химический каталог




Принципы структурной организации белков

Автор Г.Шульц, Р.Ширмер

в.

Свободная энергия связывания субстрата расходуется на катализ и на обеспечение специфичности. Начиная с химотрипсина, возникла традиция раздельного рассмотрения специфических связывающих взаимодействий между субстратом и ферментом (разд. 10.2) и собственно каталитического процесса, который описывается в терминах химических «модельных» реакций (см. ниже).

Как было отмечено Дженксом [631J, используя концепцию «утилизации», можно согласовать оба основных аспекта действия фермента. Невалентное взаимодействие специфичного субстрата с активным центром фермента количественно выражается свободной энергией связывания («связывающей энергией»). Так называемая собственная свободная энергия для большинства пар фермент — субстрат имеет порядок 10 -т- 20 ккал/моль. Однако большая часть этой энергии расходуется на каталитический процесс; катализ осуществляется за счет связывающих сил, которые могут быть удалены от каталитического центра. Наблюдаемая связывающая энергия пар фермент — субстрат представляет собой лишь ту часть, которая остается после такой утилизации; она составляет приблизительно от 5 до 7 ккал/моль. Связывающие силы могут также расходоваться на обеслечение механизма индуцированного соответствия (разд. 10.4) или л а непродуктивное связывание (разд. Ю.2); оба этих механизма увеличивают специфичность действия фермента.

Каталитический механизм химотрипсина

Каталитический механизм химотрипсина — фермента, расщепляющего пептидные связи, изучен более подробно, чем механизм любого другого фермента [537]. Такие исследования упрощаются благодаря некоторым особенностям химотрипсина. Это мономерный фермент, не проявляющий аллостерических эффектов; структурные изменения, сопровождающие процесс расщепления пептидной связи, очень малы и, наконец, химотрипсин обладает способностью переносить ацильные группы самых разнообразных доноров, например лептидов и эфиров, к самым разнообразным акцепторам, например 'к воде, спиртам или аминам. Возможность сопоставлений процессов для различных доноров и для различных акцепторов значительно облегчают анализ отдельных каталитических стадий [733, 734].

На основе рентгеноструктурных, спектроскопических и химических данных (см. обзор в [537]) предложен возможный механизм действия химотрипсина (рис. 11.1). После того как фермент и субстрат образовали комплекс Михаэлиса (разд. 10.2), атом кислорода гидроксильной группы остатка Ser-195 атакует карбонильный атом углерода расщепляемой связи субстрата. Образуется неустойчивый тетраэдр и чес кий промежуточный продукт [735]. Эта реакция облегчается системой передачи заряда [628, 736], которая осуществляет передачу протона от гидроксильной группы остатка Ser-J 95, превращая его тем самым в сильный нуклеофил. Затем His-57 подает протон атому азота расщепляемой пептидной связи, в результате чего связь расщепляется. На этой стадии аминная часть образует водородную связь с остатком His-57, тогда как ацильная группа присоединяется к Ser-195 с образованием эфирной связи. На этом завершается стадия ацилирования гидролитической реакции.

Вторая половина процесса — это деацилирование. Аминная часть субстрата удаляется и ее место в активном центре занимает молекула воды. В принципе деацилирование есть процесс, обратный ацилированию, при котором Н20 замещает аминную компоненту 185]. Вначале зарядно-релейная система отрывает протон от воды, образующийся ион ОН"* одновременно атакует карбонильный атом ацильной группы, присоединенной к Ser-195. Образуется неустойчивый тетраэдрический аддукт, в котором His-57 подает протон атому кислорода остатка Ser-195, что приводит к освобождению кислотного компонента субстрата, который удаляется диффузией. Теперь фермент готов для следующего каталитического цикла.

Химотрипсин, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа и папаин используют аналогичные механизмы реакции. Описанный выше механизм характерен не только для филогенетических родственниAsp-102

Комплекс О

атермент f В

щбстрст О

Химотрипсин

His-57

HK 4R,

195

Asn-175 ,NH:

Папайи

Нв-Б9

_> Cys-25

V<°

HK 4R,

Глицеральдегид~5 Т\-де— гидрогенеза

Tyr-311

His-176

U9

.О- И—^Q?4 - H-S-^

O=C:

Активация нуклеофила системой переноса заряда

NHj

O---H-N©I

.0

'His

<

Тетраэдр, чвсхии аддукт

Н R

NH,

о н

Н. S

Rr-N-C-A H

ii "HN

H R5LN-19> 0

Ser

>

O-C H-4©/

R

Ацил-срермент

м-нШ ЬЫ/<

Ser

NH3

Hr'

0 H-N@N H-0^s

See С_ F

Дезацили-рование с помощью

/росфвта

HNH

^1

R'NO

вОНв

R^D

NH2 0

HNH

ВОНВ

Tyr-311

>---Н-1Щ -H-S , 0

Рис. 11.1.

Аналогия механизмов катализа химотрипсина, папаина^н глнцеральдегид-3фосфатдегидрогеназы [737].

В первом столбце указаны отдельные стадии, характерные для трех ферментов. Тетра-эдрические промежуточные продукты {тетраэдрнческие аддукты), по-видимому, представляют переходные состояния. Приведена система переноса заряда химотрипсина Asp-His-Ser (слева). У субстрата показана только расщепляющаяся пептидная

страница 108
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151

Скачать книгу "Принципы структурной организации белков" (3.40Mb)


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

 

 

Реклама
аренда прокат звукового оборудования
Фирма Ренессанс элементы лестницы из дерева купить в москве - качественно, оперативно, надежно!
характеристика стул изо
складское хранение вещей в москве

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
(11.12.2016)