Cтраница 2
В химическом аспекте проблемы получается качественная картина взаимодействий, выявляется поведение функциональных групп фермента и кофакторов. Однако химический аспект недостаточен для построения количественной теории. Рассмотрение взаимодействий в активном центре показывает, что энергия активации должна быть понижена по сравнению с конгруэнтной реакцией, но неизвестно, на какую величину. Достаточно ли этих взаимодействий для количественного объяснения активности ферментов. [16]
Эти немногие примеры показывают, что при образовании ФСК существенна точная взаимная ориентация функциональных групп фермента и субстрата или модификатора. Будучи по-строен из L-аминокислотных остатков, активный центр стерео-специфичен. С помощью меченых атомов установлено, что реакции молекул типа СААВВ происходят на поверхности фермента асимметрично. [17]
Строгая специфичность действия ферментов обусловливается структурным соответствием между пространственной конфигурацией молекул субстрата с несколькими функциональными группами фермента. [18]
Установлено внедрение лиганда в полость, существующую в глобуле лизоцима, и выявлены контакты между функциональными группами фермента и лиганда. На рис. 6.10 показана структура комплекса лизоцима с p - N-ацетальглюкозамином. [19]
Рассмотрение действия алкогольдегидрогеназы показывает, что при образовании промежуточного соединения фермент-субстрат не одна, а несколько функциональных групп фермента вступают во взаимодействие с соответствующими группами молекулы субстрата. Некоторые пары взаимодействующих групп непосредственно участвуют в реакции, катализируемой ферментом. Остальные группы служат в основном для ориентированного, относительно стабильного прикрепления молекулы субстрата к поверхности фермента. Связи этих групп влияют существенным образом на эффективность каталитической реакции, специфически повышая реакционную способность промежуточного комплекса разными путями, например изменением электронной структуры молекулы субстрата или деформацией валентных связей между атомами этой молекулы. [20]
Некоторые удобные формы графического представления зависимости Кт, V и V / Km от рН, необходимые для идентификации каталитически важных функциональных групп ферментов, будут рассмотрены в гл. [21]
Химия выявляет поведение функциональных групп фермента и кофакторов. Однако этого недостаточно для количественного объяснения ферментативной активности, характеризуемой понижением энергии активации. Для ферментативного катализа необходима вся белковая глобула. [22]
В последнее время стало ясно, что монофункциональные реагенты лучше всего использовать совместно с бифункциональными, так как результаты таких исследований дают возможность оценить расстояние между участвующими в катализе функциональными группами глобулярной структуры фермента. Так, конкурентный ингибитор, взаимодействующий с одной из функциональных групп фермента, может ослабить действие даже необратимого реагента, специфичного в отношении другой групг / ировки, если эти две группировки находятся в активном центре. Если эти два вида реакционноспособ-ности могут быть совмещены в одной молекуле, то исследование влияния такого бифункционального реагента на активность фермента может помочь в оценке расстояния между группировками. При этих условиях наличие обратимого компонента может не ослабить, а усилить действие необратимого компонента. [23]
Различают обратимое и необратимое ингибиро-вание. Если ингибитор вызывает стойкие изменения пространственной третичной структуры молекулы фермента или модификацию функциональных групп фермента, то такой тип ингибирования называется необратимым. Чаще, однако, имеет место обратимое ингибирование, поддающееся количественному изучению на основе уравнения Михаэлиса-Ментен. Обратимое ингибирование в свою очередь разделяют на конкурентное и неконкурентное в зависимости от того, удается или не удается преодолеть торможение ферментативной реакции путем увеличения концентрации субстрата. [24]
Ранее упоминалось, что высокая эффективна внутримолекулярных групп - одна из основных причин ности ферментативного катализа. Таким образом, функция фермента прежде всего заключается в сближении субстрата с функциональными группами фермента путем связывания с активным центром. При этом происходит изменение энтропии системы. Отсюда следует, что различие при катализе внутримолекулярной реакции и межмолекулярной определяется энтропийным эффектом. При межмолекулярной реакции происходит соединение двух или большего числа молекул в одну, что вызывает увеличение упорядоченности и, следовательно, уменьшение энтропии. [25]
Таким образом, для осуществления катализа необходимо, чтобы между субстратом и катализатором возникали достаточно сильные связи, чтобы могла произойти заметная поляризация, или отток электронного облака от основной связи А-В. В ряде случаев причиной этого является образование ковалентных связей между субстратом и некоторыми функциональными группами фермента. [26]
Преимущество метода автоматической регистрации изменения рН в ходе реакции состоит в том, что он дает прямо кинетическую кривую хода процесса. При этом по желанию может быть избран любой интервал изменения рН, в котором изменение ионизации функциональных групп фермента не сказывается на его активности. Опыт показывает, что этот интервал может быть достаточно узким - в пределах 0 1 - 0 2 ед. Точно так же по желанию исследователя может быть избрано любое начальное значение рН, при котором измеряется кинетика реакции. Наконец самый метод позволяет осуществить проверку, влияет ли небольшое изменение рН в ходе реакции на активность фермента. [27]
Специфическим связыванием обладают представители нескольких классов соединений, среди которых важнейшая роль принадлежит антибиотикам. Антибиотики при относительно низких концентрациях способны проникать внутрь клетки и подавлять или блокировать действие одной или нескольких функциональных групп ферментов клетки. Это и приводит, в конечном счете, к гибели клетки. [28]
Подвижный мостик присоединен к функциональной группе на полимерном геле. Длина мостика - важный параметр, так как свободный конец должен быть способен образовать ковалентную связь с функциональной группой фермента, не влияя на ферментативную активность. В отличие от широко распространенного метода аффинной хроматографии в данном случае фермент, а не субстрат ковалентно сшит с твердым носителем. [29]
С помощью такого исследования можно однозначно идентифицировать функциональные группы фермента, принимающие участие в катализе; это значит, чго в конце концов мы сможем понять, почему ферменты являются самыми эффективными из всех известных катализаторов. [30]