ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм ферментативных реакций Е. И. Филиппович из "Химия биологически активных природных соединений" При относительно небольших изменениях в структуре субстрата (клеточного метаболита) нарушается стерическая комплементарностъ между субстратом и активным центром фермента. Поэтому аналог клеточного метаболита в силу структурного сходства присоединяется к ферменту, но не комплементарно, и взаимодействия между ферментом и субстратом не происходит. Соединения, близкие по структуре субстрату данного фермента, присоединяющиеся к активному центру фермента, но не взаимодействующие с ним (блокирующие его), носят название антиметаболитов. [c.219] Предложенная Кошландом теория специфичности ферментов меняет установившееся представление (Э. Фишер) о жестком соответствии структуры фермента и субстрата. Исходной предпосылкой этой теории является рассмотрение молекулы фермента как гибкой системы, в которой упорядоченные участки цепи, находящиеся в состоянии жесткой спирали, скрепленной водородными связями, чередуются с гибкими, расплавленными , неупорядоченными отрезками пептидной цепи. При взаимодействии субстрата с активным центром фермента происходит изменение конформационного состояния белка-фермента, т. е. субстрат индуцирует определенные изменения в молекуле фермента. Это явление получило название индуцированного соответствия. [c.220] Теория индуцированного соответствия Кошланда предполагает участие нескольких функциональных групп (А, В, С) в ферментативном катализе и определенное расположение этих групп относительно субстрата (рис. 33). [c.220] Приближение субстрата к ферменту вызывает значительные изменения структуры активного центра. Группы, входящие в активный центр фермента, соответствующим образом располагаются относительно друг друга и по отношению к той связи, которая участвует в ферментативной реакции (рис. 33, а). При этом создается уникальная пространственная структура фермента, обеспечивающая образование фермент-субстратного комплекса и строго согласованное взаимодействие субстрата с определенными функциональными группами фермента (А, В, С). [c.220] Согласно теории Кошланда, ферментативная активность белков и их специфичность связаны со структурными особенностями активного центра и всей сложной белковой молекулы, их гибкостью и подвижностью, а также со структурными особенностями субстрата. [c.221] Существует несколько типов специфичности абсолютная, групповая, специфичность по отношению к определенным типам реакции и онтическая (стереохимическая) специфич-нссть. [c.221] С — функциональные группы активного центра. [c.221] Аргиназа не действует ни на метиловый эфир аргинина, ни на агматин, представляющий собой декарбоксилированный аргинин. [c.221] По-видимому, у высокоспецифичных ферментов участок поверхности, в который входит активный центр, очень точно соответствует молекуле субстрата, и к этому участку не подходят даже близкородственные молекулы, способные к той же реакции, что и субстрат. [c.222] Групповая специфичность. Групповая специфичность означает, что фермент специфичен для ряда соединений, имеющих общее строение, т. о. определенный тип связи и строго определенную химическую структуру одного из компонентов, образующих эту связь. [c.222] Специфичность каждого конкретного фермента определяется той аминокислотой, которой принадлежит свободная карбоксильная группа. Вторая аминокислота, участвующая в образовании расщепляемой пептидной связи, не оказывает влияния на специфичность данного фермента. Так, например, карбоксипептидаза А легко расщепляет пептидную связь С-концевого -аминокислотного остатка многих пептидов, кроме тех, у которых С-концевым остатком является диаминокислота или пролин. Карбоксипептидаза В гидролизует С-концевые пептидные связи, образованные лизином или аргинином. [c.222] Способность карбоксипептидаз отщеплять С-концевые аминокислоты широко используется при установлении аминокислотной последовательности. [c.222] Дегидрогеназы также проявляют групповую специфичность к некоторым классам субстратов. Так, алкогольдегидрогеназа и лактатдегидрогеназа окисляют соответственно только спирты и а-оксикислоты. [c.222] Специфичность по отношению к определенным типам реакций. Этот вид специфичности проявляется только в отношении определенной химической связи молекулы субстрата, на которую действует фермент (пептидная, сложноэфирная, гликозидная), и его действие не зависит от химической природы групп, присутствующих вблизи этой связи. [c.222] Примерами ферментов, обладающих специфичностью по отношению к определенным типам реакций, могут служить гидролаза эфиров карбоновых кислот (карбоксилэстераза) и аминопептидаза, гидролизующая многие пептиды. Эти ферменты взаимодействуют, вероятно, лишь с тем участком молекулы субстрата, который непосредственно примыкает к связям, 5П1аствующим в реакции. [c.222] Стереохимическая специфичность. При действии на оптически активные соединения ферменты обнаруживают стереохимическую специфичность. Фермент действует только на одну стереоизомерную форму, не затрагивая оптический антипод. На этом свойстве ферментов основан один из способов разделения рацемических смесей. [c.222] Следует заметить, что большинство пептидаз неспособно гидролизовать пептидные связи, образованные -аминокислотами. Другими словами, ферменты прекрасно различают стереоизомеры и оптически антипод данного субстрата субстратом уже не является. [c.223] Ферменты проявляют специфичность не только к /)- и -, но также и к г ыс-тракс-изомерам. Так, фермент фумаратгидратаза действует только на тпракс-изомер — фумаровую кислоту и не оказывает никакого влияния на г ыс-изомер — малеиновую кислоту. [c.223] Так как структура фермента и субстрата комплементарны друг к другу, то структура активного центра фумаратгидратазы соответствует тракс-расположению заместителей, находящихся по соседству с двойной связью. Ясно, что фумаратгидратаза не будет взаимодействовать с цис-шо-мером того же соединения, имеющим совершенно иное пространственное расположение заместителей. [c.223] Вернуться к основной статье