Cтраница 1
Химическая природа ферментов чрезвычайно сложна и до сих пор не может считаться установленной. В настоящее время считают, что всякий фермент состоит из двух частей: носителя - белкового вещества и простетической активной группы. Каждая из них раздельно не может действовать как фермент, и только в виде соединения они обнаруживают свойства, характерные для ферментов. [1]
Кроме исследования коферментов химическую природу ферментов изучали, пытаясь найти в составе их молекул те или иные группировки, и, в первую очередь, те, которые непосредственно связаны с осуществлением каталитического акта. Предполагалось, что такого рода группировки должны включать наиболее реакционноспособные в химическом отношении группы: карбоксильные, альдегидные, аминогруппы. Поиски этих групп и изучение действия на ферменты различных реагентов, в первую очередь подавляющих ферментативную активность, были взаимосвязаны. Эти исследования развивались параллельно. [2]
На основе многочисленных исследований химическая природа ферментов в настоящее время установлена. Определив химический состав ряда ферментов, исследователи синтезировали некоторые из них. [3]
Вильштеттера по очистке и установлению химической природы ферментов связано также упорядочение и приведение в систему представлений об относительной активности ферментов. Зто было впервые предпринято в широком масштабе. [4]
Открытие козимазы заставило по-иному взглянуть на всю проблему химической природы ферментов в целом. [5]
Оказалось, что цепные механизмы реакции не играют существенной роли в биологическом катализе. После установления химической природы ферментов подтвердилось представление, выдвинутое более 80 лет назад В. Благодаря высокому сродству связывания и образованию ES-комплекса резко возрастает число молекул субстрата, вступающих в реакции. Фишера, которую иногда называют теорией жесткой матрицы. Таким образом, жесткая структура активного центра оказывается комплементарной молекулярной структуре субстрата, обеспечивая тем самым высокую специфичность фермента. [6]
Подавляющее большинство сведений о свойствах ферментов и характере их функций в организме добыто при изучении действия ферментов вне организма. Для исследования химической природы ферментов или изучения механизма действия того или иного отдельного фермента биохимики стремятся извлечь его в наиболее чистом виде. Данный белок - фермент - всеми способами очищают от всех примесей, сопутствующих ему в клетке, в естественных условиях его деятельности, так как примеси мешают исследованию химической природы ферментов и распознаванию веществ, на которые действует данный фермент. [7]
Интересно, что Вильштеттер считал, что он не достиг полной чистоты пероксидазы, несмотря на весьма внушительное повышение активности препарата. Что касается заключений о химической природе фермента, то он полагал, что железо в препарате пероксидазы имеет мало общего с ферментом, так как его относительное содержание возрастает на ранних стадиях очистки, но затем вновь понижается. [8]
До сих пор исследователи не осознают до конца, насколько мало известно о механизме, при помощи которого ферменты обеспечивают необычайно высокие и специфические ускорения реакций. Значительный прогресс, который был достигнут при установлении химической природы ферментов и в некоторых случаях также и при объяснении химических реакций, происходящих при катализе, послужил причиной для оптимистических настроений. Однако в настоящее время известны лишь отдельные случаи, когда имеются хотя бы самые приближенные представления о том, какие движущие силы снижают свободную энергию активации ( что обеспечивает высокую специфичность) или какая связь существует между катализом и специфичностью в реакциях, катализируемых ферментами. Поэтому, а также для освещения общих путей прогресса науки полезно взглянуть, как далеко ушла наука в некоторых областях и как мало продвинулась в других. [9]
В настоящее время термин моделирование употребляется, вероятно, гораздо чаще, чем в какую-либо иную эпоху развития естествознания. Характерно, что моделирование стало целью исследований, с одной стороны, биохимиков, сравнивающих химическую природу ферментов и менее сложных соединений, а с другой - физиков и инженеров, интересующихся проблемами кибернетики. При этом химик обращает внимание, главным образом, на молекулы, которые по его представлениям и скрывают в своих недрах ключи к тайнам поведения клеточного вещества, а инженер, собирая реле и другие детали, имитирующие функции нейронов, ограничивается данными о небольшом числе свойств материалов. Он, несомненно, прав, действительно, если материал отвечает известным требованиям, о нем можно и не размышлять. Но такое разделение точек зрения может быть только временным. В действительности ход биохимической эволюции привел к формированию систем, в которых материал наилучшим образом удовлетворяет требованиям дальнейшего развития. Это развитие уже не связано с существенной перестройкой молекул материала. Ход развития все более сложных форм жизни действительно стал напоминать комбинирование готовых реле в руках конструктора. [10]
Иван Петрович Павлов уделял большое внимание изучению ферментов. Он рассматривал вопросы о тождестве пепсина и химозина; о своеобразии действия липазы, а также амилазы и особенно трипсина поджелудочной железы; изучал ферменты кишечного сока и пытался оценить химическую природу ферментов, исходя из предположения об их белковом характере. [11]
Таким образом, итоги исследований Вильштеттера должны оцениваться двояко. Судьба его теоретических построений чрезвычайно поучительна. Хотя методологически направление его исследований было абсолютно правильно - наиболее перспективным в то время было исследование химической природы ферментов путем изучения их очищенных препаратов, - выводы из полученных результатов оказались неверными. [12]
Несколько другой подход используется в опытах по изучению кинетики, избирательности, обратимости и других характеристик переноса ионов при нормальных физиологических условиях; цель этих исследований состоит в изучении некоторых свойств системы транспорта. Этот подход совершенно аналогичен тому, который использовался на заре развития биохимии, когда задолго до определения химической природы ферментов ученые смогли доказать их существование и сделать заключения о способе их действия и многих других свойствах этих биологических катализаторов. [13]
Подавляющее большинство сведений о свойствах ферментов и характере их функций в организме добыто при изучении действия ферментов вне организма. Для исследования химической природы ферментов или изучения механизма действия того или иного отдельного фермента биохимики стремятся извлечь его в наиболее чистом виде. Данный белок - фермент - всеми способами очищают от всех примесей, сопутствующих ему в клетке, в естественных условиях его деятельности, так как примеси мешают исследованию химической природы ферментов и распознаванию веществ, на которые действует данный фермент. [14]