химический каталог




Биоорганическая химия ферментативного катализа

Автор М.Бендер, Р.Бергерон, М.Комияма

функциональных групп лежат в интервале от 4 до 10. Действительно, было установлено, что в роли групп, ответственных за общий кислотно-основной катализ, в молекулах ферментов наиболее часто выступают остаток гистидина и Карбоксильные группы аспарагиновой и глутаминовой кислот. В некоторых ферментах, таких, как ацетоацетатдекарбоксилаза, общий кислотно-основной катализ осуществляется е-аминогруппой лизина. Однако в этих случаях рДа каталитически активной аминогруппы составляет примерно

7 вместо ожидаемого значения 10,8, что обусловлено, по-видимому, эффектами микроокружения.

Из сказанного следует, что ферменты, действующие в кислой среде (например, кислые про-теазы), в качестве общих кислотно-основных ката-лизаторов должны использовать функциональные группы со значениями рКп, лежащими в кислотной области. Действительно, было установлено, что в таких ферментах катализ осуществляется за счет карбоксильных и имидазольных групп, значения рКа которых несколько ниже, чем обычно наблюдаемые.

Нейтральность реакционной среды и величина рКа кислоты, сопряженной с каталитически активным основанием, накладывают определенные ограничения и на природу нуклеофила. В настоящее время не существует теории, связы-рающей реакционную способность нуклеофила с его эффективностью в роли общего основания. Однако точно установлено, что увеличение реакционной способности нуклеофила (ni) делает нуклеофильную реакцию менее восприимчивой к общему основному катализу (рг). Этот факт математически выражается следующим образом:

пропорциональна (6.7)

Я|С = р„—р, (6.6)

где С и р0 — коистаиты [2].

С другой стороны, величина m примерно $KN протонированного нуклеофила:

Щ = Y?KN

хотя коэффициент пропорциональности у уменьшается с ростом PKN- Анализируя уравнения (6.3), (6.6) и (6.7), можно заключить, что для данного электрофильного субстрата и одного и того же общего основного катализатора возрастание pKN нуклеофила должно вначале приводить к увеличению скорости реакции. Однако при дальнейшем увеличении p/Cjv эффективность общего основного катализа начинает падать вследствие уменьшения и у. Следовательно, для данной пары субстрат — общее основание должно существовать некоторое значение p/Gv> при котором скорость реакции максимальна.

Экспериментальным путем было установлено, что в молекулах сериновых протеаз, работающих при рН 7—8, в роли общего основного катализатора выступает имидазол с рКа 7. Гидр-оксильная группа серина имеет p/Cjv 12,5, откуда АрКа = рКа {акцептор) — рКа (донор) =—5,5 единицы рН. В случае кислых сульфгидрильных протеаз {рКы 8,5) общее основание имеет рКа 3,5, так что и здесь АрКа = —5 единиц рН. Очевидно, разность АрКа =—5 является оптимальной для достижения максимальных скоростей общего основного ферментативного гидролиза амидов. Природа уходящей группы субстрата не имеет большого значения при выборе конкретной пары нуклеофил — общее основание. Об этом свидетельствует тот факт, что сериновые протеазы эффективно катализируют гидролиз ацильных производных с самыми различными уходящими группами.

Проведенный анализ роли кислотности нуклеофильных и кислотно-основных каталитических групп, имеющихся в молекулах ферментов, позволяет заключить, что для осуществления ферментативного катализа реакций данного типа пригодны не все кислотные функциональные группы белка. Для каждого интервала рН выбор ограничен примерно двумя различными аминокислотными боковыми группами. В связи с этим набор механизмов, с помощью которых ферменты какого-либо класса катализируют однотипные реакции, весьма узок. Подробно останавливаясь на этой стороне взаимосвязи структуры и функции в ферментативных реакциях, мы не ставили себе целью продемонстрировать предсказательную силу логических рассуждений вообще, а стремились подчеркнуть важнейшую роль кислотно-основного катализа в ферментативных процессах по сравнению с другими аспектами переноса протона, которые обычно имеют второстепенное значение [3—51.

Анализируя механизмы самых разнообразных реакций, катализируемых ферментами, можно заметить, что им присущи практически все те разновидности протонного переноса, которые-встречаются в органических реакциях. Перенос протона может происходить с участием атомов кислорода, азота, серы и углерода; он может представлять собой простую кислотно-основную* реакцию (как в случае эпимераз) или сопровождаться процессами образования и разрыва связи или электронного переноса. Доноры и акцепторы протонов могут быть ковалентно связаны с пептидным остовом фермента, а также с молекулами субстрата или кофактора. Наконец, ферментативный перенос может осуществляться с участием гидрид-ионов или нейтральных атомов водорода.

Мы не будем пытаться дать здесь исчерпывающий обзор всех, возможных вариантов ферментативного переноса протона, которых существует множество, а рассмотрим несколько хорошо изученных механизмов, включающих прототропные реакции различных типов. Основное внимание будет уделено ферментативному гидролизу амидов и сложных эфиров, поскольку в настоящее

страница 53
< 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
цветные линзы polymacon
декоративные ручки для мебели под кожу
Купить коттедж в Барвихе без отделки
http://taxiru.ru/shashechki-30-sm/

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
(22.11.2017)