Ковалентный катализ

Боковые группы определенных аминокислот молекулы фермента могут не только участвовать в кислотно-основном катализе, но и вовлекаться в образование ковалентных связей с молекулами субстрата. Это явление называют ковалентным катализом или, поскольку в нем чаще всего принимают участие основные группы, нуклеофильным катализом. Ковалентный катализ характерен для ферментов, катализирующих реакции нуклеофильного замещения ряд типичных примеров такого рода обсуждается в гл. 7. В ковалентном катализе часто участвуют коферменты (см. гл. 8). [c.61]

Несмотря на большие успехи, достигнутые энзимологией, и тот факт, что благодаря рентгеноструктурным исследованиям мы знаем структуру некоторых ферментов, в действии этих удивительных катализаторов остается еще много загадочного. Ни кислотно-основный, ни ковалентный катализ, по-видимому, не могут объяснить огромного увеличения скорости реакции, которое наблюдается, когда в работу вступают ферменты. Какие же другие факторы обусловливают высокую скорость катализируемых ферментами реакций [c.61]

В АЦ химотрипсина действует система переноса заряда от асп-102 к гис-57 и далее к сер-195. Подобные системы действуют и в других ферментах. Если группы АЦ прямо атакуют субстрат, то говорят о ковалентном катализе, а если катализ идет с участием воды, то его называют кислотноосновным, как в случае с химотрипсином. [c.31]

К, Н и НУ означают ковалентный катализ, нековалентный катализ в тип катализа не установлен. [c.323]

Рис, 9-16. Одна из моделей ковалентного катализа. В некоторых ферментативных реакциях фермент замещает функциональную группу К в субстрате КХ, в результате чего образуется ковалентный комплекс ЕХ. Он нестабилен и гидролизуется значительно быстрее, чем ЯХ. К ферментам, осуществляющим ковалентный катализ, относится химотрипсин (дополнение 9-4, Б). [c.249]

Ковалентный катализ. Некоторые 9.16. Рентгеноструктурный [c.250]

Нерешен также и вопрос о ковалентном катализе. В ряде ферментативных реакций образуются промежуточные соединения с ковалентной связью между ферментом и субстратом [29, 48, 49]. В качестве примера можно указать на протеазы, где в ходе ферментативной реакции образуется ацилфермент (см. гл. IV). Трудно сказать, почему реакция не протекает прямо, а идет через образование промежуточного соединения с ферментом (или коферментом). В этом отношении Дженкс [29] указал, что именно здесь могут быть заложены важные химические закономерности ферментативного катализа, которые в настоящее время почти или вообще не поняты . Не исключено, однако, что причина простая, а именно, что в ковалентно-связанном промежуточном соединении легче, чем в сорбционном фермент-субстратном комплексе, реализуются различного рода механизмы напряжения, которые позволяют использовать свободную энергию сорбции химически инертных субстратных фрагментов на ферменте на понижение активационного барьера скоростьлимитирующей химической стадии (см. 4 этой главы). Возможно, наличие промежуточных соединений в ферментативных механизмах отражает лишь сложную картину участия в реакции большого числа функциональных групп, многие из которых вообще склонны образовывать ме-тастабильные продукты (как, например, имидазольная группа [29]). Иными словами, образование промежуточных соединений хотя и сопровождает ферментативный катализ, но, возможно, не имеет прямого отношения к наблюдаемым ускорениям. [c.66]

Реакции, которые катализируются циклоамиловами посредством образования ковалентных промежуточных комплексов (ковалентный катализ). [c.322]

Катализ циклоамилозами не включает образования ковалентных промежуточных продуктов. Циклоамилозы просто предоставляют неполярную, стерически ограниченную полость для того или иного субстрата, причем полость можно рассматривать как новую среду, способную затормозить или ускорить химическую реакцию. Такой тип катализа называется нековалентным катализом. Формальная схема реакции для нековалентного катализа такая же, как и для ковалентного катализа [схема (12.28)], однако она не содержит ковалентно-связанных промежуточных продуктов. [c.328]

Кислород ЭТОЙ гидроксильной группы соединяется ковалентной сложно-эфирной связью с углеродом ацильной группы субстрата, что приводит к образованию промежуточного фермент-субстратного комплекса (рис. 6 разд. 9.15). Гидроксильная группа серина легко теряет свой атом водород а, так как он сильно притягивается водородной связью к электроотрицательному атому азота в имидазольной К-груп-пе №8-57. Одновременно происходит разрыв пептидной связи, в результате чего образуется первый продукт реакции. После его выхода из активного центра ацильная группа субстрата остается ковалентно связанной с остатком серина 195 в молекуле фермента это производное называется ацилферментом (рис. 7). Его сложно-эфирная связь очень неустойчива по сравнению с пептидной связью субстрата и гидролизуется с образованием второго продукта, представляющего собой карбоксильную часть субстрата. При этом протон вновь присоединяется к серину (рис. 8 и 9) и образуется комплекс фермент-продукт (рис. 10). Второй продукт уходит затем из активного центра, и каталитический цикл завершается (рис. 1). Ацилфермент представляет собой ключевой промежуточный комплекс в этом варианте ковалентного катализа. Имидазольная группа гистидина 57 участвует в перемещении протона по механизму общего кислотно-основного катализа. [c.254]

Основная проблема ковалентного катализа заключается в выяснении причины, почему реакции выгодно протекать не прямо, а через образование промежуточного соединения с ферментом или коферментом. Разумный ответ на этот вопрос можно найти лишь в некоторых случаях, прежде всего в реакциях с участием коферментов для многих других систем это пока невозможно, по крайней мере в количественной форме. Прежде чем приступить к анализу этой проблемы, рассмотрим экспериментальные данные, доказывающие, что в реакциях, катализируемых многими ферментами, действительно образуются в качестве промежуточных соединений фермент-су б-стратные ковалентные соединения. [c.44]

Важнейшая роль катализатора в электрофильном ковалентном катализе — облегчение протекания реакции и содействие удалению электронов из реакционного центра. Между электрофильным и нуклеофильным катализом нет резкой границы, поскольку реакции электрофильного катализа часто предшествует стадия, в которой катализатор, чтобы присоединиться к субстрату, действует как нуклеофил [см. уравнения (27) и (28)]. Более того, электрофильный катализ какой-либо реакции соответствует обычно нуклеофильному катализу обратной реакции. Поэтому используемое совершенно произвольное разграничение этих механизмов основано на том, представляет ли собой стадия, которая является наиболее важной для катализа, нуклеофильную или электрофильпую атаку, способствующую протеканию реакции в том направлении, в котором ее обычно записывают. [c.94]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология