Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Березин И.В. -> "Иммобилизованные ферменты " -> 40

Иммобилизованные ферменты - Березин И.В.

Березин И.В., Клячко Н.Л., Левашов А.В., Мартинек К. Иммобилизованные ферменты — М.: Высшая школа, 1987. — 159 c.
Скачать (прямая ссылка): imobilizivanniezovanniefermenti1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 34 35 36 37 38 39 < 40 > 41 42 43 44 45 46 .. 66 >> Следующая

. Рассмотрим, как это делается (рис. 14). Комплекс фермента с субстратом
или другим специфическим лигандом, образующийся в присутствии насыщающих
концентраций этого лиганда,
99
E*S
E'
Рис. 14. Схематическое изображение фиксации с помощью иммо билизации
"напряженной" конформации белка
сшивают бифунциональными агентами (стадия а на рис. 14) или присоединяют
к предварительно активированному носителю (стадия б на рис. 14). После
удаления лиганда фермент остается зафиксированным в "напряженной"
конформации.
Как показали многочисленные исследования, "замороженные" конформации
фермента могут отличаться от обычных, ненапряженных состояний,
реализуемых в тех случаях, когда иммобилизацию проводят в отсутствие
специфических лигандов, по целому ряду свойств: стабильности, доступности
к действию модифицирующих агентов, сродству к субстрату и специфическим
лигандам, а также каталитическим свойствам. Этот фактор необходимо
учитывать, поскольку иммобилизацию фермента иногда рекомендуют проводить
в присутствии специфических лигандов с целью большей сохранности
ферментативной активности.
§ 3. Эффекты распределения реагентов в катализе иммобилизованными
ферментами
Распределение субстрата. В условиях равновесного распределения субстрата
между раствором и ферментсодержащей матрицей /См.каж, входящая в
уравнение (1), определяется следующим выражением:
где /См - значение константы Михаэлиса реакции, катализируемой свободным
(неиммобилизованным) ферментом; Р - коэффициент распределения субстрата,
который задается формулой
/См.каж КЛР,
(2)
IS]
(3)
100
где [S]p и [S]" - концентрации субстрата в растворе и в матрице носителя
соответственно.
Из уравнения (1) следует, что при высоких концентрациях субстрата (IS|
3>/(м каж) эффекты распределения не играют существенной роли, поскольку в
этом случае скорость ферментативной реакции V = ftKaT [?], т. е. не
зависит от концентрации субстрата. Если же концентрация субстрата
невелика ([•5>]^/(м,каж), то анализ уравнений (1) - (3) показывает, что
концентрирование субстрата в матрице (Р<1) приводит к уменьшению значения
Км,каж. т. е. к возрастанию скорости ферментативной реакции. В тех же
случаях, когда Р>1, скорость ферментативной реакции падает вследствие
возрастания /См.каж-
Неравномерность распределения субстрата в системе обусловлена его
взаимодействием с матрицей за счет, например, электростатических сил,
водородных связей, гидрофобных взаимодействий и т. п. В случае
электростатических взаимодействий установлена количественная взаимосвязь
между коэффициентом распределения Р и характеристиками субстрата и
матрицы:
Р = exp (-W
где е - единичный заряд электрона; Z - заряд субстрата, кратный заряду
электрона; ф - электростатический потенциал носителя; k - константа
Больцмана; Т - абсолютная температура.
В заключение отметим, что в случае тех ферментов, которые характеризуются
низким сродством к субстрату (высокое значение Км) или действуют на плохо
растворимые субстраты (предел растворимости субстрата ниже значения Км),
выбор носителя для иммобилизации приобретает первостепенное значение. В
этих случаях, подобрав носитель, для которого коэффициент Рз>1, можно
добиться существенного увеличения скорости ферментативной реакции (см.
уравнения (1) - (3)|.
Диффузионные ограничения в катализе иммобилизованными ферментами. Если
молекула фермента находится на поверхности (или внутри) частицы носителя,
то для протекания ферментативной реакции необходимо, во-первых, чтобы
молекула субстрата подошла к поверхности частицы, и, во-вторых,
продиффундиро-вала внутрь нее. В зависимости от того, как соотносятся
скорости диффузионных стадий и непосредственно ферментативной реакции,
может реализоваться одна из трех нижеперечисленных ситуаций.
Если ферментативная реакция в поверхностных слоях частицы протекает
быстрее, чем субстрат из раствора подходит к поверхности, то через
непродолжительное время вокруг частицы образуется зона, обедненная
субстратом. В результате наблюдаемая скорость ферментативной реакции
будет определяться скоростью массопереноса субстрата к частице. В этом
случае говорят, что процесс контролируется внешней диффузией.
101
Если массоперенос субстрата проходит быстрее, чем идет ферментативная
реакция на поверхности частицы, то может возникнуть другой тип
диффузионных затруднений. А именно, если размер частицы носителя велик, а
фермент очень активен (или велика его плотность внутри частицы), то
практически весь субстрат израсходуется уже в приповерхностных слоях
носителя, а глубинные области будут обеднены субстратом. В таком случае
говорят, что процесс контролируется внутренней диффузией.
И наконец, когда диффузия субстрата как к поверхностному слою, так и во
внутренние области частицы проходит достаточно быстро, общая скорость
превращения субстрата определяется непосредственно ферментативной
реакцией. В этом случае говорят о кинетически контролируемом процессе.
Предыдущая << 1 .. 34 35 36 37 38 39 < 40 > 41 42 43 44 45 46 .. 66 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed