المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

سبب زوال المُلك
25-10-2017
أراتوستان
10-8-2016
عمليات خدمة ورعاية التين الشوكي
8-10-2019
أهم الأنماط الزراعية في العالم- مميزات نمط الزراعة المتنقلة (Shifting Agriculture)
20-7-2022
التقسيمات الوضعية للنفقات
2024-05-11
Rachel Carson
13-10-2015

Active-Site Titrants  
  
2574   01:26 صباحاً   date: 29-11-2015
Author : M. J. Sculley and J. F. Morrison
Book or Source : Biochem. Biophys
Page and Part :


Read More
Date: 28-11-2015 2532
Date: 6-5-2021 2410
Date: 1-3-2021 2149

Active-Site Titrants

 

 For determination of values for the kinetic rate constants and ligand-binding stoichiometries associated with an enzyme-catalyzed reaction, it is necessary to know the concentration of functional active sites of the enzyme. The latter value cannot be calculated simply from the total concentration of protein and molecular weight of the enzyme; even when the enzyme preparation has been shown to be homogeneous by a variety of techniques, it is possible that inactive enzyme is present. The inactivity could be due to the inability of the enzyme to bind substrate or perform the chemistry of the reaction, or both. Therefore, before undertaking detailed kinetic investigations on any enzyme, it is important to determine the concentrations of the active sites that can both bind the ligands and are active.

The concentration of binding sites can be obtained from data for the reversible inhibition of an enzyme by a tight-binding substrate analogue that gives rise to competitive inhibition. Tight-binding inhibition occurs under conditions where the total inhibitor concentration It is comparable to the total enzyme concentration Et, and a substantial fraction of the inhibitor is bound, so that allowance has to be made for the reduction of free inhibitor concentration as a result of formation of the enzyme-inhibitor complex (1). The variation of the steady-state velocity as a function of the concentrations of It and Et is described by Equation 1:

where k denotes the maximum rate of product formation in terms of moles per mole of enzyme per second, Ka is the Michaelis constant for the substrate present at concentration A, and  represents an apparent inhibition constant whose relationship to the true inhibition constant Ki for the interaction of I with E is given by 

Equation 1 also applies to multisubstrate reactions, provided that the nonvaried substrates are present at saturating concentrations. When no assumptions are made about the purity of the enzyme, Et of Equation 1 is replaced by aEx, where a represents the degree of purity of the enzyme and Ex denotes the total protein concentration. Fitting to the modified form of Equation 1 of steady-state velocity data obtained at varying concentrations of It and Et would yield values for  as well as a, which would yield a measure of the concentration of binding sites (2, 3).

 The technique of active-site titration is used to determine the concentration of catalytically active enzyme (4, 5). It requires that on mixing enzyme and the titrating substrate, there is an initial rapid burst of product formation because of the accumulation of an enzyme-bound intermediate whose rate of breakdown is much slower than its rate of formation. The procedure can be illustrated by reference to the Uni–Bi reaction:

for which P is released before Q, and at a very much faster rate. Specific measurement of the release of P as a function of time would yield a plot (Fig. 1) that consists of curved (burst) and linear sections. The intersection of the extrapolated linear curve with the vertical ordinate would give the concentration of P that is equal to the concentration of functional active sites.

 

Figure 1. Active-site titration curve showing burst formation of a covalent enzyme-intermediate complex.

Active-site titrations may be performed with chromogenic or radioactive substrates, and rapid reaction techniques are often required. This is not the case, however, for determination of the active-site concentration of hexokinase (6). This can be done by incubating the enzyme with 14C-glucose and ATP complexed with Cr3+, rather than the usual Mg2+, and separating the enzyme-CrADP-glucose-6-phosphate complex on a Sepharose column. In this case, the enzyme undergoes only a single turnover, and the product complex has a half-life of over 10 min, so the amount of 14C associated with the enzyme gives a measure of the active-site concentration (6).

 Comparison of the results obtained from tight-binding inhibition and active-site titration studies could yield information about the presence in an enzyme preparation of substantial proportion of sites that can bind substrate, but cannot catalyze the reaction.

References

1. J. W. Williams and J. F. Morrison (1979) Meth. Enzymol. 63, 437–467

2. J. F. Morrison and S. R. Stone (1985) Comments Mol. Cell. Biophys. 2, 347–368

3. M. J. Sculley and J. F. Morrison (1986) Biochem. Biophys. Acta 874, 44–53. 

4. A. Fersht (1977) Enzyme Structure and Mechanism, W. H. Freeman and Company, San Francisco, Calif., pp. 122–126

5. F. J. Kezdy and E. T. Kaiser (1970) Meth. Enzymol. 19, 3–20

6. K. D. Danenberg and W. W. Cleland (1975) Biochemistry 14, 28–39.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.