Прикладная энзимология. Учебное пособие

Изменение концентраций реагирующих веществ во вре-

t

мени описываются следующим образом:

d[A]

d

k

[A]

1



k



]B[



 



[A]

o1







)(

kk



21





tktk

21

ee



[A]



o



kk



12





tktk

12

)(

ekekkk



2112

 

]C[



 

Анализируя полученные уравнения при изменении t от нуля (начальный момент реакции) до бесконечности (окончание реакции) можно сказать следующее (рис.2). Концентрация вещества А монотонно убывает от величины [A] нуля. Концентрация вещества С возрастает от нуля до [C]

[A]

, но эта зависимость имеет сигмоидальный (S-образный)

o

до

o



=

характер. Концентрация вещества В возрастает в начальный момент времени, проходит через максимум и затем падает до нуля. Можно показать, что время достижения максимума концентрации вещества В (t

= (1/(k2-k1))ln(k2/k1)) совпа-

[B],max

дает с точкой перегиба на кривой для вещества С.

A

Концентрация

Рис. 2. Схематичное изменение концентраций исходного вещества

А, промежуточного вещества В и конечного продукта С в ходе последо-

B

вательной реакции

Время

171

C

Следует подчеркнуть один момент. Если максимальная концентрация промежуточного вещества В зависит только от соотношения констант реакций q = k тем меньше [B]

), то время достижения максимума зави-

max

(чем оно больше,

2/k1

сит также от разницы абсолютных значений констант. Уменьшение абсолютной разницы констант (k хранении постоянства их отношения k личению времени достижения [B]

2/k1

и «растягиванию» его

max

– k1) при со-

2

приводит к уве-

во времени. Это означает, что концентрация промежуточного вещества В относительно долгое время находится на уровне, близком к максимальному (рис. 3). В этом квазистационарном состоянии скорость образования вещества В приблизительно равна скорости его расходования и скорость изменения его концентрации (то есть производная по времени) может считаться

равной нулю на протяжении относительно длительного временного промежутка. Именно на этой основе был разработан важный, хотя и приблизительный, метод кинетического рассмотрения сложных реакций – метод стационарных концентраций (см. раздел 3.1).

Концентрация, доли

0,18

0,16

0,14

0,12

0,10

0,08

0,06

0,04

0,02

0,00

0 20406080

3

1

Время, с

2

Рис. 3. Изменение концентрации промежуточного вещества В в хо-

де последовательной реакции при q = 4. 1 –

0,01,

k

= 0,04 c-1; 3 – k1 = 0,005, k2 – 0,02 c-1

2

k

= 0,05, k2 = 0,2 c-1; 2 – k1 =

1

172

Литература

1. Березин И. В., Мартинек К. Основы физической химии

ферментативного катализа. – М.: Высшая школа, 1977, 280 с.

2. Бертини И., Грей Г. Стифель Э. Валентино Дж. Био- логическая неорганическая химия пер. с англ., в 2-х т.). – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.

3. Биохимия (под ред. Северина Е. С.). Учебник. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004, 784 с..

4. Биссвангер Х. Практическая энзимология (пер. с англ.) – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010, 328 с.

5. Варфоломеев С. Д. Химическая энзимология. Учебник. – М.: Научный мир, 2019, 543 с.

6. Диксон М., Уэбб Э. Ферменты (пер. с англ., в 3-х т.). – М.: Мир, 1982.

7. Еремеев Н. Л., Зайцев С. Ю. Особенности кинетического поведения иммобилизованных

ферментов. Учебно-

методическое пособие (гриф УМО). – М.: МГАВМиБ им. К. И. Скрябина, 2007, 44 с.

8. Еремеев Н. Л., Зайцев С. Ю. Энзимология. Учебнометодическое пособие (гриф УМО). – М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ им. К. И.Скрябина, 2008, 34 с.

9. Еремеев Н. Л., Зайцев С. Ю. Кинетика и термодинамика ферментатиных реакций. Учебное пособие (гриф

УМО). –

М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ им. К. И. Скрябина, 2008, 43 с.

10. Кольман Я., Рем К. Г. Наглядная биохимия (пер. с англ.). – М.: Лаборатория знаний, 2020, 509 с.

11. Лысенко Л. А., Немова Н. Н., Канцерова Н. П. Проте- олитическая регуляция биологических процессов. – Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011, 482 с.

12. Нельсон Д., Кокс

М. Основы биохимии Ленинджера

(пер. с англ., в 3- т) – М.: Лаборатория знаний, 2017.

13. Плакунов В. К. Основы энзимологии. Учебник. – М.: Логос, 2001, 127 с.

173

14. Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия (пер. с нем.). – М.: Лаборатория знаний, 2020, 324 с.

15. Хиггинс К. Расшифровка клинический лабораторных анализов (пер. с англ.) – М.: Лаборатория знаний, 2021, 592 с.

174

Содержание:

Введение……………………………………………….

1. Общие сведения о ферментах……………..……..

1.1. Эффективность и специфичность действия…..

1.2. Классификация ферментов……………………..

1.3. Строение ферментов…………………………….

1.4. Небелковые компоненты ферментов..………....

Вопросы для самоконтроля……………………….…

2. Выделение, очистка и физико-химическая характеризация ферментов

……………………..……..

2.1. Предобработка биологического материала……

2.2. Хроматографические методы очистки белков...

2.3. Дополнительные процедуры при выделении

белков…………………………………………………..

2.4. Контроль качества очистки (гель-электрофо-

рез)……………………..…………………………….…

2.5. Идентификация белков……………………….…

2.6. Методы определения активности ферментов… Вопросы для самоконтроля.…………………………

3. Ферментативная кинетика……………………....

3.1. Стационарная кинетика ферментативных реакций. Дифференциальная форма уравнения Михаэлиса-Ментен……………………………………….…

3.2. Влияние обратимых эффекторов на скорость ферментативной реакции……………………………..

3.2.1. Полное обратимое ингибирование………...

3.2.2. Активация и неполное ингибирование фер-

ментативных реакций…………………………………

3.2.3. Субстратное ингибирование и активация.

Аллостерические эффекты……………………………

3.3. Инактиваторы ферментов……………………....

3.4. Интегральная форма уравнения МихаэлисаМентен…………………………………………………

3.5. Влияние рН на скорость ферментативных

ре-

акций……………………………………………………

175

3 5 5

8 11 14 16

17 17 18

23

24 26 28 38 39

40

49 51

57

59 67

70

76

3.6. Влияние температуры на скорость фермента-

тивной реакции..……………………………………….

3.7. Регуляция активности ферментов в живой

природе…………………………………………………

Вопросы для самоконтроля…………………….……

4. Промышленная энзимология……………………

4.1. Липазы в промышленных технологиях…..……

4.2. Ферменты в анализе.…………………………….

4.3. Методы иммобилизации ферментов………..…

4.3.1. Физическое включение……………….……..

4.3.2. Адсорбция………………...………………….

4.3.3. Ковалентная иммобилизация…...…………..

4.4. Особенности кинетического поведения иммо-

билизованных ферментов…………………………….

Вопросы для самоконтроля…………………………

5. Ветеринарно-медицинская энзимология……….

5.1. Энзимопатология………………………………..

5.2. Энзимодиагностика……………………………..

5.3. Энзимотерапия………………………………….. Вопросы для самоконтроля……………….…………

Приложение I. Ключ к номенклатуре ферментов…. Приложение II. Протеиногенные аминокислоты….. Приложение III. Базовые определения и законо-

мерности химической кинетики…………..…….……

80

84

89 90 98

101 103 108 110

117 134 135 135 141 145 148 149 162

164

176

Для заметок: ___________________________________________________

___________________________________________________

177

Для заметок: ___________________________________________________

___________________________________________________

178

Н. Л. Еремеев Ю. И. Блохин

ПРИКЛАДНАЯ

ЭНЗИМОЛОГИЯ

Учебное пособие

Редактор Н. С. Горянская

Корректор Н. Р. Балгабаева

Верстка С. Ю. Зиновичев

Сдано в печать 11.11.2024г. Формат 14,5х21 (А5) Бум.офс. Ризограф Гарнитура Times New Roman Заказ № 102 Усл.-печ. л. 10,35 Тираж 500

Издательско-полиграфический отдел

ФГБОУ ВО МГАВМиБ – МВА имени К. И. Скрябина

109472, Москва, ул. Академика Скрябина, 23

179