химический каталог




Биоорганическая химия ферментативного катализа

Автор М.Бендер, Р.Бергерон, М.Комияма

S.-W., J. Am. Chem. Soc, 95, 4805 (1953).

29. Дженкс В. Катализ в химии и энзимологии. — М.: Мир, 1972.

30. Zucker L., Hammeti L. P., J. Am. Chem. Soc, 61, 2785 (1939).

31. Hammeti L. P., Physical Organic Chemistry, McGraw-Hill, New York, 1940.

6

ОБЩИЙ КИСЛОТНО-ОСНОВНОЙ КАТАЛИЗ: ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ РЕАКЦИИ

6.1. Общие кислоты и основания в молекулах ферментов

Эффективность образования ковалентных связей между ферментами и субстратами намного выше, чем в случае неферментативных реакций, поэтому приходится заключить, что принимающие участие в реакции нуклеофилы или электрофилы (или и те и другие) каким-то образом активированы. Было установлено, что активация достигается посредством многочисленных функциональных групп, способных выступать в роли общих кислот и оснований. Эти группы, общие для всех ферментов, перечислены в табл. 6.1.

Как и в случае внутримолекулярных реакций, эффективная концентрация этих кислот (оснований) намного выше той, которая может быть достигнута при использовании аналогичных катализаторов, действующих межмолекулярно. Кроме того, при протекании реакции в активном центре фермента дополнительный выигрыш обеспечивается благодаря правильной ориентации реагирующих групп. Общее ускорение реакции достигается за счет как высокой эффективной концентрации общих кислот и оснований, так и правильной ориентации. Первым указанием на важную роль переноса протона в ферментативном катализе явился тот факт, что зависимость скорости большинства ферментативных реакций от рН описывается сравнительно простыми сигмоидными или колоколообразными кривыми. Отсюда следует, что для осуществления ферментативной реакции требуется небольшое число кислотных (основных) групп, находящихся в определенном состоянии ионизации. Действительно, проведенные позже исследования показали, что во многих случаях эти группы, которые обычно удается идентифицировать на основании найденных из рН-зависимости константы скорости значений рКа> на лимитирующей стадии каталитической реакции выступают в роли доноров или акцепторов протона (табл. 6.1). В биологических системах ферментативные реакции почти всегда протекают в среде с близкими к нейтральному значениями рН, когда концентрации ионов гидроксония и гидроксида минимальны. Неудивительно поэтому, что ферменты столь широко используют механизмы общего кислотно-основного катализа.

6.2. Общий кислотно-основной катализ

нуклеофильными группами ферментов

То обстоятельство, что среда протекания ферментативных реакций характеризуется почти нейтральным значением рН, накладывает жесткие ограничения на величину рКа кислотных (основных) групп, способных выступать в роли эффективных общих кислотных (общих основных) катализаторов. Этот вывод является прямым следствием обратной взаимосвязи между эффективностью катализатора и его способностью к ионизации. Ниже приводится доказательство существования такой взаимосвязи для общего основного катализа [1]. В случае общего кислотного катализа ход рассуждений аналогичен. Для констант скорости реакций, протекающих по механизму общего основного катализа k%, справедливо следующее соотношение (уравнение Бренстеда — Педерсена)* (гл. 5):

(6.1)

или

где 0<р<1.

* Ограничения приводимых здесь уравнений рассмотрены в гл. 5.

Значение рКа катализатора определяет также степень его ионизации и, следовательно, концентрацию каталитически активной формы [А~] в соответствии с уравнением

[ ]~ [н3о+] (6*2)

Следовательно, наблюдаемую зависимую от рН каталитическую константу (/гНабл = &в[А-]) при данной концентрации катализатора и при любом рН можно выразить следующим образом:

hgkB^ = A+\og[HA]0^+№Ka-log( I+E^p) (6.3)

или

^набл = [НА]оёщ r°H Q+i t6-4)

При любых заданных рН и |3 существует только одно значение Ка (равное /Смаке), при котором ^набл достигает максимальной величины. Для определения /Смаке выражение (6.4) нужно продифференцировать по Ка и решить полученное уравнение относительно Ка при условии, что dk^tafdKa = О- В результате получим

Ямакс=[Н30+]^=г^- ДЛЯ 0<1 (6.5)

Из уравнения (6.5) следует, что оптимальные условия для общего основного катализа создаются в том случае, когда рКа катализатора имеет величину, максимально близкую к рН реакционной среды. Эти рассуждения имеют силу для значений 0,2<[frРис. 6.1 иллюстрирует тот факт, что эффективность катализа становится максимальной при р/Са^рН. Представленные на этом рисунке теоретические кривые зависимости \ogkn^n от р/Са получены с помощью уравнения (6.3) при рН 7 и А = —3. При изменении параметра [3 в интервале от 0,3 до 0,7 отклонение р/Смакс от вертикальной линии, соответствующей р/Са = рН, не превышает 0,5 единицы р/С в обе стороны.

На основании проведенного анализа можно заключить, что в силу нейтральности реакционной среды в биологических системах общий кислотно-основной катализ в ферментативных реакциях может осуществляться только теми аминокислотными остатками, у которых значения рКа боковых

страница 52
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127

Скачать книгу "Биоорганическая химия ферментативного катализа" (2.87Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
рамки со шторками на гос номера владивосток
брюки спортивные (парадные) в оренбурге купить
зеркала дешево
Кликните на ссылку, закажите еще выгодней по промокоду "Галактика" - C-HM HM FLAT ETH-75 в Москве и с доставкой по регионам.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)