Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 25
Текст из файла (страница 25)
31). Отметим, однако, что сам ген, ответственный за фенилкетонурию, не влияет на распределение рестрикционных фрагментов, однако он тесно сцеплен с сайтом рестрикционного полиморфизма. Перспективы использования полиморфизма рестрикционных фрагментов могут быть связаны с поисками генов, ответственных за то или иное заболевание, которые сцеплены с полиморфным участком.
Этот подход уже применялся для скрининга мутаций, приводящих к развитию ретинобластомных опухолей (Сатепее е( а1., 1983) и болезни Гентингтона (Оцзе))а е( а1., 1984). Дальнейшие примеры использования рестрикционных фрагментов в целях диагностики будут даны в гл. 36. Ферменты: общие свойства ЛИТЕРАТУРА Общая энзимология Воуег Р. /)., Хогг/у Н.. МугЬасй К.
(едв.) ТЬе Епхутев, Згд ед., 7 чо!в, Асадеппс Ргем, !970 — !973. /чогг/ /с. /с. (ед.) АсЬ «пеев !п Еихуто)оду, )и!егвс)епсе. [)миед «параду.) Структура ферментов Реев/и А. Епхуте 5|гас|иге апд МесЬап)зт, 2пд ед., Ргеетап, 1985. Н/гз С. Н. и'., 7/тазсЬеЯ Б. /Ч.
(едз.) Епаугпе в!гас)иге. Раг!з А-- Н.!и: Ме)Ьодздп Епгуто)оду, Чо). 11, |967; чо!з 25 апд 26, ! 972; ч*о). 27, ! 973; Чо). 47, 1977; Чо!з. 48 апд 49, ) 978: )/о). 49. 1979. Асадепдс Ргем. Коферменты МсСогт/с/г О. В., ИНдЬ/ /.. /). (едв.) )/иат)пз апд соепгутез, Раггв А — Р. )п: Ме)Ьодь !п Епхупю)оду„чо). 18А, 1970„. чо!в 18В апд 18С, 1971; чо). 62, 1979; )/о)в 66 апд 67, 1980. Асадеиис Ргеы.
Номенклатура Еигуте )Чотепс)а)иге, !978. )(есопипепдаг|опз оГ )Ь« 1Чотепсдаиге Сопип)нее оГ !Ье )п)егп«6опа! ()пюп оГ ВюсЬеппягу оп !Ье )Чотепс)атге аид С1«зябсагюп оГ Епхутез, Асадепис Ргем, !979. Оценка содержания и очистка ферментов Вегдтеуег Н;б'. (ед.). Ме|Ьодв оГ Епзугпадс Ап«1уяв, 2пд ЕпдПвЬ ед. 4 чо1в, Асадеипс Ргем, 1974.
Воуег Р..0.. /.аг4 Н.. МагЬасЬ К. (едв.). ТЬе Еигуты, Згд ед. 7 чо!з, Асадепис Ргем, 1970 — !973. Со/ои/сЬ Я. Р., Кар/ап /ч'. О. (едв.). Мейодв |п Еизуто)оду, 69 чо!в, Асадет1с Ргем, 1955 — !987. Но//п1апп-ОвгепЬоЯ'О. ег а/. АГПи!)у СЬготагодтрЬу, Регдатоп Ргем, 1978. ХасоЬу и'. В. (ед.) Епгуте раббе«6оп аид ге!«)ед гесЬп1аиез. )п: Ме!Ьодв ш Епзуто)оду, 'ч'о!. 22. Асадепис Ргевз, 1971. ХасоЬу И'.
В.. И7/сЬе/с М. (едв.). АГГ)п)гу гесЬи)чаев. )и: Ме)- Ьодз !и Епзуто!оду, 'ч'о). 34, 1974; ч'о). 46, 1977, Асадепис Ргезз. Мовбасб К. (ед.). !пипоЬ1!1ж1 епзутев. )п: Ме)Ьодз !п Епзуто)оду„Уо). 44, Асадеппс Ргем, 1976. Внутриклеточное распределение ферментов ОеР/егге Х и'., Егпзгег Е. Епзуте горо)оду оГ !пггасеПи1аг тетЬтпез, Аппо. )(еч. ВюсЬет., 1977, 46. 201. Клиническая знзимология Вегдтеуег Н.(/.
Авраггаге ат|поггаивГегаве, Тем оГ йе Моп)Ь 6, 1980, )Чо. 2. Вегдзггот К. )Зегепи|иабоп оГ зепип а)Ь«Ппе рЬоврЬа|азе ас6ч!гу, Тея оГ йе Мопй 1, 1974, 1Чо. 22. Сачапее И'.К. ег а/. Ехргезз!оп оГ гесем!че аде)ев Ьу сЬготовота! тесЬ«п!зтв ш ге6поЪ|ав!отав, )Ча)иге, 1983, 305, 779. йову А. М., Рогтап Е. Ю.. АЬие/о .О. /)/.
