Пользовательский поиск

Лимитирующие стадии кинетики

Большинство экспериментальных кинетических исследований ферментов выполнено в режиме стационарной кинетики в условиях, когда скорость изменения концентраций лабильных интермедиатов существенно ниже скоростей образования продуктов или расхода субстратов. Как правило, постановка экспериментов в стационарном кинетическом режиме не вызывает сложностей. При этом из данных стационарной кинетики получают принципиально важную информацию о скоростях лимитирующих стадий ферментативных реакций.

Продолжение ниже

Особенности кинетики ферментативных реакций в открытых системах

... реакторов. Оптимизация реак­торов и их описание для определения кинетических параметров ферментов составляют основу современных знаний по кинетике действия ферментов в открытых системах. Экспериментальное изучение и практическое использование иммобилизованных ферментов ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Максимальная скорость ферментативной реакции характеризует самый медленный кинетический процесс (или группу самых медленных процессов), протекающий в активном центре катализатора. Действительно, из кинетической схемы реакции с участием произвольного числа п лабильных интермедиатов следует, что если существует какая-либо реакция, характеризуемая наименьшим значением константы скорости к, то эта константа будет определять максимальную скорость реакции. Поскольку лимитирующие процессы представляют наибольший интерес, информацию, получаемую методами стационарной кинетики, трудно переоценить.

В то же время существуют большие сложности в интерпретации стационарно-кинетических данных. Идентификация лимитирующих стадий реакции — одна из наиболее сложных задач в исследовании механизмов действия ферментов. Рассмотрим некоторые подходы к определению лимитирующей стадии реакции.

Использование субстратов с различной структурой и разной реакционной способностью. Если заметно различающиеся субстраты характеризуются одним и тем же значением кКЗТ, с высокой степенью достоверности можно утверждать, что реакция включает образование промежуточного соединения, структура которого является общей для всех исследованных субстратов, и превращение этого интермедиата лимитирует скорость каталитического процесса. Например, изучение гидролиза протеолитическими ферментами различных эфиров общей формулы, где структура R была постоянной, а уходящая группа R' варьировалась, показало, что определяемое из данных стационарной кинетики значение Vmклт) практически не зависит от структуры R', в то время как реакционная способность эфиров в реакции щелочного гидролиза различается очень сильно. Это позволило предположить, что в реакции гидролиза а-химотрипсином и папаином сложноэфирных субстратов образуется промежуточное ацилферментное соединение, и гидролиз этого интермедиата является лимитирующей стадией.

В дальнейшем это предположение было проверено независимыми экспериментами:

  1. исследовалась кинетика реакции в присутствии дополнительных низкомолекулярных реагентов, ускоряющих гидролиз ацилфермента;
  2. некоторые ацилферментные промежуточные соединения, относительно стабильные при низких значениях pH, были выделены в индивидуальном виде и идентифицированы;
  3. была исследована предстационарная кинетика реакции и детально изучена кинетическая схема процесса быстрокинетическими методами, позволяющими определять скорость образования и расхода ацилфермента.

Тщательная проверка уравнения Хилла показала, что модель Хилла не позволяет адекватно описать экспериментальные данные. Во-первых, большая часть данных не линеаризуется в координатах уравнения. Во-вторых, тангенс угла наклона кривых в координатах уравнения не превышает 2,8; в то время как экспериментальные данные показывают, что одна молекула гемоглобина связывает четыре молекулы кислорода. Таким образом, модель Хилла требует дальнейшей детализации и усовершенствования. Тем не менее, данный подход нашел применение при интерпретации S-образных зависимостей скорости реакции от концентрации субстрата (модель Моно — Уаймена — Шанже).

Многосубстратные реакции. Ферменты катализируют, как правило, реакции с участием двух субстратов. Односубстратные реакции в большинстве случаев являются частным случаем двухсубстратных, протекающих в режиме большого избытка одного из компонентов реакции. Например, гидролитические реакции протекают при постоянном избытке воды, и в силу этого реакции имеют кажущийся односубстратный характер. Известны случаи, когда механизм каталитического действия включает взаимные реакции большого числа субстратов. Так, первая реакция образования простагландинов под действием простагландин-Н-синтазы (цикло-оксигеназы) из ненасыщенных тетраеновых кислот представляет собой двойное окисление с внедрением двух молекул кислорода, сопровождающееся последующим восстановлением перекисной группы в 15-м положении.

Первым относительно стабильным продуктом реакции, обнаруживаемым в растворе, является PGG2. Однако реакция цикло-оксигенирования ненасыщенных кислот не протекает в отсутствие четвертой молекулы субстрата D — донора электронов, который принимает участие в восстановлении перекисной группы в 15-м положении.

При анализе механизмов многосубстратных реакций полезную информацию дает исследование зависимостей скоростей реакций от концентрации всех субстратов. Эти зависимости позволяют определить механизмы и получить определенную информацию о возможной последовательности стадий.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".