Ферменты бифункциональные

Внутримолекулярное сшивание фермента бифункциональными реагентами (рис. 24,6). Модификация фермента бифункциональными агентами в принципе может привести к наложению на белковую глобулу внутримолекулярных ковалентных сшивок. Следует ожидать, что сшивание увеличит конформационную жесткость белка и, следовательно, его стабильность. Этот подход (внутримолекулярное сшивание белка) активно используется в природе для увеличения стабильности белковых структур. К числу природных сшивок относятся как ковалентные S—S-связи, так и нековалентные солевые мостики , ионы Са " " и других металлов, связанные с молекулой белка, и т. п. [c.131]

Необходимо представлять, что одной из основных задач в этой области является развитие методов стабилизации фермента в нативной форме П23]. Значительный прогресс в этой области достигнут путем использования бифункциональных реагентов для сшивания пептидных цепей, определяющих третичную структуру фермента. [c.258]

Эффективность такого типа бифункциональных катализаторов обусловлена циклическим переходным состоянием. По такому принципу действуют ферменты, ускоряющие гидролиз полипептидов. [c.442]

Эта идея о существовании бифункциональных катализаторов, или одновременного действия нескольких каталитических точек , чрезвычайно важна. Как будет показано в гл. IV, эта идея является основой современных представлений о действии активных мест в ферментах. Для гидролиза сложных эфиров на это указывает Лейдлер [251, который рассматривает одновременную атаку молекулы воды и частиц с кислотными свойствами. В модифицированной форме это представление встречается в гетерогенном катализе в механизме ХВВ (см. стр. 242), а также в современных взглядах на многие реакции гидрогенизации или обмена. [c.66]

Как уже отмечалось выше, в активном центре холинэстераз, помимо нуклеофильной группировки, способной реагировать с фосфорорганическими соединениями структуры (ХИ1) с образованием фосфорильных неактивных производных, существует анионная группировка, несущая отрицательный заряд. Этот анионный центр фермента может взаимодействовать с катионным центром субстрата — ацетилхолина — в процессе катализа, а также с другими катионами, в результате чего изменяется (как правило, падает) активность фермента. В связи с этим представляют интерес два вопроса вопрос о расстоянии между анионной и нуклеофильной группировками в активном центре холинэстераз и вопрос об их взаимном влиянии. Известный вклад в решение этих проблем внесли кинетические исследования взаимодействия холинэстераз с бифункциональными фосфорорганическими ингибиторами. [c.218]

Кроме того, в этой главе рассматриваются три типа бифункциональных реагентов. Реагенты первого типа К—О—К содержат две реакционноспособные группировки. При обработке такими реагентами белков образуются внутри- и межмолекуляр-ные связи. Реагенты второго типа имеют аналогичную группировку Н, а также группу А, обладающую специфическим сродством к боковой цепи одной из аминокислот. Благодаря этой группе реагент, сорбируется на определенном участке, например в области связывания, узнавания или на регуляторном участке фермента, а также в областях с иными свойствами, например, на гидрофобных, основных или кислотных, положительно или отрицательно заряженных областях или участках белковой молекулы. Реагенты третьего типа обозначаются 5—О—А или 5—О—Р, где 5 означает сигнальную группировку. При сорбции или химическом связывании такой группировки с участком белковой молекулы она (благодаря изменению окраски, флуоресценции или спинового состояния) передает информацию о своем непосредственном окружении. [c.345]

Для избирательной модификации аминокислот активного центра можно использовать высокое сродство фермента к субстрату. Для этой цели были специально проведены исследования бифункциональных реагентов типа А—О—К. Группа сродства А избирательно сорбируется на участке связывания, или регуляторном участке У, молекулы фермента —Р—X— —, а реакционноспособная группировка К модифицирует остаток X [c.369]

При действии ферментов на специфические субстраты включаются дополнительные факторы, которые пока не удается эффективно моделировать с помощью синтетических полимеров и которые фермент не может реализовать в полной мере на неспецифических субстратах. Один из таких факторов согласованное участие в катализе двух или нескольких функциональных групп, встроенных в одну активную полость. Описан ряд случаев моделирования двухцентрового катализа с помощью бифункциональных низкомолекулярных соединений . Кооперативные эффекты функциональных групп были продемонстрированы и на некоторых синтетических полимерных катализаторах Один из примеров — сопо- [c.297]

Этот тип катализа получил название "бифункционального кислотноосновного", и, по-видимому, он ответствен за активность ферментов. Активация водорода на ионах меди также протекает по механизму типа согласованного, причем ионы меди действуют подобно кислоте Льюиса, а гидратные молекулы воды - подобно основанию [152] [c.164]

Представляется интересным кратко рассмотреть механизм согласованного кислотно-основного бифункционального катализа для случая ферментов. Огромное число ферментативных превращений протекает по общему кислотно-основному механизму [170]. В белках имеется множество боковых цепей с основной или кислотной функцией. Обычно полагают, что они находятся по соседству с "активными центрами" X, , [c.170]

В промежуточной области pH ( 2) ион Си + присутствует главным образом в виде карбоксилатного комплекса (В), обладающего большей реакционной способностью, чем полностью комплексный глицинат (А) или некомплексные ионы, которые преобладают соответственно при высоких и низких pH. Такая же картина наблюдается для многих реакций, катализируемых ферментами, скорости которых при изменении pH проходят через максимум. Для подобных систем предлагались [23, 24] аналогичные объяснения, в том числе концепция бифункционального катализатора, содержащего как кислые, так и основные центры. [c.347]

Ценные сведения о природе некоторых каталитических явлений были получены при изучении влияния комплексообразования на каталитические свойства ионов металлов. В некоторых случаях комплексообразование имеет непосредственную связь с обычным отравлением гетерогенных катализаторов и ферментов. При изучении комплексов металлов были отмечены важные свойства бифункциональных катализаторов для активации водорода. [c.406]

Влияние макромолекул на скорость органических реакций подробно исследовано в работах школы Моравца [324]. Во многих случаях отмечали субстратную специфичность, бифункциональный катализ, конкурентное ингибирование и кинетические закономерности, описываемые уравнением Михаэлиса — Ментен. В связи с этим такие системы рассматривались как модели ферментов. [c.352]

Второй особенностью ферментативных процессов является чрезвычайно высокая скорость их протекания, т. е. исключительно высокая каталитическая активность ферментов. Считают, что одной из наиболее существенных причин большой скорости ферментативных процессов является то, что ферменты выступают в роли бифункциональных (или полифункциональных) катализаторов, обеспечивающих одновременное протекание процессов, являющихся в иных условиях многостадийными. [c.585]

Трипсин и химотрипсин, очевидно, имеют второй активный центр, содержап ий гистидин. Второй участок удален от первого, но на спиральной цепочке они сближены. Установление активной роли гистидина основывалось частично на изменении скорости ферментативной реакции в зависимости от pH, что соответствовало предположению о стратегическом расположении слабоосновного остатка, имеющего характер гистидина. Даже сам имидазол также катализирует гидролиз простейших сложных эфиров (БрюИ С" и Шм Ир 1965—.19i57 Бендер, 1957). 7 о, что фермент в 10 раз эффективнее, чем имидазол, имеет аналогию в модельных опытах по мутаротации глюкозы — реакции, катализируемой кислотами и основаниями. о -Оксипиридин, содержащий кислотный и основной центры (оба относительно слабые), более эффективен как катализатор, чем смесь пиридина и фенола (Свайн, 1952). И в а-окси-пиридине, и в протеолитическнх ферментах бифункциональность повышает каталитическую активность, поскольку протоны могут быть одновременно поданы и отщеплены в сопряженной реакции. Механизм действия, предложенный, Нейратом (1957) для химотрипсина, сводится к следующему. При взаимодействии гидроксильной группы серина с имидазольным кольцом гистидина отщепляется протон и образуется активированный комплекс П, имеющий электрофильный и нуклеофильный центры. [c.714]

Каталаза содержится в клетке в высоких концентрациях (10" М) и обеспечивает расщепление перекиси водорода. Химические свойства каталазы описаны в ряде работ [135, 138, 152, 160, 423, 424]. Это — железосодержащий протопорфирин, обладающий двойной функцией каталаз-ной и пероксидазной, что принципиально отличает его от всех других ферментов. Бифункциональная активность каталазы связана с образованием ее променгуточного продукта — каталаза-Н2О2, или комплекс I [160] [c.179]

Активность ферментов второго субстратного цикла зависит от концентрации фруктозо-2,6-бисфосфата (см. рис. 9.31). Как и фруктозо-1,6-бисфосфат, фруктозо-2,6-бисфосфат образуется из фруктозо-6-фосфата и может снова превращаться во фруктозо-6-фосфат, т. е. тоже получается субстратный цикл. Обе реакции этого цикла катализирует один фермент — бифункциональный фермент (БИФ), который регулируется путем фосфорилирования-дефосфорилирования. Дефосфорилированный фермент (БИФ-ОН) обладает киназной активностью (фруктозо-6-фосфат-2-киназа), а фосфорилированный (БИФ-Р) — фосфатазной активностью (фосфатаза фруктозо-2,6-бисфосфата). Киназная и фосфатазная реакции катализируются разными активными центрами, но в каждом из двух состояний фермента — фосфорилированном и дефосфорилированном — один из активных центров ингибирован. [c.275]

Аналогичные закономерности наблюдаются прн катализированном ферментами синтезе (биосинтезе) полимеров. Мономеры в этом случае являются бифункциональными соединениями, но вследствие высокой специфичности катализатора оказывается возможным взаимодействие лишь одной из функциональных групп мономера с определенным концом растущей полимерной цепи. Например, фермент полинуклеотидфосфорилаза, с помощью которого происходит биосинтез полирибонуклеотидов из нуклеозиддифосфа-тов, катализирует взаимодействие концевой 3 —ОН группы растущей полинуклеотидной цепи с пирофосфатной связью в мономере [c.368]

Возможно, для понимания функций ферментов наиболее подходит модель бифункционального катализа в водной среде. Одной из первых реакций, для которых было показано значительное увеличение скорости в воде, был гидролиз иминолактонов. Это исследование выполнено Каннингхемом и Шмиром [73], которые обнаружили, что фосфатный буфер но крайней мере в 200 раз эффективнее имидазольного буфера (хотя оба буфера имеют примерно одинаковое значение рА а) при каталитическом отщеплении анилина. [c.217]

Полимеры, содержащие азот [13]. Белки. Химические свойства белков определяются природой амидной связи и функциональными группами (карбоксильной, гидроксильной, аминной, дисульфидной), входящими в состав радикалов К аминокислот. Под действием кислот, щелочей и ферментов белки гидролизуются, распадаясь на аминокислоты. Белки можно ацилировать и алкилировать. Широко используется в промышленности процесс дубления белков, в результате которого они теряют растворимость. Процесс дубления сводится к взаимодействию бифункциональных соединений, например формальдегида, с молеку- [c.259]

Фермент широко распространен в тканях млекопитающих и представлен двумя изозимами, пространственно разобщенными в клетке. Один изозим локализован в цитозоле, другой связан с митохондриальной фракцией. Изозимы существенно различаются по аминокислотному составу, физико-химическим свойствам, зависимости активности от pH среды и, что особенно важно с физиологической точки зрения, по кинетическим свойствам. Различное сродство к субстратам реакции ставит изозимы фермента в разные условия в отношении доступности субстратов прямой и обратной реакций. Этим определяется бифункциональность поведения аспартатаминотрансферазы в печени реакция, катализируемая митохондриальным изозимом, может быть сдвинута от состояния равновесия в сторону образования а-кетоглутарата, и поэтому может быть связана с функционированием цикла Кребса и цикла мочевины. Наоборот, цитоплазматический изозим способствует образованию щавелевоуксусной кислоты, т. е. связан с функционированием глюконеогенеза. [c.351]

В отличие от физических методов этот способ иммобилизации обеспечивает прочную и необратимую связь фермента с носителем и часто сопровождается стабилизацией молекулы энзима. Однако расположение фермента относительно носителя на расстоянии одной ковалентной связи создает стерические трудности в осуществлении каталитического процесса. Фермент отделяют от носителя с помохцью вставки (сшивка, спейсер), в роли которой чаще всего выступают бифункциональные и полифункциональ-ные агенты (бромциан, гидразин, сульфурилхлорид, глутаровый диальдегид и др.). Например, для выведения галактозилтрансфе-разы из микроокружения носителя между ним и ферментом вставляют последовательность — СНг—КН—(СНз)5—СО—. В этом случае структура иммобилизованного фермента включает носитель, вставку и фермент, соединенные между собой ковалентными связями (рис. 4.5). [c.91]

Ферменты способны соединяться с поверхностью очень широкопористого силикагеля с образованием относительно устойчивого закрепленного на поверхности ферментного катализатора [282]. Широкопористый кремнезем с порами диаметром 51 нм использовался как носитель, к поверхности которого присоединялись молекулы фермента протеазы бактерии Ba illus subtili . Вначале происходила реакция бифункциональной соли диазония с поверхностью кремнезема, а затем реакция фермента с противоположной от поверхности группой диазония. Фермент на кремнеземном носителе был способен гидролизовать казеин его время полупревращения (время, за которое концентрация фермента уменьшалась вдвое) превышало 7 мес, тогда как точно такой же фермент, просто адсорбированный на исходном кремнеземе, имел время полупревращения всего 2,5 мес. [c.1061]

Подобные рассуждения приложимы и к электростатическим взаимодействиям. Ионные пары между моновалентными ионами существенны в неполярных растворителях, однако их стабильность в воде мала. Значительные эффекты наблюдаются в том случае, когда один из ионов является полиэлектролитом 85], в этом случае могут образовываться стабильные комплексы с полиэлектролитами противоположного заряда. Полилизин, например (поликатион при нейтральном pH), образует нерастворимый комплекс с ДНК (полианионом) 86]. Во многих внутрибелковых и фермент-субстратных взаимодействиях электростатические силы усиливают водородные связи, как в солевом мостике СО НзМ описанном выще для химотрипсина, а также в случае бифункциональных взаимодействий (52) между карбоксилат- или фосфат-анионом и гуанидиновой группой аргинина, наблюдаемых, например, в активном центре креатинкиназы [87]. [c.504]

Показано также, что бифункциональный фермент в свою очередь регулируется путем цАМФ-зависимого фосфорилирования. Фосфорилирование приводит к увеличению фосфатазной активности и снижению фосфокиназной активности бифункционального фермента. Этот механизм объясняет быстрое воздействие гормонов, в частности глюкагона, на уровень фруктозо-2,6-бисфосфата в клетке (см. главу 16). [c.342]

Активность бифункционального фермента регулируется также некоторыми метаболитами, среди которых наибольшее значение имеет гли-церол-З-фосфат. Действие глицерол-З-фосфата на фермент по своей направленности аналогично эффекту, который наблюдается при его фосфорилировании с помощью цАМФ-зависимых протеинкиназ. [c.342]

Карбоксипептидазы. Подробно изучены две карбоксипептидазы—А и В, относящиеся к металлопротеинам и катализирующие отщепление от полипептида С-концевых аминокислот. Карбоксипептидаза А разрывает преимущественно пептидные связи, образованные концевыми ароматическими аминокислотами, а карбоксипептидаза В—связи, в образовании которых участвуют С-концевые лизин и аргинин. Очищенный препарат карбоксипептидазы А обладает бифункциональной активностью—пептидазной и эстеразной и содержит ион Х (один атом на 1 моль фермента). При замене ионов на ионы Са полностью утрачивается пепти- [c.422]

В связи с этим в свое время возник вопрос о возможности создания бифункциональных фосфорорганических ингибиторов ХЭ, которые аналогично ацетилхолину могли реагировать с ферментом в двух пунктах. Работами М. Я. Михельсона и сотрудников [14—15], Фукута [16], Кёлле [17] и в последнее время Таммелина с сотрудниками [18] было показано, -что при создании в молекуле ФОС катионного центра резко усиливается антихолинэстеразная активность. Большинство авторов полагают, что причина усиления антиферментной активности состоит в том, что молекула ФОС, несущего положительный заряд, первоначально реагирует с анионным пунктом активного центра ХЭ и, таким образом, ориентируется вдоль поверхности фермента, что облегчает соударение фосфорильной группы с эстеразным пунктом ХЭ (см. схему А). Если это верно, то тогда эффект изменения антихолинэстеразных свойств при введении в молекулу ФОС катионного пункта должен зависеть от взаиморасположения этого пункта и фосфорильной группы. При величине расстояния между этими [c.432]

На основании результатов этой части исследования мы приходим к выводу, что причиной повышения реакционной снособности бифункциональных ФОС, содержащих в своей структуре катионный центр, по отношению к ХЭ сыворотки крови лошади является в значительной мере индукционное влияние этого центра и повышение вследствие этого фосфо-рилирующей активности. Это не исключает, конечно, и возможность ориентирующего влияния ионной связи, возникающей при взаимодействии катионного пункта ФОС с анионным пунктом ХЭ. Вопрос о соотношении удельного веса того и другого влияния нуждается в дальнейшем изучении. В особенности это важно в анализе механизма реакции бифункциональных ФОС с так называемой истинной ХЭ (фермент нервной ткани, эритроцитов и т. д.), где анионный пункт имеет гораздо большее значение, чем в ХЭ сыворотки. Возможно, что для истинной ХЭ удельный вес ориентирующего влияния ионной связи с ингибиторами выше, чем для ХЭ сыворотки крови. [c.435]

В последнее время стало ясно, что монофункциональные реагенты лучше всего использовать совместно с бифункциональными, так как результаты таких исследований дают возможность оценить расстояние между участвующими в катализе функциональными группами глобулярной структуры фермента. Часто это оказывается единственным методом, позволяющим убедиться в том, что существенная для катализа группировка локализована в активном центре, а не выполняет какую-то структурную функцию [14]. Так, конкурентный ингибитор, взаимодействующий с одной из функциональных групп фермента, может ослабить действие даже необратимого реагента, специфичного в отношении другой групЦировки, если эти две группировки находятся в активном центре. Если эти два вида реакционноспособности могут быть совмещены в одной молекуле, то исследование влияния такого бифункционального реагента на активность фермента может помочь в оценке расстояния между группировками. При этих условиях наличие обратимого компонента может не ослабить, а усилить действие необратимого компонента. [c.224]

Два факта заставляют думать, что упомянутые группировки действительно расположены в ферменте весьма близко. Во-первых, ароматические соединения, являющиеся конкурентными ингибиторами фермента, ингибируют также реакцию с сульфгидрильной группой, играющей существенную роль в катализе. Во-вторых, ароматические окислители (динитрофенильные соединения), обладающие незначительной реакционноспособностью в отношении обычных сульфгидрильных групп, но способные к образованию комплексов с остатками триптофана, окисляют эту сульфгидрильную группу с большой скоростью. Эти факты убедительно свидетельствуют о том, что остаток триптофана и сульфгидрильная группа расположены поблизости друг от друга и что они близки (по меньшей мере) к центру связывания тиосульфата. В настоящее время метод бифункциональных ингибиторов используется достаточно широко. Шоу [16] описал группу специфических реагентов, взаимодействующих с активными центрами химотрипсина и трипсина. Уолд [17] обобщил опыт применения бифункциональных реагентов для поперечной сшивки пептидных цепей с помощью ковалентных связей. [c.225]

Обратная картина наблюдается у фермента щелочной фосфатазы из Е. соИ. Этот белок состоит из двух одинаковых субедипиц, и тогда он активен. Но стоит разделить оба блока друг от друга (с помощью изменения pH в щелочную сторону), и ферментативная активность падает до нуля. Особенно интересны случаи, когда белковые частицы бифункциональны, т. е. имеют по две группы, способные соединяться друг с другом. Тогда происходит полимеризация белковых глобул и образуются белковые волокна. Два очень ярких примера подобного рода представляют белки мышцы — [c.115]

Авторы npemijjMHHnn сравнительное изучение нескольких простых моно- и бифункциональных поверхностно-активньк катализаторов. Сначала исследовали сравнительную эффективность катализаторов в связи с введением в них различных функциональных групп [43] и изучали каталитические механизмы реакции. На последующих этапах внимание было сосредоточено на создании более совершенной, уточненной мицеллярной модели фермента. Ниже хфиведены структуры ПАВ, отобранные для предварительного изучения, и их обозначения. [c.342]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология