Cтраница 2
При переходе 4т обычного низкомолекулярного Л В к его макромо-лекулярному производному может возникнуть резкое изменение характера фармакологической активности. Так, при соединении фермента с полимерным носителем транспортная функция в организме как бы поручается макромолекулярному веществу, а собственно терапевтическая - активному началу, k нему прикрепленному. [16]
Атом кислорода обладает большим отрицательным индукционным эффектом, чем атом углерода, следовательно, ОН в а-1 4-глюкозидной связи будет иметь и большую плотности электронного облака по сравнению с атомом Сь Снижение плотности электронного облака у последнего вызывается также индукционным воздействием атома кислорода глюкопиранозного кольца. Пунктирные и штриховые линии показывают соединение фермента с субстратом, ведущее к перераспределению электронной плотности в фермент-субстратном комплексе и исчезновению перекрытия электронных орбит между Ci и О. [17]
Помимо конечной равновесной скорости, этот метод может в принципе дать сведения и о кинетике двух стадий реакции. Прежде всего может быть определена константа скорости k второго порядка, которая характеризует начальную реакцию соединения фермента с субстратом, когда [ S ] o - начальная концентрация субстрата - достаточно мала, чтобы сделать эту стадию определяющей скорость во время престационарного периода. [18]
Предполагается, что первая ступень ферментативного действия заключается в формировании более или менее прочного соединения фермента с веществом, на которое он действует. По принятой терминологии вещество, на которое действует фермент, называют субстратом. Соединение фермента и субстрата называется фермент-субстратным комплексом. Именно на этом этапе приобретают значение молекулярные конфигурации субстрата ( о чем мы уже говорили выше) и фермента. [19]
Весьма важно знать число участков в молекуле фермента, способных связывать субстрат. Определения удобно производить, если при соединении фермента с субстратом изменяются некоторые физические свойства, например характер поглощения в ультрафиолетовой части спектра. [20]
Из рассмотрения формул субстратов, на которые действуют трипсин и карбоксипептидаза ( см. выше), очевидно, что действие этих ферментов зависит главным образом от стереохимической конфигурации молекулярных групп субстрата, от их формы и от их взаимного расположения. Химическая природа расщепляемых связей имеет, повидимому, второстепенное значение. Эта точка зрения хорошо согласуется с утверждением, что соединение фермента с субстратом происходит посредством связей, возникающих между их поверхностями, форма которых соответствует друг другу. [21]
В настоящее время накопилось огромное множество кинетических и других данных, подтверждающих образование таких комплексов в ходе ферментативных реакций, причем многие из них очень трудно объяснить каким-либо иным образом. Наиболее убедительны с этой точки зрения многочисленные прямые наблюдения образования соединений фермента с субстратом. [22]
В 1883 г. Густавсон [46] обобщил многочисленные данные своих исследований в докторской диссертации Органические соединения в их отношениях к галоидным солям алюминия, в которой он привел характеристики различных полученных им комплексов, а также показал разное поведение этих комплексов в реакциях, в частности в реакциях с галоидными алкила-ми. В начале 900 - х годов Густавсон внес уточнение в состав указанных комплексов [47] и определил, что в результате взаимодействия А12Х6 с ароматическими соединениями первоначально образуются молекулярные соединения состава А12Х6 АгН, в частности А12Х6 - C6H3R3 и А12Х6 C6H4R2, которые он назвал ферментами. Полученные же им ранее комплексы А12Х6 6АгН в свете новых данных должны были представлять собой соединения ферментов с пятью или двумя молекулами ароматических углеводородов. [23]
В 1883 г. Густавсон [46] обобщил многочисленные данные своих исследований в докторской диссертации Органические соединения в их отношениях к галоидным солям алюминия, в которой он привел характеристики различных полученных им комплексов, а также показал разное поведение этих комплексов в реакциях, в частности в реакциях с галоидными алкила-ми. В начале 900 - х годов Густавсон внес уточнение в состав указанных комплексов [47] и определил, что в результате взаимодействия А12Х6 с ароматическими соединениями первоначально образуются молекулярные соединения состава А12Х6 АгН, в частности А12Х6 C6H3R3 и А12Х6 C6H4R2, которые он назвал ферментами. Полученные же им ранее комплексы А12Х6 - 6АгН в свете новых данных должны были представлять собой соединения ферментов с пятью или двумя молекулами ароматических углеводородов. [24]
В том случае, когда одним из субстратов является электрон, фермент, присоединяя его, будет действительно восстанавливаться. Если реактивной группой фермента, способной присоединять электрон, служит остаток органической молекулы, то обычно к этой группе присоединяются два электрона и два протона и фермент подвергается таким образом двухвалентному восстановлению. Эта реакция является обратимой, иначе фермент не был бы способен переносить электроны с окисляемого субстрата. Соединение фермента с электроном или с водородом называют, обычно, не фермент-субстратным комплексом, а восстановленным ферментом - дигидроферментом. [25]
Первоначальные попытки объяснить действие ферментов основывались на допущении, что фермент действует на субстрат просто своим присутствием. Например, Барендрехт [4] в 1904 г. высказал предположение, что молекулы субстрата поглощают испускаемое ферментом излучение, вследствие чего активируются и приобретают способность реагировать. Большинство исследователей считают, что для проявления каталитической активности необходимо образование комплекса фермента с субстратом. Исторически представление о соединении фермента и субстрата развилось в связи с попытками объяснить высокую стереохимическую специфичность ферментов по отношению к соответствующим субстратам. [26]
Во многих случаях коферментами являются витамины. В состав дегидрогеназ часто входит рибофлавин ( витамин 62), в состав аминотрансфераз - пиридоксальфосфат. Функцию простетических групп в молекуле ферментов иногда могут выполнять комплексы, содержащие ионы металлов. Считают, что металлы при соединении фермента с субстратом сближают последний с каталитическим центром фермента, обеспечивая начало реакции, или же непосредственно участвуют в процессе переноса электронов. Известно по меньшей мере 15 ионов металлов, в том числе микроэлементов, активирующих ферменты. [27]
Низкий молекулярный вес многих ферментов, их устойчивость к нагреванию и ясно выраженная способность к кристаллизации указывают на то, что белки с ферментными свойствами состоят из единиц с очень жесткой внутренней структурой, которые не обладают склонностью к образованию больших агрегатов. Жесткость внутренней структуры, возможно, обусловлена наличием многочисленных поперечных связей между пептидными цепями. Так как каждая гидроксильная группа способна образовывать водородную связь, то наличие этих аминокислот увеличивает возможность образования поперечных связей. Наличие в белковой молекуле большого числа гидроксильных групп обусловливает также возникновение значительного межмолекулярного притяжения и тем самым может облегчать как соединение фермента с субстратом, так и изменение присоединенной молекулы субстрата. [28]
Необходимость учитывать детали химического строения субстрата при его взаимодействии с ферментом привела к попыткам представить себе фермент-субстратные соединения, образованные посредством химической связи. Это допущение легло в основу новой теории, получившей название теории деформации. Эйрингом), считалось, что при двухточечном соединении фермента с субстратом точки соединения располагаются несколько дальше друг от друга, чем соответствующие им части молекулы субстрата в свободном состоянии. [29]