Система переноса заряда

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]

На стадии деацилирования система переноса заряда отрывает протон от воды, образующийся ОН-ион атакует углеродный атом в карбониле ациль-ной группы, присоединенной к сер-195. Образуется промежуточное тетраэдрическое соединение. Затем гис-57 передает протон на атом кислорода в сер-195, и в результате высвобождается карбоксильный компонент как второй продукт реакции. [c.31]

Ферменты, подобные химотрипсину, содержащие серин в АЦ и катализирующие реакции гидролиза, называют сериновыми гидролазами. Они сходны как по строению активных центров, так и по механизму их действия. В реакции обязательно участвует вода, а сама реакция, как правило, протекает в две стадии ацилирования и деацилирования. Другая особенность действия химотрипсина - наличие системы переноса заряда в его активном центре, что позволяет отнести механизм действия химотрипсина к кислотно-основному катализу. [c.32]

Образование и гидролиз ацилфермента (ацилирование и де-ацилирование фермента) можно изучать отдельно, при соответствующим образом подобранных условиях или субстратах. Обе стадии зависят от основной группы с рКз около 7, соответствующей имидазольной группе системы переноса заряда. Ацилирование (и только оно) зависит также от кислотной группы с рКа [c.494]

Каталитическая роль химотрипсина обусловлена наличием в активном центре системы переноса заряда, образованной тремя сближенными в пространстве аминокислотными остатками— гистидина (№з-57), серина (5ег-195) и аспарагиновой кислоты (Азр-102). [c.346]

Понимание свойств изолированных электронов в жидкости может служить первым шагом к пониманию более сложных систем, таких, как смеси металл — расплавленные соли, жидкие метал.чы и жидкие органические полупроводники. Во всех этих системах перенос заряда носит, как считается, электронный характер.. Одпако отсутствие упорядоченной структуры не позволяет здесь непосредственно использовать теоретические представления, развитые в физике твердого тела. [c.140]

Рис. 3-50. Необычайно реакционно-способная аминокислота в активном центре фермента. Здесь для примера показана система переноса заряда , обнаруженная у химотрипсина, эластазы и других сериновых протеиназ (см. рис. 3-35). Участок цепи, содержащий аспарагиновую кислоту, индуцирует гистидин к захвату протона у серина 195 это активирует серин к образованию ковалентной связи с субстратом фермента и гидролизу

Системы переноса заряда [c.309]

Таким образом, по крайней мере в свободном ферменте и, скорее всего, в фермент-субстратных комплексах "система переноса заряда" отсутствует, а каталитическая "триада" может быть описана схемой [c.309]

Иногда ключом к пониманию функции данного звена являются аномальные химические свойства. Гидроксильные группы (например, в серине) обычно обладают лишь небольшой реакционной способностью по отношению к электрофильным реагентам. Положение изменяется только при высоких pH, когда они депротонируются. Однако давно известно, что определенный сериновый остаток в некоторых белках обладает высокой реакционной способностью даже при нейтральных pH. Это используется сериновыми эстера-зами, в которых активированный серин играет роль нуклеофильного агента в их каталитическом центре. Теперь известно, что соседи упомянутого серина в третичной структуре взаимодействуют с ним таким образом, что это приводит к его сильной активации. Сначала считали, что активация связана с системой переноса заряда, стабилизирующей ионизованный серин (рис. 1.Ю.). Однако наиболее точные рентгеноструктурные данные, имеющиеся в нашем распоряжении, свидетельствуют о том, что наблюдаемая химическая активность серина является результатом его выгодного расположения рядом с электрофильным карбонилом связанного субстрата, а не результатом его повышенной нуклео-фильности. [c.29]

В ходе катализа в молекуле химотрипсина функционирует система переноса заряда, которая служит каналом переноса протона. Эта система включает три аминокислотных остатка, далеко отстоящих друг от друга в первичной структуре, но сближенных в рамках третичной структуры до расстояний, допускающих возможность взаимодействия. Этими остатками являются Asp 102, His 57 и Ser 195. Хотя в химотрипсине большинство заряженных остатков находится на поверхности молекулы, остатки, из которых формируется система переноса заряда, укрыты во внутренней неполярной части молекулы. Три упомянутых остатка образуют цепочку Asp 102. .. His 57. ... Ser 195. [c.92]

Система переноса заряда обеспечивает челночную передачу протона при катализе [c.158]

Каталитическую активность а-химотрипсина нельзя приписать исключительно наличию системы переноса зарядов. Из рентгено структурных исследований следуют многие другие факторы, от ветственные за каталитический процесс. Было обнаружено де вять видов специфических ферментсубстратных взаимодействий которые повышают эффективность а-химотрипсина. Например стабилизация тетраэдрического интермедиата, а следовательно понижение энергетического барьера переходного состояния, со провождается образованием водородной связи между карбониль ной группой субстрата и амидным атомом Ser-195 и Gly-193 В химотрипсиногене эта водородная связь отсутствует. Действи тельно, уточнение структур химотрипсиногена и а-химотрипсина с помощью рентгеноструктурного анализа показывает различия в расположении каталитической триады в зимогене и ферменте. Это конформационное изменение в общей трехмерной структуре фермента, возможно, вызывает значительные изменения химических свойств каталитического центра, что может играть важную роль в увеличении ферментативной активности при активации зимогена. [c.221]

Весьма вероятно [273], что фермент может стабилизировать минорный таутомер аминопиримидинового кольца. При этом образуется система переноса заряда, в которой азот (в нминоформе) пиримидинового кольца способствует удалению атома водорода при С-2 тиазолиевого кольца. [c.460]

Ферментативное действие химотрипсина, как и других панкреатических протеаз (трипсина, эластазы), соответствует механизму общего кислотноосновного катализа, в котором принимают участие в качестве системы переноса заряда остатки аминокислот №5 , Авр и 8ег . Передача электронной плотности от заряженной при pH 8 отрицательно карбоксильной группы аспарагиновой кислоты через имидазольное кольцо гистидина к кислороду боковой цепи серина обусловливает повышение его иуклеофиль-ности настолько, что может осуществляться нуклеофильное воздействие на карбонильный углеродный атом пептидной связи. На промежуточно образующемся О-ацильном производном серина перенос заряда, обрывается, ио на последующей стадии деацилирования снова немедленно восстанавливается. Гидролитическое расщепление пептидной связи может быть рассмотрено как перенос ацила, при котором осуществляется перемещение ациль-иого остатка с аминогруппы на молекулу воды (рис. 3-31). [c.408]

Трехмерные структуры, теперь известные для некоторых из-этих сериновых протеиназ (трипсин, химотрипсин, эластаза), показывают, что они имеют одинаковое пространственное строение активного центра с системой переноса заряда, аналогичной найденной у химотрипсина (см. рис. 24.1.14). Этот факт, возможно,, не удивителен, так как, по-видимому, все эти ферменты происходят от общего предшественника. Логическим продолжением явилось бы развитие эффективного каталитического механизма после эволюции субстратной специфичности, поэтому ферменты, следующие друг за другом в эволюционной цепи, должны иметь одинаковый каталитический участок, но различное строение центроа связывания и, возможно, других участков молекулы. [c.490]

Н СОННН в данном случае ингибитор, а не субстрат . Очевидно, что в фермент-ингибиторных комплексах этого типа интермедиат не может трансформироваться ни в прямом, ни в обратном направлениях, по-видимому, вследствие слишком прочнога связывания ингибитора. Прямая реакция, распад тетраэдрического интермедиата, включает расщепление связи С—М, что может иметь место в случае протонирования атома азота, т. е. превращения последнего в удовлетворительную уходящую группу. Вероятным источником необходимого для этого протона является имидазольная группа системы переноса заряда. Подобный процесс может иметь место в том случае, если конформация тетраэдрического интермедиата изменяется по сравнению с показанной на схеме (31) (что дает важный дополнительный выигрыш, заключающийся в предотвращении обратной реакции) так, как это показано на схеме (32). [c.492]

НОГО и вращательного движения, одновременно сойтись в одном и том же месте и в правильной ориентации, способствующей трансформации комплекса в переходное состояние. Статистические факторы такого рода и определяют энтропию активации реакции. Брюс [124] нашел среднее (экспериментальное) значение (—7 А5 /кинетический порядок), равное 18,4 3,3 кДж-моль , что соответствует снижению скорости в 1,7Ч10,3-10 раза на каждую дополнительную частицу, входящую в уравнение скорости и, следовательно, в переходное состояние. Дженкс [119] оценил максимальную эффективную мольность во внутримолекулярной реакции примерно в 10 моль-л близка к наблюдаемой в случае (71) , что соответствует проигрыщу в энтропии активации в 146 Дж--МОЛЬ в реакции с одним дополнительным участником в переходном состоянии. В случае химотрипсина имидазол и нуклеофильная НО-группа серина принадлежат одной и той же молекуле и фиксированы друг относительно друга сетью водородных связей системы переноса заряда. Специфические суб- [c.523]

Рис. 8.10. Модель ацетилхолинэстеразы. Фермент содержит активный центр и, возможно, многие периферические связывающие участки для различных эффектов ( 1—Р4). Активный центр состоит из аииоииой группы (—СОО ), которая реагирует с четвертичной аммонийной группой ацетилхолина, и гидроксильной группы серина, непосредственно участвующей в эстеразном действии фермента. Последнее активируется системой переноса заряда , которая в ходе катализа переносит протон через имидазольное кольцо остатка гистидина. Обозначения V — гидрофобная область Н1 — кислая группа, X—К — субстрат [11].

Эта схема предусматривает согласованный перенос двух протонов на скорость лимитирующей стадии, что не противоречило данным 13177] по "инвентаризации протонов" (измерение зависимости кинетического изотопного эффекта растворителя в смесях Н О/Б О разного состава см. разд.3.3.3), указывающих на "мультипротонный" катализ [3178]. Однако этот катализ наблюдался и для (N -мeтилги тидин)-xимoтpип инa, у которого система переноса заряда отсутствует [3179]. [c.308]

V цистеинозых протеаз нет чего-либо подобного "системе переноса заряда". Как уже отмечалось выпе (см. также разд.5.2.3), состояние каталитически активных групп в папаине отвечает структуре жопной пары [c.310]

Как показано на рис. 9.5, N-формилтриптофан внедряется в полость активного центра и располагается очень близко от системы переноса заряда, с которой контактирует его карбоксильная группа. Индольная группа направлена в противоположную сторону, ее плоское кольцо располагается почти параллельно полипептидной цепи, проходящей вдоль обоих сторон кольца, и пмеет гидрофобные контакты с некоторыми R-группами, в первую очередь с R-группой остатка Met-192. Амидная группа формил-триптофаиа направлена в сторону —СО-группы пептидной связи, образованной остатком Ser-214. Рассмотренные нековалентные взаимодействия, обеспечивают связывание субстрата, определяют специфичность химотрипсина и вносят вклад в увеличение скорости катализируемой реакции. [c.303]

Рис. 9.6. Предполагаемая последовательность стадий при катализе, осуществляемом хипотрипсином и родственными ему сериновыми протеиназами. В каталитическом центре функционирует система переноса заряда (а), включающая аспарагиновую кислоту, гистидин, серии, которые связаны водородными связями. Анион (гидроксидной группы серина) осуществляет нуклеофильную атаку углерода расщепляемой пептидной связи субстрата образуется ацилфермент и освобождается аминный продукт (б). Гидролиз ацилфермента (е) возвращает активный центр

Рис. 8.15. Система переноса заряда в химотрипсине А - фермент без субстрата Б-при добавлении субстрата происходит промежуточное связывание протона аспартатом-102 и гистиди-ном-57.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология