часто в течение долей секунды), но не мгновенно, и для достижения скоростей, характерных для ферментативных реакций, необходимо, чтобы одна или обе стадии реакции (7-38) протекали с участием катализаторов [105]. Обычно эта реакция полностью обратима, и константы образования шиффовых оснований часто бывают низкими. Поэтому карбонильное соединение, присутствующее в малых количествах, может полностью не прореагировать с амином, если карбонильная группа и аминогруппа не приведены в контакт на поверхности фермента. [c.144]

Для вывода уравнения стационарной скорости ферментативной реакции, в которой происходит обратимая изомеризация фермента с образованием неактивного конформера (схема 6.27), запишем уравнение материального баланса по ферменту (в случае [8]о [Е]о), а также выражения для скорости распада фермент-субстратного комплекса и для константы диссоциации фермент-субстратного комплекса [c.138]

Частным случаем квазистационарного приближения является квазиравновесное приближение. Его можно использовать, если одна из стадий процесса обратима, причем равновесие устанавливается чрезвычайно быстро. Это приближение будет использовано при рассмотрении теории активированного комплекса и при выводе уравнения скорости ферментативных реакций. [c.266]

ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ КИНЕТИКА. Особенность таких р-ций — нелинейная зависимость скорости Ь от концентрации субстрата [S]. Фермент Е и субстрат реагируют обратимо с образованием комплекса ES, к-рый распадается с образованием продукта р-ции Р и исходного фермента [c.617]

Скорость любой ферментативной реакции непосредственно зависит от концентрации фермента (рис. 4.19). Существующая линейная зависимость между этими величинами, когда скорость реакции прямо пропорциональна количеству присутствующего фермента, справедлива только в определенных условиях, например в начальный период ферментативной реакции, так как в этот период практически не происходит обратной реакции, а концентрация продукта оказывается недостаточной для обратимости реакции. Именно в этом случае скорость реакции (точнее, начальная скорость реакции у) будет пропорциональна концентрации фермента. Как было [c.144]

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]

Формально уравнением Михаэлиса — Ментен можно представить также и начальную стационарную скорость многостадийной реакции, в которой все стадии обратимы. Но в этом случае значения и окажутся весьма сложными функциями констант скоростей отдельных стадий. Подробная информация по кинетическому описанию сложных ферментативных реакций изложена в специальных руководствах. [c.108]

Первый этап реакции — образование комплекса Михаэлиса ES — представляет собой обратимую реакцию, протекающую в обычных условиях чрезвычайно быстро, по-видимому значительно быстрее, чем последующие стадии, в частности стадии, ведущие к освобождению продуктов реакции. В силу этих причин суммарная скорость ферментативной реакции определяется в основном не первой стадией, а последующими как наиболее медленными. [c.48]

Если в качестве обратимого ингибитора выступает один из продуктов данной ферментативной реакции, возникает обратная связь более интенсивное протекание ферментативной реакции создает условия для понижения ее скорости. Наоборот, понижение концентрации этого конечного продукта способствует увеличению скорости его возникновения. Получается автоматическая регуляция концентрации указанного конечного продукта в неравновесной системе. [c.431]

Влияние кислотности среды на скорость ферментативных реакций обусловлено тем, что при изменении кислотности меняется конформация всей белковой молекулы фермента, в том числе изменяется конформация активного центра и его способность осуществлять катализ. При рН-оптимуме фермент находится в оптимальной для проявления каталитических свойств конформации. При небольшом отклонении величины кислотности от рН-оптимума наблюдается незначительное изменение конформации, носящее обратимый характер. При значительном отклонении от рН-оптимума (в сильнокислой и сильнощелочной среде) происходит необратимая денатурация ферментного белка, приводящая к полной утрате каталитической активности. [c.31]

Кинетика ферментативных реакций. Скорость реакций, катализируемых Ф., определенным образом завпсит от концентраций реагирующих веществ п условий среды. Характер этой зависимости определяется механизмом процесса. Общепринятым представлением об общем принципе действия Ф., независимо от конкретной природы Ф. и субстратов, является следующее. Фермент [Е] и субстрат [8] реагируют обратимо с образованием комплекса [ЕЗ], к-рый обладает более высокой реакционной способностью, чем исходный субстрат, и необратимо распадается с образованием продукта реакции (Р) и регенерацией исходного Ф. [c.207]

Как мы видим, обратимое взаимодействие с субстратом приводит к тому же самому результату (фиг. 9), что и классическое конкурентное ингибирование это вполне естественно, поскольку можно считать, что О конкурирует с ферментом за субстрат. Значение этогО вывода для практики зависит от того, как исследуется кинетика ферментативной реакции. Если- начальная концентрация субстрата Ло принимается просто равной концентрации, введенной в реакционную смесь, а скорость реакции оценивается по скорости образования продукта X, отличить кинетически О от истинного конкурентного ингибитора невозможно. Обнаружить отсутствие взаимодействия О с самим ферментом можно только в том случае, бели Ло действительно измеряется в реакционной смеси с помощью метода, позволяющего отличать свободный А от [c.72]

Рассматриваемый механизм в общем напоминает схему ферментативной реакции, проходящей через стадию предшественника — фермент-субстратного комплекса. Согласно этой схеме клетка А, потребляя единицу субстрата Яв, переходит в клетку В, играющую роль предшественника. Эта стадия обратима поглощенный субстрат может быть вновь возвращен в питательную среду или же утилизирован клеткой В, следствием чего является образование (1+е) клеток Л. При этом также часть субстрата 02 (п—е) может выделиться в питательную среду. Предполагается, что скорость образования клеток В ограничивается массопереносом субстрата в клетку и зависит только от числа клеток. Предлагаемое автором уравнение имеет следующий вид [c.102]

Знание величины необходимо при изучении ферментативных реакций для проведения исследований в оптимальных условиях Ферментативная реакция может ингибироваться продуктами реакции. Во-первых, накопление продуктов реакции может вызывать сдвиг равновесия в обратную сторону у обратимых реакций. Во-вторых, продукт реакции может связываться с ферментом или компонентами ферментной системы (активатором, коэнзимом) и этим снижать скорость реакции. [c.132]

Уравнение Михаэлиса -Ментен, выведенное для описания изменения скоростей, наблюдаемых в ферментативных реакциях, часто используется также для описания гомогенных каталитических реакций. Оно справедливо для таких процессов, в которых промежуточный продукт связан обратимым равновесием с исходными реагентами и катализатором (или ферментом) и кинетически относительно стабилен по отношению к необратимому превращению в продукты реакции. Поэтому некоторая часть катализатора (или фермента [Е]) находится в виде такого интермедиата (или фер-мент-субстратного комплекса [Е8] и образуется в результате каких-либо реакций ([Ец] = [Е1 + [Е8]). Такой случай может быть представлен следующей простой схемой k [c.29]

Известны различные низкомолекулярные соединения, которые могут снижать скорость ферментативных реакций. Такие соединения называются ингабиторами ферментов. Важно понимать, что ингибирование — это один из нормальных способов регулирования активности ферментов. Многие лекарственные препараты и яды также действуют как ингибиторы ферментов. Ингибирование бывает конкурентным и неконкурентным. Неконкурентное ингибирование может быть обратимым и необратимым. [c.162]

К-рые по экспериментальным данным позволяют определять V и К . Еще более сложный вид имеют ур-ния кинетикн двухсубстратных ферментативных реакций, в особенности обратимых реакций, в к-рых фермент-субстратные комплексы претерпевают многостадийные иревращения. Однако в значительном числе случаев, исследуя завпсимость начальной скорости реакции от концентрации субстрата, оказывается возможным вычислить основные кинетич. константы — максимальную скорость реакции (К) и константу Михаэлиса (К ). В случав простых механизмов (см. выше), если известна молярная концентрация фермента, по величине V может быть рассчитана константа скоростп распада фермент-субстратного комплекса, поскольку /с-)-2=7/[Е] ). Нетрудно видеть, что эта величина представляет собой молекулярную активность фермента. Величина константы Михаэлиса даже для простейших ферментативных реакцпй более сложна для интерпретации, поскольку определяется соотношением трех констант скорости. В случае, когда к+ <к х, К хк Цк 1 = К , следовательно, представляет константу диссоциации комплекса Е8 на Е и 8, к-рая в ферментативной кинетике наз. константой субстрата и обозначается К . Константа субстрата служит мерой сродства фермента к субстрату (сродство обратно пропорционально величине А д) и, следовательно, является важной мерой каталнтич. эффекта Ф. Кон- [c.208]

Активаторы - вещества, избирательно повышающие скорость определенных ферментативных реакций. Активаторы, подобно неконкурентным ингибиторам, присоединяются обратимо к аллостерическому 32 [c.32]

Теперь уместно рассмотреть более подробно ферментативные реакции гидролиза, катализируемые ацетилхолинэстеразой. Они протекают согласно уравнению (Ю). В этой последовательности процессов фермент Е и субстрат 5 (типа 32) в быстрой обратимой реакции образуют комплекс Е -8, который может затем реагировать с образованием ковалентно построенного промежуточного продукта Е8 и выделением части субстрата Р]. Последующая стадия (константа скорости к) включает разложение Е8 с регенерацией фермента и освобождением продукта Рг- [c.178]

Свойство ферментов разрушаться при кипячении является характерной особенностью, отличающей ферменты от других катализаторов, и называется термолабильностью ферментов. После непродолжительного кипячения ферменты теряют способность проявлять каталитическое действие. Потеря каталитической активности при кипячении обусловлена денатурацией фермента. При нбпродолж1ительном нагревании некоторые ферменты подвергаются обратимой денатурации (И. П. Павлов), т. е. при постепенном охлаждении снова переходят в активное состояние. Сухие препараты ферментов выдерживают нагревание до 100° без заметной потери активности. При низких температурах ферменты хорошо сохраняются. Повышение и понижение температуры сильно изменяют скорость ферментативной реакции. [c.105]

В том случае, когда реакция притока субстрата обратима, а сток продукта — линейный, квазистационарная скорость ферментативной реакции (а, р) определяется для неконкурентного угнетения продуктом уравнением [c.73]

Подобно другим факторам, влияющим на скорость ферментативной реакции, обратимые ингибиторы могут изменять величину либо константы Кт, либо Ктах, либо обеих констант. По этому принципу принято делить ингибиторы на конкурентные (увеличивающие Кт), неконкурентные (не влияющие на Кт, но уменьшающие 1 тах), бесконкурентные (в одинаковой степени уменьшающие Кт и Утах) И СМеШаННЫе (произвольно меняющие Кт и Кшах) Активаторы разделяют на обычные и необходимые. [c.28]

При изучении кинетики гидролиза п-нитроанилида Ь-ала-нина, катализируемого аминоцептидазой М в стационарном режиме протекания реакции было найдено, что зависимость начальной скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата имеет вид 5-образной кривой при малых концентрациях п-нитро-анилида [19]. Предполагая, что фермент в условиях реакции претерпевает обратимую изомеризацию с образованием неактивного конформера (Е, схема 6.27), и исходя из данных табл. 16, определить значения кинетических параметров ферментативной реакции и константу равновесной обратимой изомеризации фермента [c.124]

В последнее время работами Хесса с сотрудниками [5—7] на примере а-химотрипсина был развит новый метод изучения кинетики начальных стадий ферментативных реакций, получивший название метода вытеснения профлавина . Метод основан на том факте, что краситель профлавин (3,6-диаминоакридин) при связывании с а-химотрипсином в водном растворе изменяет свой спектр поглощения в ультрафиолетовой области. Величина разностного спектра поглощения, имеющего максимальное значение при длине волны 465 нм, пропорциональна -концентрации комплекса фермент-профлавин. Введение в систему фермент-профлавин субстрата, конкурирующего с красителем за связывание на активном центре а-химотрипсина, приводит к двум последовательным процессам вытеснения профлавина. Первый, очень быстрый процесс, заключается в обратимом вытеснении красителя из комплекса его с ферментом за счет образования нековалентного фермент-субстратного комплекса. Второй процесс, времена прохождения которого лежат обычно в пределах разрешения установок типа остановленной струи , вызван химическим взаимодействием субстрата с ферментом (например, образованием ацилферментного промежуточного соединения), что приводит к дополнительному уменьшению концентрации комплекса фермент-профлавин. Изучение кинетики второго процесса при различных концентрациях субстрата в дополнение к изучению кинетики ферментативной реакции в стационарном режиме позволяет сделать заключения о стадийности изучаемой реакции, а также найти значения констант скоростей промежуточных стадий ферментативной реакции. [c.188]

В целях упрощения обработки кинетики квазиравновесных ферментативных реакций с помощью метода графов, М. В. Воль-кенштейн с сотрудниками разработали так называемый диаграммный метод анализа ферментативной кинетики [5—8]. Согласно данному методу, дальнейшее упрощение анализа графов достигается тем, что для обратимых стадий ферментативного процесса выписываются не константы скорости, а константы равновесия. В этом случае линии, соединяющие вершины графа, называют дугами (аналоги ветвей в графах стационарных реакций). Величина дуги равна отношению констант скоростей прямой и обратной реакции (по отношению к ориентации дуги). Дуги ориентируются от входа, за который обычно принимают состояние свободного фермента. Наконец, выходом диаграммы называют вершину, из которой получается продукт ферментативной реакции и свободный фермент. В этом случае из выхода ведет не дуга, а ветвь, величина которой равна константе скорости стадии образования продукта. [c.292]

В общем случае для ферментативной реакции существует оптимальное значение pH при увеличении или уменьшении pH по сравнению с его оптимальным значением максимальная скорость Уд падает. В нейтральной области pH влияние его изменений на реагирующую систему носит обычно обратимый характер, но при предельных значениях pH (соответствующих сильнокислой или сильнощелочной среде) белки подвергаются необратимой денатурации. Влияние обратимых изменений pH на кинетику можно объяснить изменениями степени ионизации субстрата если же в исследуемом интервале pH степень ионизации субстрата не меняется, то изменения в кинетике объясняются ионизацией фермент-субстратного комплекса. Если фермент-суб-стратный комплекс существует в трех состояниях с разным числом протонов и если только промежуточная форма разлагается с образо ванием продуктов, то уравнение, описывающее влияние pH на максимальную скорость реакции, можно вывести из схемы [c.322]

Как и для любой химической реакции, константы скорости прямой и< обратной реакций н константа равновесия обратимого ферментативного процесса связаны определенным соотношением. Его очень просто вывести, если учесть, что в равновесии скорости прямой н обратной реакций равны (ui = ur). Для ферментатнв ной системы, состоящей из одного-субстрата и одного продукта, справедливо соотношение Холдейна ) [c.18]

В заключение необходимо упомянуть об использовании соотношения Холдейна для различения разновидностей механизма с тройным комплексом. В выражение для суммарной константы равновесия любой обратимой ферментативной реакции входят не только максимальные скорости прямой и обратной реакции, но и значения констант Михаэлиса. Для простой односубстратной реакции соотношение Холдейна имеет вид [c.144]

Л, у VI г С соответствующими акцепторными центрами фермента (обозначены треугольником, кружком и квадратом). Скорость ферментативной реакции будет определяться концентрацией такого комплекса (рис. 17, Л). Однако при некоторых условиях не исключена возможность образования комплексов с участием двух или даже трех молекул субстрата (рис. 17, Б, В, Г), но так, что каждая молекула субстрата образует лишь одну или две связи с ферментом. Соответственно состав таких неактивных комплексов будет отвечать брутто-формуламЕЗз (случаи Б и В) я Е5з (случай 7 . Соотношение концентраций активного к неактивных комплексов будет определяться при данной концентрации фермента в первую очередь концентрацией субстрата. Чем больше концентрация субстрата, тем более вероятно образование неактивных комплексов — ЕЗа и ЕЗз. Наконец образование неактивных комплексов будет зависеть от констант скорости образования последующих связей (например, у — О и 2 — о) реакционных центров молекул субстрата после образования первой связи (например, д — Л). Если эти константы скорости существенно больше, чем константа скорости образования связей у — О и 2 — о новой молекулой субстрата, то ингибирования избытком субстрата не произойдет. При обратном соотношении будет наблюдаться эффект субстратного торможения. Ввиду того, что образование комплекса Михаэлиса (за счет всех или части связей с субстратом) представляет собой обратимую реакцию с отчетливо выраженным равновесием, определяющей величиной является соответствующая константа равновесия или, как принято в ферментативной кинетике, обратная ей величина — константа диссоциации. [c.91]

Уравнение (VIII. 21) аналогично уравнению (VIII. 3), выражающему влияние конкурентного обратимого ингибитора на скорость ферментативной реакции. Эта аналогия вполне естественна. В соответствии со схемой реакций (стр. 105) водородные ионы выступают в качестве конкурентного ингибитора, присоединяясь к IEH+]-форме фермента (реакция, характеризующаяся константой диссоциации Кь)- В знаменателе уравнения (VIII. 21) это торможение [c.107]

В последнее десятилетие в зиач/ительной степеии бла,годаря работам Эйгена широкое эксперимеитальное и теоретическое развитие получили быстрокинетические релаксационные методы. Релаксационные методы основаны на том, что при быстром возмущающем воздействии на систему (изменение температуры, давления, электрического поля) время, которое необходимо сиАеме для достижения нового равновесия (или стационарного состояния) зависит от скорости и механизмов химических реакций (или иногда от скорости диффузии реагентов). Рассмотрим принципы релаксационной кинетики на примере обратимой ферментативной реакции с участием произвольного, числа п промежуточных соединений (Eigen, Hammes, 1963) [c.210]

Электроды с алкогольоксидазой обратимы не только к спиртам, но и к альдегидам, и карбоновым кислотам. Чувствительность электрода к формальдегиду, ацетальдегиду, уксусной и муравьиной кислотам такая же, как к этанолу [57 ]. Если задавать электроду потенциал 0,6 В (против НКЭ) вместо —0,6 В, можно судить о количестве альдегидов и кислот в исследуемом растворе по скорости образования Н2О2 в ферментативной реакции. [c.341]

В соответствии с типом и способом осуществления регулятор- пых функций И. И. Шмальгаузен [18] и Н. В. Тимофеев-Рессов-ский [20] различают следующие уровни организации биологиче- vN ских систем. Молекулярный уровень — уровень осуществления обратимых каталитических и автокаталитических химических (ферментативных) реакций веществ, необходимых для построения клеточных структур. Регуляторные функции здесь осуществляются за счет изменения скоростей реакций в общем цикле синтез — распад — ресинтез. Клеточный уровень — уровень образования клеточных структур, необходимых для осуществления процессов роста и деления клетки. Регуляторный механизм на этом уровне определяется передачей наследственной информации, регулирующей в условиях активной связи клетки со внешней средой, физиологическое восстановление ее компонентов и весь процесс самовоспроизведения клетки в целом. [c.17]

Как равновесие обратимой реакции, так, следовательно, и скорость ее могут изменяться при изменении давления. Экспериментально это обнаруживается при давлениях, превышающих 1000 атм. Изучая влияние давления на константы скоростей ферментативных реакций, можно получить важные сведения об их механизме (см. раГзд.5.6.2). Измерение влияния давления на позволяет вычислить изменение объема (дУ) при образовании комплекса Михаэлиса, а из данных по изменению константы скорости можно получить величину объема активации (дУ ) [24511 [c.228]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология