Cтраница 2
По теории индуцированного соответствия, выдвинутой Кошландом [9, 10], каталитические группы активного центра свободного фермента не находятся в том положении, в котором они осуществляют эффективный катализ. [16]
Это, вероятно, лишь совпадение, что в случае металлов платиновой и палладиевой триад как геометрические, так и электронные факторы наиболее благоприятны для эффективного катализа. Хотя платина и палладий наиболее часто употребляются при гидрировании и дегидрировании, необходимо отметить, что родий, по-видимому, обладает лучшими характеристиками [281] и может быть успешно использован в тех случаях, когда другие металлы уже не действуют. [17]
Этот особый вид активности мочевины и аммиака, которые неэффективны при разложении и синтезе мочевины ( ki и ki), объясняется тем, что действие аминов на изоцианаты подвержено, как мы это видели, особо эффективному катализу со стороны спиртов, причем действие спиртов на изоцианаты особенно чувствительно к катализу аминами. [18]
Показано, что при использовании водной мембранной системы, разделяющей две органические фазы, нельзя осуществить транспортирование из одной органической фазы в другую с помощью водонерастворимых четвертичных ониевых солей, таких, как гексадецилтрибутилфосфонийбромид, хотя он является эффективным межфазным катализатором. Это, по-видимому, обусловлено тем, что для эффективного катализа нет необходимости в глубоком проникновении четвертичной ониевой соли в водную фазу. [19]
Наилучшие примеры общего кислотно-основного гидролиза найдены при изучении внутримолекулярного катализа. Необычным признаком этих процессов наряду с необходимостью предпочтительной конфигурации взаимодействующих групп является то, что наиболее эффективный катализ обусловлен наличием соседних группировок ( таких как карбоксильные и ионы имидазолия), которые выступают в качестве донора протона, и в качестве нуклео-ф ила. Необходимость протона связана как с низкой реакционно-способностью амидного карбонила к нуклеофильной атаке, так. Таким образом, здесь речь идет о внутримолекулярном общем кислотном катализе в противоположность внутримолекулярному нуклеофильному катализу, который обычно наблюдается при гидролизе сложных эфиров. Одним из наиболее ярких примеров является тот факт, что полуамид фталевой кислоты гидролизуется в 106 - 106 раз быстрее, чем бензамид. Зависимость скорости реакции от рН однозначно указывает на участие неионизованного остатка карбоновой кислоты. В этом случае, испольуя производное полуамида диизопропилмалеиновой и аспарагиновой кислот, были получены кривые зависимости скорости от рН и скорости реакции, аналогичные пепсину. [20]
Имеются данные о том, что имида-зольное кольцо гистидииового остатка некоторых гидролитических ферментов ответственно за их протеолитическую активность. В связи с этим было найдено [ 8 91, что И. Эффективный катализ осуществляется лишь непротонированными молекулами И. [21]
Имеются данные о том, что имида-зольное кольцо гистидииового остатка некоторых гидролитических ферментов ответственно за их протеолитическую активность. В связи с этим было найдено [ 8 91, что И. Эффективный катализ осуществляется лишь непротонированными молекулами И. [22]
Предложена теория каталитической активности комплексов переходных металлов. Каталитическая активность определяется энергиями возбужденных состояний катализатора, которые имеют определенный спин и пространственную симметрию. Показано, что для эффективного катализа запрещенной по симметрии реакции изомеризация необходимо: I) наличие яизколэжащего возбужденного состояния катализатора со спином, отличающимся на единицу от спина основного состояния; 2) наличие достаточного числа состояний окисленной и восстановленной форм катализатора. Объяснено экспериментально наблюдаемое различие каталитической активности порфиринатов w, Ft, Мл в реакции изомеризации квадрициклана в норборнадиен. [23]
Катализ имидазолом обязан сочетанию свойств хорошего нуклеофила и лабильного промежуточного продукта. Таким образом, вновь выполняются условия эффективного катализа нуклеофилом - высокая активность катализатора и лабильность промежуточного продукта. [24]
Разработаны научно обоснованные методы синтеза оптически активных спиртов и эфиров с использованием созданных биокатализаторов. Определены оптимальные параметры выращивания биомассы, найдены условия, в которых биокатализаторы проявляют наивысшую активность. Впервые предложен метод использования внутриклеточных ферментов для осуществления эффективного катализа реакций парциального ацилирования спиртов в неводных средах путем обезвоживания клеток ацетоном. Доказана повышенная стабильность и возможность многократного использования разработанных биокатализаторов. [25]
В этом механизме движущей силой такого конформационного изменения является энергия связывания молекулы активатора. Необходимо, чтобы активатор связывался только с комплексом ES по принудительному, упорядоченному механизму. В данном случае не наблюдается противоречия с принципом микроскопической обратимости, однако эффективный катализ реакции в обратном направлении по механизму осцилляции требовал бы другого активатора, который должен индуцировать другое конформационное изменение. [26]
Возможно, каталитическая активность фермента отражает тонкий баланс между этими двумя экстремальными случаями. Свободный промежуточный ион карбония должен был бы иметь слишком высокую энергию, и это ограничивало бы протекание катализируемой реакции с необходимой скоростью, в то время как образование полной ковалентной связи с карбоксильной группой приводило бы к образованию промежуточного соединения, слишком стабильного, чтобы претерпевать быстрый завершающий гидролиз. Регулируя с высокой точностью расстояние и ориентацию между этой карбоксилатной группой и связанным субстратом, фермент реализует сразу две цели - ставит в тупик любого ученого, который хотел бы разложить механизмы всех реакций по четким категориям и достигает строгого баланса между активацией и стабилизацией, который необходим для эффективного катализа. [27]
Сведения о величинах теплот адсорбции реагирующих веществ, продуктов реакции и промежуточных продуктов гетерогенной каталитической реакции позволяют выяснить природу активности катализатора. Если для данных веществ значения теплот адсорбции Q ( - АН) очень велики, то ясно, что каталитическое превращение будет полностью подавлено, потому что эти вещества слишком прочно удерживаются поверхностью. С другой стороны, если Q очень мало, то рассматриваемые вещества, возможно, не будут адсорбироваться на поверхности катализатора на время, достаточное чтобы облегчить каталитическую реакцию ( см. разд. Очевидно, необходимым условием эффективного катализа является такое положение, когда теплота адсорбции не слишком велика, чтобы затруднять десорбцию, и не слишком мала, чтобы препятствовать молекулярным перестройкам в адсорбированной фазе. Следовательно, очень важно знать величину теплоты адсорбции. [28]
Тиализильная пептидная связь, получающаяся в результате восстановления дисульфидных связей и S-аминоэтилирования образовавшегося остатка цистеина, также расщепляется трипсином ( см разд. Природа R имеет второстепенное значение, хотя связи Arg-Pro и Lys-Pro не разрываются. Известны и многие другие протеиназы, которые по своей специфичности напоминают трипсин. Например, известно, что тромбин разрывает участки Arg-Gly и Arg-Ser в фибриногене - одном из своих природных субстратов, однако для эффективного катализа необходима еще и связь фермента со вторым участком молекулы субстрата. Поэтому тромбин находит лишь ограниченное применение при расщеплении пептидных связей с целью изучения последовательности, хотя в случае секретина он разрывает связь Arg-Asp, в то время как три связи Arg-Leu остаются незатронутыми. Действие трипсина можно ограничить так, чтобы он разрывал либо по остаткам аргинина, либо по остаткам лизина. [29]
Все данные, обсуждавшиеся в этом и предыдущем разделах, с очевидностью показывают, что процессы связывания и катализа взаимозависимы сложным образом. Например, утверждение, что-наилучшими субстратами являются наиболее прочно связывающиеся соединения, неверно. Трисахарид очень хорошо связывается лизоцимом, производные / - аминокислот - химотрипсином, однако оба они субстратами не являются; первый из них связывается не в том месте, а вторые - не в той ориентации. Более того, индуцируемое при связывании напряжение в молекуле субстрата может повышать скорость каталитической реакции, понижая в то же время эффективность связывания. Последнее может иметь место из-за невыгодных взаимодействий между ферментом и субстратом в основном состоянии, снимающихся, как в случае лизоцима, в переходном состоянии. Другой причиной этого явления может быть действительное хорошее положительное связывание переходного состояния. Только последняя ситуация непременно приводит к более эффективному катализу [140], хотя при правильных условиях обе приводят к одинаковому результату. [30]