Ферменты, активация металлом активного центра

Наконец, в-чеФвертых, следует предостеречь от слишком поспешных выводов такого рода, поскольку активация, как и рН-эффекты, действительно может быть связана с пространственной блокадой. Она может объясняться просто удалением какой-то блокирующей группировки, скажем связанного ингибитора или одной из функциональных групп самого фермента, закрывающей активный центр и препятствующей тем самым образованию фермент-субстратного комплекса и каталитическому эффекту. Подобный механизм неконкурентного поведения весьма вероятен, особенно в случае фермента типа аскорбатоксидазы, когда в активный центр входит ион металла, играющий существенную роль как в каталитическом эффекте, так и в связывании субстрата. В подобном случае лиганд, связывающий ионы меди фермента, вполне может быть неконкурентным ингибитором, а другой лиганд, способный вытеснить первый, — неконкурентным активатором. Эти соображения не изменяют/синегмческой интерпретации, но влияют на выводы относительно химического механизма изучаемого процесса. [c.172]

Природа активных центров, вызывающих активацию молекулы азота, еще недостаточно ясна, однако очень важным для понимания процесса биологической фиксации азота является обязательное присутствие соединений ряда переходных металлов (Мо, Ге. Со и др.) в биологически активных системах, связывающих азот. Полагают [96], что взаимодействие молекулы азота с металлсодержащим ферментом протекает следующим образом [c.193]

Описанные выше корреляции могут быть использованы не только при исследованиях металлсодержащих ферментов и комплексов металлов с макромолекулами. Например, исследование констант активации или ингибирования какой-либо ферментативной реакции ионами различных металлов и сравнение этих констант с константами стабильности комплексов тех же ионов с различными лигандами может дать представление о природе групп активного центра фермента. Всевозможные сравнительные исследования ионов металлов чрезвычайно полезны для изучения специфических участков крупных молекул. [c.414]

НО тем не менее быть необходимым для проявления его активности. Таким образом, наряду с ферментами, у которых пои металла является составной частью активного центра, может наблюдаться и рассмотренный выше тип активации, при котором ион металла удален от активного центра. [c.423]

В состав катализаторов, используемых для поликонденсационных процессов, входят перечисленные ионы металлов, однако эффективность их каталитического действия несопоставима с ферментами. Принципиальное отличие специфичности ферментативного и обычного химического катализа, как подчеркивается в работе [416], состоит в том, что активный центр фермента может претерпевать конформационные изменения в переходном состоянии. Последнее обстоятельство приводит к дополнительным взаимодействиям нереагирующей части компонента с ферментом, подчас превосходящее по эффективности взаимодействия в основной реакции, что в свою очередь вызывает дополнительное уменьшение свободной энергии активации реакции. В этом и заключается основное значение конформационной подвижности биокатализаторов [416] в отличие от химических катализаторов, которые, как правило, имеют относительно жесткую структуру и реализуемые взаимодействия с компонентом реакционной системы в лучшем случае сохраняются (но не возрастают) в переходном состоянии. [c.264]

Многие белки в противоположность приведенным выше примерам связывают ионы металлов либо временно, либо в течение всего времени их существования в организме. Ранее уже упоминался пример временного связывания Са + в связи с протеолитической активацией протромбина и других компонентов системы свертывания крови (см. разд. 24.2.1.2). Иной случай представляют щелочные фосфатазы и фосфокиназы, где, по-видимому, для экранирования отрицательных зарядов фосфатной группы для облегчения атаки атома фосфора нуклеофилом требуется ион двухвалентного металла типа Mg + или Zn +. Более постоянное связывание ионов металлов белками может служить для выполнения одной из указанных ниже целей. Ионы Са + предохраняют трипсин от автолиза. Конкавалин А (см. ниже) не связывает производных глюкозы до тех пор, пока не свяжет предварительно один ион Са + и один ион Мг 2+ на субъединицу. В данном случае катионы, по-видимому, осуществляют подгонку конформации молекулы, образуя центр связывания глюкозы. Ионы металлов принимают также участие в формировании активных центров ферментов. По- [c.561]

Активность ферментов как катализаторов выражали многими способами. Одним из часто используемых способов является выражение ее через число оборотов Т.М. Последнее определяют [1] как число циклов, претерпеваемых во время каталитической реакции одной простетической группой фермента в одну минуту, т. е. как число молекул субстрата, реагирующих в минуту на одном активном центре фермента. Однако применялись и некоторые другие определения числа оборотов при любом способе измерения Т. N. следует указывать концентрацию субстрата и то, была ли она достаточной, чтобы дать максимальную скорость. Другой мерой [8, 3] является начальная константа скорости к реакции при низких концентрациях субстрата, где V = к [8]о[Е]о для реакции с одним субстратом, или к [8]о[Е]о[Т]о для бимолекулярной реакции. Эта характеристика имеет преимущество, являясь доступной мерой для многих реакций, катализируемых ферментами, и, кроме того, для тех же самых реакций в присутствии других катализаторов, которые не могут, например, дать предельно максимальную скорость. Однако, возможно, огромное преимущество может дать отнесение к к числу активных центров в молекуле фермента, точно так же как в кислотно-основном катализе константу скорости каталитической реакции делят на число доступных протонов кислотного катализатора. Аналогичным образом при сравнении фермента каталазы с коллоидальной платиной для реакции разложения перекиси водорода каждая частица может оказаться такой же активной, как и отдельная молекула фермента [8]. Однако каждая частица с радиусом 500 А имеет на поверхности приблизительно 3-10 атомов металла, каждый из которых, возможно, является самостоятельным активным центром, так что, относя к одному центру, можно видеть, что фермент оказывается намного более активным. Как показано в табл. 2, ферментативные реакции характеризуются более низкой энергией активации приблизительно на 10 ктл/моль, это может легко объяснить различие в активностях. В табл. 8 некоторые ферменты сравниваются с другими каталитически действующими ионами. [c.139]

