Cтраница 2
Арсенат заменяет во многих реакциях фосфат, но продукт реакции легко гидролизуется и благодаря этому нарушается ход последующих реакций. Тяжелые металлы связываются с сильными комплексообразователями ( например, этилендиамин-тетрауксусной кислотой), и последние могут служить ядами для металлсодержащих ферментов. Наоборот, тяжелые металлы - свинец, кадмий, ртуть, уран - являются сильными ферментными ядами в том случае, когда в состав активного центра входят кислотные группы - SH и - СООН или группы, способные связать ионы координационными связями. Подобный случай мы имеем в случае гидролитических ферментов: эстераз и протеаз. [16]
С другой стороны, биохимическая эволюция связана с подбором таких ионов металлов, которые были бы наилучшими активаторами органических катализаторов. В самом грубом приближгнии можно считать, что металлсодержащие ферменты появились в результате отбора и усовершенствования лигандов, активирующих ионы металлов, тогда как металлсодержащие ферменты группы б) скорее являются результатом отбора ионов металлов, активирующих органический катализатор. [17]
Комплексы, образованные координационными соединениями ионов различных металлов, хорошо изучены и широко используются. В полимерах роль лигандов выполняют боковые цепи. Особый интерес к соединениям такого типа обусловлен тем, что комплексами металлов являются многие распространенные биополимеры, такие, как металлсодержащие ферменты. Поскольку синтез, структура и характеристики таких соединений подробно описаны в специальной литературе, приведем лишь два примера, иллюстрирующие их чисто каталитическое воздействие. [18]
Из металлов, обычно встречающихся в биологических системах, карбоксипептидаза наиболее сильно связывает цинк и, по-видимому, именно поэтому относится к классу цинксодержащих ферментов. Концентрация ионов цинка особенно велика в поджелудочной железе, где происходит синтез карбоксипептидазы. Исходя из сравнительно высокой константы стабильности связи цинка с сульфгидрид-ной группой, можно ожидать, что цинк связан с серой и в других цинксодержащих белках; судя по всему, это так и есть. Замещение иона цинка в карбоксипептидазе на ион другого двухвалентного металла часто дает активный металлсодержащий фермент, активность которого иногда превосходит активность нативного, цинксодержащего фермента. [19]
Основным механизмом фунгитоксичности химических веществ является инактивация ферментов. Некоторые фунгициды или продукты их разложения вступают в реакции с металлами, являющимися катализаторами физи-олого-биохимических процессов, протекающих в клетках, образуя устойчивые комплексы или соли. Такими веществами являются сероводород, окись углерода, цианиды, азиды, тиолы, дитиокарбаматы и некоторые другие. Помимо этого, активность ряда ферментов снижается, если произойдет замещение активного металла ферментного комплекса, например магния, такими тяжелыми металлами, как медь и ртуть. В то же время цианиды не только подавляют активность фермента при помощи реакции с активными металлами, но и взаимодействуют с карбоксильной группой фермента, кофермента и другими жизненно важными компонентами клетки. Тиолы действуют как восстановители и алкилирующие вещества. Классическим примером подавления металлсодержащих ферментов путем взаимодействия с металлом является действие 8-оксихинолина, который образует с металлом фермента клешневидные комплексы. [20]