химический каталог




Биоорганическая химия ферментативного катализа

Автор М.Бендер, Р.Бергерон, М.Комияма

пептидазы и в механизмах декарбоксилирования под действием металлозависимых ферментов и ферментов, действующих через основание Шиффа, является отражением различия в восприимчивости карбонилсодержащих соединений к кислотному и основному катализу. Нуклеофильные и основные свойства боковых цепей белковой молекулы вполне достаточны для проявления ферментом каталитической активности, тогда как ионы металлов являются гораздо более эффективными кислотными катализаторами по сравнению с протонами, о чем убедительно свидетельствует пример металлоферментов. Другая причина широкой распространенности металлоферментов связана, вероятно, с полидентатным характером комплексов металлов. Строго определенное пространственное расположение нескольких реагентов внутри одного и того же комплекса позволяет легко оптимизировать действие эффектов сближения и ориентации.

6.6. Ферментативный перенос протона: металлоферменты

Протекание большого числа ферментативных реакций невозможно в отсутствие ионов металлов, активно участвующих в каталитическом процессе. Природа ионов металлов, необходимых для проявления ферментативной активности, варьируется в широких пределах — от ионов щелочных металлов Na+ и К+ и двухзарядных ионов Са2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+, Cu2+, Co124" и Ni2+ до редко встречающихся многозарядных ионов ванадия и молибдена. Ионы металлов могут выполнять чисто структурные функции, однако чаще они прочно связаны с активным центром, принимая непосредственное участие в каталитической реакции. В этом случае роль иона металла может сводиться к стереоспецифическому образованию комплекса с молекулой субстрата, например с ее фосфатной группой. При катализе окислительно-восстановительными ферментами ион металла выступает в качестве переносчика электронов, осуществляя обратимый переход между двумя состояниями окисления.

Однако чаще всего непосредственно участвующий в ферментативной реакции ион металла выполняет, как и в обычных органических реакциях, роль кислоты Льюиса, которая действует аналогично протону, но с большей эффективностью (т. е. является суперкислотой, см. гл. 9). В таких реакциях всегда наблюдается одновременный перенос протона между ферментом и субстратом, поэтому в некотором смысле их можно рассматривать как катализируемый ионами металла ферментативный перенос протона. В качестве примера рассмотрим механизм реакции, катализируемой карбоксипептидазой.

Карбоксипептидаза — это металлофермент, содержащий один атом цинка на молекулу белка. Карбоксипептидаза катализирует гидролиз С-концевой пептидной связи в белках и олигопеп-тидах и сложных эфиров а-оксикислот. Кинетический изотопный эффект растворителя равен 2 при гидролизе сложноэфир-ного субстрата О-(гранс-циннамоил)-ь-р-фениллактата и всего лишь 1,33±0,15 при гидролизе пептида N- (N-бензоилглицил)-L-фенилаланината [11]. По данным рентгеноструктурного анализа карбоксипептидаза представляет собой глобулярный белок, в котором содержится один атом цинка, координированный двумя остатками гистидина. Кроме того, в состав активного центра входят карбоксильная (Glu-270), фенольная (Туг-248) и гуанидиновая (Arg-145) группы. Последняя образует ионную связь со свободной карбоксильной группой субстрата. Простейший механизм, согласующийся со всеми имеющимися к настоящему времени структурными и кинетическими данными, представлен на рис. 6.5 [11, 12].

Реакция протекает через промежуточный ацилангидрид с одновременным отщеплением концевой карбоновой кислоты. На второй стадии происходит быстрая реакция ацилангидрида с водой. Возможно, что фенольная группа Туг-248 на стадии деаци-лирования действует как общее основание, отрывая протон от молекулы воды, а на первой стадии — даже как общая кислота, отдавая протон уходящей группе. Возможен также альтернатив(GLU-270) (ARG-145)

R2-CO 0-CHR,-C02Комплекс Михаилuca TL

) i t i

CRJ-O-CHR^CCV

C + (NH2)2 + HO CHR, CO,"

CRZ TI'H«°

E + RJC02~

Рис. 6.5. Механизм действия карбоксипептидазы [1].

ный механизм, в котором функцию общего основания выполняет остаток Glu-270 [13]. Точные экспериментальные доказательства того или другого механизма в настоящее время отсутствуют. Ясно, однако, что роль иона металла сводится к тому, что он, действуя как общая кислота, обеспечивает поляризацию карбонильной группы и одновременно вносит вклад в обеспечение жесткой ориентации пептидной или сложноэфирной связи, которая требуется для образования показанного на схеме тетраэдрического промежуточного соединения. Необходимость поляризации обусловлена тем, что атакующий карбоксилат-ион является слабым нуклеофилом. Ион металла, по-видимому, не принимает непосредственного участия в переносе протона и не взаимодействует с другими участвующими в реакции донорами или акцепторами протона.

Более подробно металлоферменты рассмотрены в гл. 9.

6.7. Ферментативный перенос протона:

рацемаза миндальной кислоты

Насколько можно судить по имеющимся к настоящему времени данным, катализ рацемазой миндальной кислоты осуществляется по простейшему ферментативному м

страница 56
< 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
концерт дистурбед в москве
av-15551
байкер за рулем наклейка купить в москве
сетка кладочная гост 23279 85

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
(22.01.2017)