Более типичным для биологич. Ф. является случай, когда в активных центрах ферментов, участвующих в переносе фосфорильной группы, присутствуют ионы металлов. Показано, что в зависимости от природы металла могут быть образованы различные комплексы АТФ с ионами металлов. Так, ионы Mg, Са и Ха предпочтительно образуют хелатные соединения с фос-фатнь1ми группами в р- и у-положениях АТФ, Си " взаимодействуют с а- и р-фосфатными группами, а Ми , по-видимому, может взаимодействовать со всеми тремя группами. Наиболее эффективными катализаторами ферментативных реакций, как правило, являются ионы Си, Хп, Мн и Са для этих элементов, ио-видимому, общим можно считать наличие вакантных атомных орбит, на к-рые могут внедряться неподе-ленные пары электронов атома кислорода фосфорильной группы. Отмечена следующая закономерность в изменении стабильности металл-хелатных комплексов с АТФ Мд>Са>8г>Ва. Снижение свободной энергии активации на стадии, определяющей скорость реакции, в чем, по существу, и состоит смысл катализа, реализуется двумя путями а) размазыванием [c.254]

Основная идея, на которой базируются попытки объяснить действия ионов металлов, основана на допущении, что металл образует мостик между ферментом и субстратом. В результате субстрат и активный центр фермента сближаются. Предполагают, что сначала возникает соединение с одним из компонентов, затем присоединяется другой. В полученном комплексе металл, по Диксону и Уэббу, может действовать просто, как манипулятор . Однако чисто механическая роль едва ли может исчерпать природу явления для большинства случаев активации. Гораздо более правдоподобным представляется допущение, [c.140]

ЕОН + На ЕН + НОН, который лишь слабо обменивает атомы дейтерия с ОгО. Купер, Элей и Хейуорд [28] установили обратимую потерю гидрогеназ-ной /г-Нг-активности на дегидратирующих бактериях, что может служить подтверждением этой гипотезы. Не ясно, является ли активным центром один или несколько атомов металла (имеются некоторые доказательства, подтверждающие присутствие железа [29]) или же атомы Н удерживаются органической частью фермента. Активация водорода под действием ацетата закисной меди [30, 31], по-видимому, происходит с двумя соседними ионами Си , а в случае ацетата серебра—с одним ионом Аё [32] [c.318]

Ионы металлов являются довольно специфичными активаторами. Часто для некоторых ферментов требуются ионы не одного, а нескольких металлов. Например, для фермента Ма , -АТФаза, который осуществляет перенос однозарядных катионов через клеточные мембраны, в качестве активаторов необходимы ионы магния, натрия и калия. Активация ионами металлов осуществляется по разным механизмам. В некоторых ферментах они входят в состав каталитического участка. В ряде случаев ионы металлов облегчают присоединение субстрата к активному центру фермента за счет образования дополнительных связей. Иногда ион металла соединяется с субстратом, образуя своеобразный металлосубстратный комплекс, который предпочтителен для действия фермента. [c.114]

Весьма сложная зависимость между активацией фермента и связыванием металлов была выявлена в присутствии Са + и Mg + [155, 156]. На основе полученных данных авторы пытались дифференцировать центры связывания металлов, ответственные за специфичность фермента, используя в качестве субстратов ФБ, тропонин и собственную молекулу фермента, а также центры, ответственные за активность КФ при различных значениях pH. В зависимости от условий эксперимента (pH, ионной силы и концентрации металлов) рассматривались три типа активности Ао, А и Лг. Первый тип активности — Ао, — независимый от Са + составлял незначительную часть общей активности и выявлялся при очень низкой концентрации Са +. При связывании Са + в Са2+/М 2+-центрах, характеризующихся высоким сродством к Са +, проявлялась активность Aj. Вторая стадия активации фермента, связанная с активностью Аг, происходила, когда были заняты Са2+-специфические центры, индуцированные в присутствии вы- сокой концентрации Mg2+ [155]. [c.71]

Металл может функционировать как связующий мостик между ферментом и субстратом или же сам может участвовать в активации субстрата. Мартел с сотр. [71] указывают, что активированные металлами ферменты являются, вероятно, каталитическими хелатными системами, в которых металл связан с остатками фермента при помощи хелатных колец и действует как активный каталитический центр для комбинации с субстратом. [c.94]