Cтраница 3
Активная форма зависит от каталитических особенностей конкретного активного центра. Таким образом, ингибирование катализируется самим ферментом. Однако оба типа ингибирования позволяют вводить метку и идентифицировать группы активного центра и функциональные группы ферментов. [31]
До недавнего времени считалось, что обязательным компонентом всех ферментов являются белки. Был накоплен огромный материал, свидетельствующий, что именно белки способны опознавать определенные субстраты, обеспечивая тем самым высокую специфичность биологического катализа. Кроме того, многочисленные данные демонстрировали, что белки обеспечивают оптимальную ориентацию субстратов относительно функциональных групп фермента, осуществляющих химическое превращение. Этими группами в случае кислотного, основного и нуклеофильного катализа чаще всего являются группы, входящие в состав белка. В случае электрофильного и окислительно-восстановительного катализа в химическом превращении, как правило, участвуют специальные кофакторы - ионы металла или сложные органические молекулы. Но в этом случае белковая часть фермента организует работу кофактора так, чтобы обеспечивалась свойственная ферменту специфичность и одновременно с высокой эффективностью реализовался каталитический потенциал кофактора. Интерес к этой группе ферментов резко усилился в связи с разработкой методов молекулярной селекции нуклеиновых кислот, позволившей, в частности, начать направленное конструирование рибозимов с разнообразными типами каталитической активности. [32]
В первой части книги было указано, что в нашем распоряжении имеется уже достаточная теоретическая база для объяснения механизмов ферментативного катализа. Во второй части были изложены общие подходы к анализу индивидуальных стадий ферментативных процессов. Теперь мы должны найти методы, которые позволили бы определять константы скоростей индивидуальных стадий и идентифицировать функциональные группы ферментов, участвующие в катализе. [33]
Главной целью при изучении механизма любой реакции является выяснение структуры переходного состояния и природы промежуточных продуктов. В случае ферментативных реакций для определения структуры переходного состояния необходимо не только знакомство с геометрией молекулы субстрата, но также и знание трехмерной конформации фермента. Характерные для ферментативных реакций специфичность и высокая каталитическая эффективность определяются тем, что в данном каталитическом процессе участвует несколько функциональных групп фермента. В силу этого обстоятельства, а также из-за крайней сложности таких больших молекул, какими являются молекулы белка, точное определение структуры переходного состояния для ферментативных реакций представляется исключительно трудным. [34]
Очевидно, что ион металла может принимать электроны. В соответствии с этим можно ожидать, что приближение субстрата к иону металла, будь это свободный ион ( в действительности координированный с молекулами растворителя) или ион, координированный с функциональными группами фермента, приведет к смещению электронов в молекуле субстрата, которое качественно можно предсказать. [35]
Сайзер [53] пришел к заключению, согласно которому добавление февилизоцианата к химотрипшну в количестве 0 5 мг на 1 мг вызывает относительно слабое инак-гивирование этого фермента и, следовательно, первичные аминогруппы не имеют существенного значения для проявления его активности. Однако если прибавить десятикратное количество реагента, то происходит быстрое инактивирование. Это говорит о необходимости определения природы и числа функциональных групп ферментов, реагирующих с неспецифическим замещающим агентом. [36]
Третичная структура фермента карбоксипептидазы была определена методом дифракции рентгеновских лучей. Этим же методом был исследован препарат фермента, кристаллизованный вместе с аналогом субстрата, связанным с его активным центром. С помощью такого исследования можно однозначно идентифицировать функциональные группы фермента, принимающие участие в катализе; это значит, что в конце концов мы сможем понять, почему ферменты являются самыми эффективными из всех известных катализаторов. [37]