Часть 1 (1120999), страница 29

Файл №1120999 Часть 1 (B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis и др. - Molecular Biology of The Cell (5th edition)) 29 страницаЧасть 1 (1120999) страница 292019-05-09СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Each enzyme binds tightly to one or moremolecules, called substrates, and holds them in a way that greatly reduces theactivation energy of a particular chemical reaction that the bound substratescan undergo. A substance that can lower the activation energy of a reaction isCATALYSISANDTHEUsEOF ENERGYBYCELLS73e n z y m er o w e r sactivatione n e r g yf o rcatalyzedreactionY+XIIooco6(A)ff'113'J""'1"*"v(B):lzJffic;€attalf:iy (areactant)Figure2-44Theimportantprinciple(A)compoundof activationenergy.isin arelativelystablestate,andenergyisrequiredto convertit to compoundX (aproduct),eventhoughX isat a loweroverallenergylevelthanY Thisconversionwillnottakeplace,therefore,unlesscompoundY canacquireenoughactivationenergy(energya minusenergyb)fromitssurroundingsto undergothereactionthatconvertsit intocompoundX.Thisenergymaybeprovidedby meansof anunusuallyenergeticcollisionwithothermolecules.Forthereversereaction,X -+ Y theactivationenergywill be muchlarger(energya minusenergyc);thisreactionwillthereforeoccurmuchmorerarely.Activationpositive;energiesarealwaysnote,however,thatthetotalenergychangefortheenergeticallyfavorablereactionY -+ X isenergyc minus(B)Energyenergyb,a negativenumber.barriersfor specificreactionscanbe loweredbycatalysts,asindicatedbythelinemarkedd.

Enzymesareparticularlyeffectivecatalystsbecausetheygreatlyreducetheactivationenergyforthereactionstheyperform.termed a catalyst; catalystsincreasethe rate of chemical reactions becausetheyallow a much larger proportion of the random collisions with surroundingmolecules to kick the substratesover the energy barrier, as illustrated in Figure2-45.Enzymes are among the most effective catalystsknown, capable of speeding up reactions by factors of 101aor more.

They thereby allow reactions thatwould not otherwise occur to proceed rapidly at normal temperatures.Enzymes are also highly selective.Each enzyme usually catalyzesonly oneparticular reaction: in other words, it selectivelylowers the activation energy ofonly one of the several possible chemical reactions that its bound substratemolecules could undergo. In this way, enzymes direct each of the many differentmolecules in a cell along specific reaction pathways (Figure 2-46).The success of living organisms is attributable to a cell's ability to makeenzymes of many types, each with precisely specified properties.

Each enzymehas a unique shape containing an actiue site, a pocket or groove in the enzymeinto which only particular substrates will fit (Figure z-42). Like all other catalysts, enzyme molecules themselves remain unchanged after participating in areaction and therefore can function over and over again. In chapter 3, we discuss further how enzymes work.Im a n y m o l e c u l e sh a v ee n o u g he n e r g yt o u n d e r g othe enzyme-catalyzedc h e m i c arl e a c t i o nIE.=>396oa l m o s tn o m o l e c u l e sh a v et h e v e r y h i g he n e r g yn e e d e dt ou n d e r g oa nuncatalyzedF>o!b9m o l e c u l ews itha v e r a g ee n e r g ychemical reaction-.5e n e r g yp e r m o l e c u l e+activatione n e r g yf o rcatalyzedreactionactivatione n e r g yf o ru ncatalyzedreactronFigure2-45 Loweringthe activationenergygreatlyincreasesthe probabilityof reaction.At any giveninstant,apopulationof identicalsubstratemoleculeswill havea rangeof energies,distributedas shownon the graph.Thevaryingenergiescomefrom collisionswith surroundingmolecules,which makejiggle,vibrate,the substratemoleculesand spin.Fora moleculeto undergoachemicalreaction,the energyof themoleculemustexceedthe activationenergybarrierfor that reaction;for mostbiologicalreactions,this almostneverhappenswithoutenzymecatalysis.Evenwith enzymecatalysis,the substratemoleculesmustexperiencea particularlyenergeticcollisionto react(redshadedareo).Raisingthe temperaturecan alsoincreasethe numberof moleculeswithsufficientenergyto overcometheactivationenergyneededfor a reaction;but in contrastto enzymecatalysis,thiseffectis nonselective,speedingup allreactions.74Chapter2: CellChemistryand Biosynthesis'i.o(odryriverbedl a k ew i t hn$,&l)\\(*- .U'\flowings t r e amWAVESau n c a t ay z e d r e a c t i o n - w a v e sn o t a r g ee n o u g ht o s u r m o u n bt arrlercatalyzedreaction-waves often surmount barrier(A)tt2^I)acouncatalyzed(B)e n z y m ec a t a l y s i so f r e a c t i o n1How EnzymesFindTheirSubstrates:TheEnormousRapidityof MolecularMotionsAn enzyme will often catalyzethe reaction of thousands of substrate moleculesevery second.

This means that it must be able to bind a new substrate moleculein a fraction of a millisecond. But both enzl'rnesand their substratesare presentin relatively small numbers in a cell. How do they find each other so fast?Rapidbinding is possible because the motions caused by heat energy are enormouslyfast at the molecular level. These molecular motions can be classified broadlyinto three kinds: (1) the movement of a molecule from one place to another(translational motion), (2) the rapid back-and-forth movement of covalentlylinked atoms with respect to one another (vibrations), and (3) rotations. All ofthese motions help to bring the surfacesof interacting molecules together.The rates of molecular motions can be measured by a variety of spectroscopic techniques.A large globular protein is constantly tumbling, rotating aboutits axis about a million times per second.

Molecules are also in constant translational motion, which causesthem to explore the space inside the cell very efficiently by wandering through it-a process called diffusion. In this way, everymolecule in a cell collides with a huge number of other molecules each second.As the molecules in a liquid collide and bounce off one another, an individualmolecule moves first one way and then another, its path constituting a randomwalk (Figure 2-48). In such a walk, the average net distance that each moleculetravels (asthe crow flies) from its starting point is proportional to the square rootof the time involved: that is, if it takes a molecule I second on averageto travel1 pm, it takes 4 secondsto travel 2 pm, 100 secondsto travel 10 pm, and so on.The inside of a cell is very crowded (Figure 2-49).

Nevertheless,experimentsin which fluorescent dyes and other labeled molecules are injected into cellsactivesitem o l e c u l eA(substrate)enzymesubstratecomolexenzymeproductcomolexmolecule B(product)Figure2-46 Floatingball analogiesforenzyme catalysis.<TAAA>(A)A barrierdam is loweredto representenzymecatalysis.The greenball representsapotentialreactant(compoundY) that isbouncingup and down in energyleveldue to constantencounterswith waves(ananalogyfor the thermalbombardmentof the reactantmoleculewith the surroundingwatermolecules).Whenthe barrier(activationenergy)isloweredsignificantly,it allowsthefavorablemovementof theenergeticallyball(thereactant)downhill.(B)Thefourwallsof the box reoresentthe activationenergybarriersfor four differentchemicalreactionsthat areall energeticallyfavorable,in the sensethat the productsareat lowerenergylevelsthan thereactants.ln the left-handbox, none ofthesereactionsoccursbecauseeventhelargestwavesarenot largeenoughtosurmountany of the energybarriers.Inthe right-handbox, enzymecatalysislowersthe activationenergyfor reactionnumber1 only;now the jostlingof thewavesallowspassageofthe reactantmoleculeoverthis energybanier,inducingreaction1.(C)A branchingriverwith a set of barrierdams(yellowboxes)servesto illustratehow a seriesofenzyme-catalyzedreactionsdeterminesthe exactreactionpathwayfollowedbyeachmoleculeinsidethe cell.Figure2-47 How enzymeswork.

Eachenzymehasan activesiteto whichoneor more substrotemoleculesbind,formingan enzyme-substratecomplex.A reactionoccursat the activesite,producingan enzyme-productcomplex.fhe productis then released,allowingtheenzymeto bind furthersubstratemnlarrrla<75CATALYSISAND THEUSEOF ENERGYBYCELLSshow that small organic molecules diffuse through the watery gel of the cytosolnearly as rapidly as they do through water. A small organic molecule, for example, takes only about one-fifth of a second on average to diffuse a distance of10 pm. Diffusion is therefore an efficient way for small molecules to move thelimited distances in the cell (a tlpical animal cell is 15 pm in diameter).Since enzymes move more slowly than substrates in cells, we can think ofthem as sitting still.

The rate of encounter of each enzyme molecule with its substrate will depend on the concentration of the substrate molecule. For example,some abundant substratesare present at a concentration of 0.5 mM. Since purewater is 55.5 M, there is only about one such substrate molecule in the cell forevery 10swater molecules. Nevertheless,the active site on an enzyrne moleculethat binds this substrate will be bombarded by about 500,000random collisionswith the substrate molecule per second.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
78,48 Mb
Тип материала
Предмет
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее