Cтраница 4
Получаемый автолизах ( не разбавленный водою) содержит фермент в высокой концентрации. Это позволило исключить из производства, например медицинского пепсина, этапы, направленные на повышение концентрации ферментного белка - вакуум-выпаривание или высаливание. [46]
Активаторами ферментов могут служить катионы и анионы разнообразных солей, способные к образованию различных комплексов как с самими ферментами, так и с их субстратами. Это возможно вследствие наличия в природе большого числа металлоферментов, содержащих тот или иной ион металла в активном центре ферментного белка. Механизмы активации энзиматических реакци, ; разнообразны. [47]
ФАД; в этом случае простетическая группа в каталитическом акте во все время реакции тесно связана с белком. Связь с ферментным белком может быть ионной, водородной или иной, легко диализуемой, например НАД и алкогольдегидрогеназы; в этом случае кофермент в каталитическом акте переходит от одного ферментного белка к другому. [48]
Далее, на колонке аналогичной смолы, но уже с низкой степенью сшивки, адсорбируют фермент. Ферментный белок затем очищают вытеснительной хроматографией, высаливанием сульфатом аммония и осаждением ацетоном, после чего, в случае надобности, кристаллизуют. Большое значение для стабильности протеазы имеет присутствие в растворах иона Са, обычно прибавляемого в виде Са-ацетата. [49]
О пространственной структуре молекул ферментов известно пока мало. Считают, что количество спиральных участков в них невелико; это было доказано методом рентгеноструктурного анализа для ряда белков, в частности яичного альбумина; наиболее подробно - для лизоцима, а также для рибонуклеазы, а-химо-трипсина. Несомненно, что каждый ферментный белок обладает уникальной третичной структурой, где между спирализованными участками располагаются неспирализованные, количество которых велико и которые составляют значительную часть молекулы. Часто они удерживаются вместе с помощью атомов металлов, коферментов. Разбавление во многих случаях приводит к диссоциации субъединиц, иногда же силы, связывающие их, более прочны и для этого требуется действие концентрированных растворов мочевины. Химотрипсин, например, находится в растворах чаще в виде димера, при разбавлении образуется мономер ( Л1 - 23000), а в концентрированных растворах содержится тример. [50]
То, что здесь описано последовательно, этап за этапом, в клетке протекает весьма слаженно, непрерывно и отнюдь не в медленном темпе. Приблизительные расчеты, проделанные различными способами, дали поразительные цифры: в одну минуту образуется от 5 до 6 тысяч пептидных связей. Таким образом, для построения ферментного белка, состоящего, скажем, из 146 аминокислот, требуется всего лишь четверть секунды. На молекулярном уровне, следовательно, многое совершается гораздо быстрее, чем это можно было предугадать. Несомненно, одна из причин этого состоит в том, что расстояния между атомами и молекулами несравнимо меньше тех расстояний, которые разделяют предметы нашего, макроскопического мира. При таких малых расстояниях оказываются возможными чрезвычайно высокие темпы. [51]
Таким образом, в фермент-субстратном комплексе происходит пространственная деформация и возникает напряжение определенных валентных связей как в молекуле субстрата, так и в активном центре белка; изменяются распределения электронных плотностей и, соответственно, происходит поляризация некоторых связей. Деформация и поляризация основных ковалентных связей приводит к тому, что барьер активации в переходном состоянии преодолевается гораздо легче. Наличие разнообразных флуктуации в электронной и пространственной конфигурациях ферментного белка увеличивает вероятность формирования активированного комплекса, а это соответствует возрастанию абсолютной скорости происходящей реакции. [52]
Свою специфичность ферменты реализуют при помощи каталитического центра. Обычно этот центр образует участок аминокислотной цепи в молекуле ферментного белка строго определенной аминокислотной последовательности и пространственной конфигурации. [53]
Вообще, наличие в системе тормозящих или активирующих веществ, специфического или неспецифического действия чрезвычайно важно для скорости ферментативной реакции. Известно большое количество веществ, инактивирующих белки неспецифически и действующих на разнообразные ферменты. Как правило, они в той или иной степени разрушают нативную структуру ферментного белка, инактивируя его при этом и тормозя ( ингибируя) осуществляемую им реакцию. Так действуют, например, соли тяжелых металлов ( ионы Ag, Cu, Pb и др.), формальдегид, мочевина, гуанидин ( в больших концентрациях), химические вещества, реагирующие с SH-группами, такие как дихлор-диэтилсульфид ( иприт), р-хлормеркурибензоат. Все они ингибируют действие ферментов, вызывая общие структурные изменения. [54]