Ргепа)а) йадпояз оГ Ьотогудоив а-йа!азвепиа, ЗАМА, 1979, 241, 1610. Р/ва/пдег А. Р. Сгеа6пе рЬоврЬо)дизье апд Вв 1зоеихутев, Тен оГ йе Моп)Ь 2, 1976, )Чо. б. Сазе//а Х Р. ег а1. О)ЧА таг1сегв Гог пегчоиь вув)ет Йьеавез, Бс)епсе, 1984, 225. 1320. Кап У. И'., СЬапд Х. /)огу А. М. Радея 275 — 283. 1т ТЬ«)авзепиа: )(есеп! Адчапсев |п )Зе!есаоп апд Тгеа)пкпа Сао А., Сагсазя 11.„)(очку Р. (едв.), А. )(. ).!ы, 1982.
КйИ Р.Х ег а1. а,-Апг)!гурии дебс!епсу де!ее)!оп Ьу д!гесг апа!уяв оГ йе ти!«6оп !п йе депе, )Ча!иге, !983, 304, 230. /.Вне Р.Р.//. ег а1. Моде! Гог ап|епа)а) д!«дпов1в оГ )3- йа!амепда аид ойег пюподепк йвогдегв Ьу то)еси)аг аиа)уяз оГ ПпЬед 01ЧА ро)утогрЬ!япз, )Чагаге, 1980, 285, 144. Мста/г /!.Ю.
).ас!а!е деЬудгодепаве, Тев! оГ йе Мопй 2, 1976, )Чо. 3. Ог/с/п Б. Н. ег а/. )тргочед де!ес6оп оГ йе в1с)с!е тит!!оп Ьу )Э)ЧА апа)уыв: Арр!к«6оп !о ргепа!«1 дцщпов!в, )Ч. Епд). Я. Мед., 1982, 307, 32. Р/газт М. ег а/. М«16р!е тига!юпв ргодпсе 8))'-гЬ«)авзеп6« |и Багйша, Бс)епсе, 1984, 223, 929.
Боигбегп Е.М. )Зе!ес6оп оГ врес)бс веаиепсев «пюпд О)ЧА Ггаупеп!в зерапнед Ьу де! е)ес!горЬогез1з, 3. Мо). Вю!., 1975, 98, 503. %1 /гтвоп Х Н. С1шка1 аррбсв!!опз оГ !во«ушев, СПи. СЬет., 1970, 1б, 733. И71/с/пзоп Х Н. СПпка1 вщшбсапсе оГ епхуте ас6ч))у теазигетеи)в, СПп. СЬет., 1970, 1б, 882. И'оо Ю. /..
С. ег а/. С!опед Ьитап рЬепу1«1«шпе Ьудгоху!ые депе «Поччв ргеиа)а) дшдпов)в апд саге!ег дегесг!оп оГс1азяса1 рЬепуПге!опт)а, )Ча!иге, 1983, 306, 15!. Глава 8 ФЕРМЕНТЫ: КИНЕТИКА Виктор Родуэлл ВВЕДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЕ И РАСПАД ПЕРЕХОДНЫХ СОСТОЯНИЙ БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ В предыдущих главах мы рассмотрели физические и химические свойства белков и связь структуры белка с его функцией. В гл. 5 и 11 обсуждаются общие свойства ферментов и энергетические изменения„обычно сопровождаюшие биохимические реакции, большую часть которых катализируют специфические ферменты. В этой главе мы рассмотрим химическую природу ферментатнвного катализа и природу фермент-субстратных взаимодействий, ответственных за специфичность этих биологических катализаторов.
Из всех тех факторов, от которых зависит определение активности фермента — концентрация фермента и субстрата, температура, рН и присутствие ингибиторов, †наибольш клинический интерес представляют последние трн. Активность ферментов растет с повышением температуры, поэтому скорость метаболических процессов значительно повышается при лихорадке. Если температура в конце концов не понизится, последствия будут фатальны. С другой стороны, понижение температуры тела (гипотермия) — и, следовательно, понижение активности большинства ферментов — весьма полезно в тех случаях, когда требуется снизить общие метаболические потребности (например, при операции на сердце или транспортировке органов для трансплантационной хирургии). Кардинальным биологическим принципом является гомеостаз †поддержан внутренней среды организма в состоянии, максимально близком к норме.
Активность многих ферментов и белков изменяется даже прн сравнительно небольших изменениях рН. Большинство лекарственных препаратов оказывает свое действие, влияя на соответствующие ферментативные реакции. Многие такие препараты сходны с природными субстратами и потому могут действовать как конкурентные ингибиторы ферментов. Чтобы понять многие процессы, которые существенны для фармакологии и токснко- логии, необходимо иметь четкое представление о ме- ханизмах ннгнбирования ферментов.
Рассмотрим реакцию замещения, в которой приходящая группа У замещает уходящую группу Х: У+ К вЂ” Х~ У вЂ” К+ Х. Эта реакция состоит из двух полуреакций: 1) образование переходного состояния, в котором к группе К присоединен и У, и Х; 2) распад переходного состояния с образованием продуктов: т' + К вЂ” Х ~~ У-.К--Х ~ У вЂ” К + Х. Переходное состояние Каждая из полуреакцнй, как и любая другая химическая реакция, характеризуется определенным изменением свободной энергии. Обозначим через Лб„изменение свободной энергии, связанное с образованием переходного состояния, а через Лб„изменение свободной энергии, связанное с его распадом и образованием продуктов: Л6„.
= Л6~ + КТ 1п [У- К-.Х[ [т'1[К вЂ” Х1 [~- К[ [Х[ [У" К".Х1 Суммарное изменение свободной энергии полной реакции, Л6, равно сумме изменений свободной энергии каждой нз полуреакций: Л6=Л6, +Л6„. Как и в любом уравнении, где есть два слагаемых, невозможно лишь по алгебраическому знаку и величине Л6 установить знак или величину Л6,: и Л6,„. Иначе говоря, мы не можем, зная изменение свободной энергии полной реакции Л6, сказать чтолибо об изменениях свободной энергии, связанных с образованием и распадом переходных состояний.
Поскольку катализ теснейшим образом связан со Фер.непты: кипе»агни Свободна энергия Свободная энергия Свобод. ная энергия значениями Лб„и Л6, ясно, что термодинамиче- ские параметры полной реакции (Л6) ничего не гово- рят нам о пути реакции (т.е. о ее механизме).
Этот вопрос и является предметом кинетики. ИЗМЕНЕНИЯ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ, СВЯЗАННЫЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ И РАСПАДОМ ПЕРЕХОДНЫХ СОСТОЯНИЙ Сформулированные выше положения проиллюстрированы графически на рис. 8.1 и 8.2; на этих рисунках изображены «профили реакций», которые отражают связь между Л6, Л6, и Л6 .
Обратите внимание, что Л6 на рис. 8.1 отрицательно (Л6 < 0)„а на рис. 8.2 положительно (Л6 > О); тем не менее в обоих случаях Л6, положительно (Л6,> О), а Л6„ отрицательно (Л6о<0). Следовательно, как и было сказано, знак н величина Л6 еще ничего не говорят о знаке и величине Лб„или Л6„. РОЛЬ КАТАЛИЗАТОРОВ В ОБРАЗОВАНИИ ПРОДУКТИВНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ состояний Рассмотрим профили реакций, различающихся только образованием двух разных переходных состояний (рис.
8.3). В обоих случаях величина свободной энергии образования переходного состояния характеризует энергетический барьер полной реакции. Но энергетический барьер реакции, проходящей через переход- Рис. 8Л. Энергетический профиль реакции замещения, для которой характерно отрицательное изменение свободной 'энергии (Л 6 < 0). Рис. 8.2.
Энергетический профиль реакции замещения, лля которой характерно положительное изменение свободной энергии (Л 6 > О). Рис. 8.3. Энергетические профили реакции, в ходе которых могут образовываться два разнгах переходных состояния, [т'" й" Х]' и [т' — тх" Х]ь Л6;! и Л6~ — свободная энергия образования указанных комплексов. нос состояние [Ъ'-.Гс- Х]', ниже, чем энергетический барьер реакции, проходящей через переходное состояние [х'-*[х-Х]'. В приведенном выше примере 1т'- К- Х1* представляет собой переходное состояние некаталвзнруемой реакции, тогда как 1т'-.К-.Х]ь— это переходное состояние каталнзируемой реакции. Все катализаторы, включая и ферменты, уменыпвют свободную эиерпно образования переходного состояния Л6,.
Заметим далее, что на величину Л6 катализатор не влияет: изменение свободной энергии полной реакции не зависит от присутствия катализаторов. Константа равновесия химической реакции является функцией изменения стандартной свободной энергии этой реакции: Л60= — ~Т1п К . Отсюда следует, что ферменты и другие катализаторы не влияют на константу равновесия реакции. ТЕОРИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ Кинетическая теория, или теория столкновений. основывается на двух ключевых положениях. 1. Для протекания реакции молекулы должны сталкиваться друг с другом, т.е. сближаться на расстояния, достаточные для образования связей.
2. Чтобы столкновение было продуктивным (т.е. приводило к протеканию реакции), реагирующие молекулы должны обладать энергией, достаточной для преодоления энергетического барьера. Отсюда следует, что при наличии у реагирующих молекул достаточной энергии все факторы, повышающие частоту их столкновений, будут повышать скорость реакции. И наоборот, факторы, понижающие частоту столкновений молекул или их кинетическую энергию, снижают скорость реакции. Если не все молекулы в популяции обладают энергией, достаточной для осуществления реакции, то повышение температуры, сопровождающееся увеличением кинетической энергии молекул, приведет к повышению скорости реакции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
