Ферменты, сравнение макромолекул

В предыдущих разделах были кратко рассмотрены причины значительно более поверхностного описания деталей стереохимии при рентгеноструктурном анализе белков по сравнению с описанием малых низкомолекулярных соединений. Однако для успешного исследования зависимости между структурой и активностью требуется более высокая точность структурных данных. Поскольку мы стремимся к более глубокому пониманию поведения активного центра или функциональных областей этих биологических макромолекул, необходимо повысить разрешающую способность дифракционных методов. Малые изменения конфигурации аминокислотных остатков в области центра связывания металла и изменения стереохимии комплексов металла в ходе каталитического процесса должны быть тщательно изучены, в особенности при исследовании ферментов, требующих участия иона металла. Как указывалось в разд. 1.2.1, описание этих структурных изменений позволяет определить стереохимическую природу электронных перестроек, происходящих при взаимодействии молекул субстрата и фермента и ответственных за каталитическое действие. [c.24]

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]

Выше отмечалось, однако, что создать в третичной структуре макромолекулярной глобулы (или в структуре агрегата из макромолекул) полость с заданной топографией, включающую активный центр, необходимо, но еще не достаточно для построения синтетического аналога фермента. Таким путем можно добиться продуктивного связывания субстрата в активном центре и увеличить скорости катализируемых реакций на 3—4 порядка по сравнению с катализом на низкомолекулярных моделях активных центров. Но это, как показывают теоретические оценки и некоторые эксперименты, в лучшем случае приведет к достижению уровня активности, характерного для природных ферментов в отношении неспецифических субстратов. [c.297]

Асимметрический синтез модельного соединения (присоединение лаурилмеркаптана к метилметакрилату) также был более эффективен в присутствии полимерного катализатора Эти результаты подтверждают теоретические представления, изложенные выше они показывают высокую стереоспецифичность каталитического действия с участием макромолекул по сравнению с низкомолекулярными аналогами [106]. По-видимому, синтез оптически активных низкомолекулярных соединений, полимеров, стереоспецифические сольволитические реакции [107] могут быть успешно осуществлены под влиянием ОАП, аналогично природным процессам, протекающим под влиянием полимерных катализаторов — ферментов. [c.163]

Молекулярные массы белков колеблются от нескольких тысяч до нескольких миллионов, т. е. число аминокислотных остатков в макромолекуле белка составляет от нескольких десятков до сотен тысяч. Например, природный полипептид окситоцин — гормон, выделяемый задней долей гипофиза, — состоит из 9 аминокислот, его мол. масса 1007 мол. масса адренокортикотропного гормона (23 аминокислоты) 3200 фермента рибонуклеазы (124 аминокислоты) — 15000 гемоглобина (белок крови) —68000, а мол. массы белков вирусов могут достигать 50 миллионов. Уже эти вариации создают у белков большое разнообразие. Но гораздо более существенная причина разнообразия белков по сравнению, например с полисахаридами заключается в том, что в состав макромолекул белка могут входить около 20 различных аминокислот, в то время как обычные полисахариды (целлюлоза, крахмал) построены из одного моносахарида — глюкозы. [c.425]

Преимущества ферментативного катализа по сравнению с небиологическим гетеро- и гомогенным катализом заложены в исключительно сложной структуре макромолекул белка. Для осуществления каталитической функции многие ферменты содержат в молекуле небелковый фрагмент-кофактор. [c.264]

Экспериментально установлено, что ультразвук оказывает специфическое действие на макромолекулы тропоколлагена в сравнении с протеолитическими ферментами. В то время как последние вызывают деполимеризацию протофибрилл до отдельных мономеров посредством процесса гидролитического расщепления и в дальнейщем скручиваются в новую структуру, ультразвук при продоллсительном воздействии вызывает разрыв полипептидных связей, нарушая целостность спиральной конфигурации, подобно специфическому ферменту коллагеназе. [c.258]

В принципе, более высокую радиочувствительность макромолекулы в водном растворе можно было бы объяснить снижением энергии активации. В этом случ.ае на каждые 100 эВ поглощенной энергии в растворе инактивировалось бы значительно больше молекул, чем в сухом препарате. Для сравнения энергий активации необходимо определить величину радиационно-химического выхода (С) инактивации фермента в растворе и в сухом препарате из соотношения [c.97]

На этом этапе, возможно, стоит сравнить и сопоставить эти три больших семьи макромолекул- белок, РНК и ДНК. Молекулы белка, которые строятся из двадцати различных боковых цепочек, некоторые из которых химически довольно активны, более универсальны как класс, по сравнению с молекулами нуклеиновых кислот Именно по этой причине все известные ферменты созданы из белков, хотя в некоторых случа ях могут понадобиться мелкие органические молекулы, чтобы работать одновременно с ними в качестве фермента. Именно способность каждо го фермента создавать или разрушать определенные химические связи позволяет современным клеткам вообще функционировать. Поскольку многие различные химические реакции необходимо подобным образом катализировать, то существует много различных видов ферментов. [c.58]

Из схемы следует, что макромолекулы ферментов удалены от гидрофобной поверхности полимера и находятся в гидрофильном окружении. При этом гидрофильный слой формируется одновременно с процессом ковалентной иммобилизации ферментов и создаются наиболее благоприятные условия для функционирования ФАВ в иммобилизованном состоянии, что подтверждается результатами измерения протеолитической активности модифицированных полимеров. Создание на полимерной поверхности гидрофильного слоя почти на два порядка увеличивает активность иммобилизованного фермента по сравнению с его иммобилизацией без гидрогеля. [c.257]

Сближение уретановых групп в макромолекуле полиуретана повышает биологическую стойкость полимера. Так, ППУ, полученные с применением разветвленных диолов или бисфенолов, как правило, обладают относительно высокой стойкостью к действик> ферментов. Сравнение ППУ на основе различных диизоцианатов показало, что полимеры на основе линейного диизоцианата (гекса-метилендиизоцианата) значительно менее чувствительны к микробиологическим факторам, чем ППУ на основе циклических диизоцианатов, причем наиболее чувствительны ППУ на основе ТДИ. [c.102]

Изменения активности некоторых белков коррелируются, как правило, с изменениями ряда физических свойств. Так, изменение формы белковой молекулы можно установить по изменению некоторых гидродинамических характеристик (например, коэффициента трения, инкремента вязкости), по изменению светорассеяния, поверхностных свойств, диффузии через полупроницаемые мембраны и скорости седиментации [90]. Изменения термодинамических свойств (энтальпии и энтропии), объема, растворимости, оптического вращения, поглощения в инфракрасной области, дифракции электронов, а также некоторые другие характеристики, приведенные Каузманом [90], используются для Оцейки изменений формы белковых молекул. Большинство этих измерений было проведено па макромолекулах неизвестной структуры, для которых не была установлена последовательность аминокислотных остатков. В настоящее время благодаря усовершенствованию методов деградации белков, аналитического определения Концевых групп, методов разделения и идентификации отдельных фрагментов можно успешно изучать белки с молекулярным весом порядка 20 ООО. Хотя эта работа еще не достигла молекулярного уровня, тем не менее она дает возможность лучше использовать значения физических констант белковой молекулы известной структуры для объяснения механизма взаимодействия фермента с субстратом. Структура такого белка, как фиброин (белковое вещество натурального шелка), в настоящее время хорошо изучена благодаря сравнению рентгенограммы и ИК-спектров нативного волокна с рентгенограммами [35, 38, 108, 140] и ИК-спектрами [168] небольших фрагментов белка известной структуры, полученных при деградации, а также синтетитегаихпмшнептидо [c.386]

Изучение реакций моно- и диизоцианатов со спиртами и гликолями, катализируемых полимерами 4-винилпиридина и его сополимерами со стиролом, показало, что первый порядок скорости реакции по реагирующим веществам, в отличие от процессов на низкомолекулярном аналоге — пиридине, пе выполняется К. п. активней низкомолекулярного катализатора в области малых концентраций реагирующих веществ, причем его каталитич. активность растет пропорционально содержанию стирола в сополимере. Увеличение концентрации реагирующих веществ приводит к запределиванию скорости реакций, катализируемых полимерами. Аналогичная ситуация имеет место в случае ферментативных реакций, протекающих через стадию образования фермент-субстратного комплекса и подчиняющихся кинетике Михаэлиса — Ментен. Предполагается, что макромолекулы в р-ре свернуты в клубки, легко проницаемые для молекул реагирующих веществ. Т. к. объем клубков обычно на несколько порядков превышает объем вступающих в реакцию молекул низкомолекулярных соединений, значительная часть каталитич. актов протекает внутри таких клубков. Последние можно представить как микрофазы с определенной растворяющей способностью по отношению к реагирующим веществам и, следовательно, присущей им концентрацией реагирующих веществ, как правило, отличающейся от концентрации веществ вне полимерных клубков. Более высокая концентрация реагирующих веществ в полимерном клубке, обусловленная большей растворяющей способностью клубка по сравнению с растворителем,— основная причина, по к-рой активность К. п. в области малых концентраций реагируюпщх веществ выше активности низкомолекулярного катализатора. В этой связи становится понятным, почему эффективность К. п. выше в плохих растворителях. Причина аапределивания скорости реакции, наблюдаемого при катализе полимерами, по-видимому, связана с насыщением полимерных клубков реагирующими веществами. Эффект увеличения скорости реакции с повышением содержания стирола в сополимере приписывается специфич. взаимодействию ароматич. ядер стирола, входящего в состав катализатора, и реагентов, в данном случае л, л-взаимодействию. Энергии активации реакций фенилизоцианата с метиловым спиртом, катализируемых низкомолекулярными и полимерными катализаторами, одинаковы, что указывает на идентичность механизмов реакции. [c.479]

За последние годы твердо установлено, что нуклеиновые кислоты выполняют в вирусе, клетке и в макроорганизме кибернетические функции. В дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) клеточных ядер и рибонуклеиновой кислоте (РНК) вирусов растений зафиксирована вся генетическая информация, т. е. необходимые данные для синтеза белков. Прямые опыты по трансформации бактерий растворами чистой ДНК, но заражению бактерий с помощью ДНК, выделенной из фагов, по заражению растений с помощью РНК, выделенной из вирусов, показывают, что именно макромолекулы ДНК и РНК являются носителяйи генетической информации. Если искать сравнение из области электронных счетно-решающих машин, то можно, как это делал Нейман, рассматривать по аналогии с клеткой машину, содержащую все необходимое, чтобы воспроизвести самое себя. В такой машине должны быть рабочие орудия (в клетке—это ферменты, организованные в пространственные структуры) и должен быть элемент памяти (например, магнитная лента), в котором зафиксированы с помощью кода все детали ее конструкции. Цепочка нуклеиновой кислоты играет в клетке ту же роль, что магнитная лента в электронной машине. Чем длиннее цепь нуклеиновой КИС.ЛОТЫ, тем больше информации в ней может быть запасено. [c.6]

Высокая плотность положительного заряда на поверхности мицеллы бромида цетилтриметиламмония должна стабилизировать отрицательно заряженные ионы и переходные комплексы, так что в этих случаях наблюдаемое ускорение реакций можно рассматривать как результат возрастания локальной концентрации ионов гидроксила вблизи субстрата, адсорбированного на поверхности мицеллы. Активность иона гидроксила должна быть постоянной для системы в целом, так что понижение коэффициента активности вблизи мицеллы должно приводить к возрастанию концентрации ионов гидроксила в этой области. Ускорение можно описать более непосредственно как следствие понижения коэффициента активности переходного комплекса реакции на поверхности мицеллы по сравнению с коэффициентами активности реагентов в объеме раствора. Это понижение вызывается гидрофобным взаимодействием с неполярными компонентами и электростатическим с заряжен-ныхми колшонентами переходного состояния. Этот вид бифункционального взаимодействия с малой молекулой, различные части которой при посредстве разных механизмов стабилизированы каждая в своем микроокружении на макромолекуле, по-видимому, полностью аналогичен взаимодействию субстратов с активными центрами ферментов. [c.311]

Карбогидразы могут быть эндогликозидазами, отщепляющими олигосахариды от углеводных цепей, и экзогликозидазами, которые отщепляют моносахариды от терминальных нередуцирующих концов цепей. Кроме того, имеются другие ферменты, например оксидазы, дезацетилазы и т. д., которые осуществляют различные превращения индивидуальных сахаров. Применение ферментов для определения строения групповых веществ крови позволяет проводить исследование в мягких условиях (температура, pH) и благодаря высокой специфичности ферментов облегчает получение строго определенных фрагментов лабильных макромолекул по сравнению с кислотным гидролизом. Трудность заключается в том, что механизм действия многих ферментов, нарушающих серологическую специфичность групповых веществ, пока еще не выяснен. Кроме того, не все ферменты действуют ira групповые вещества, даже если в составе последних находится группировка, которая в обычных условиях является специфическим субстратом для фермента. Тем не менее были получены важные данные о структуре участков групповых веществ, связанных с их серологической активностью при использовании ферментов микробов, специфически разрушающих тот или иной тип группового вещества. Общие представления о структуре макромолекул могут быть получены при использовании хорошо известных протеолитических ферментов. [c.189]

НО наблюдаемому три облучении сухих препаратов. Это указывает на одноударность процесса инактивации. При одноударном механизме объем мишени, ответственной за инакпивацию, пропорционален Ds (см. уравнение П-8). Из сравнения доз 0 7 для инактивации сухого и растворенного ферментов можно было бы заключить, что в растворе размер чувствительной мишени, одиночное попадание в которую приводит к инактивации, возрастает в сотни раз по сравнению с размером мишени для инактивации этого же фермента в высушенном состоянии. Такое предположение маловероятно. Объем макромолекулы не может увеличиться в сотни раз в результате растворения ее в воде. [c.97]

Еще в 1949 г. Е. Баррон, изучая радиолиз растворов ферментов, обнаружил, что тиольные группы обладают наиболее высокой радиочувствительностью по сравнению с другими группами макромолекул. В связи с этим Е. Баррон и С. Дикман (1949) предположили, что сульфгидрильные группы представляют собой уникальные структуры, поражение которых ионизирующей радиацией приводит к инактивации ферментов, повреждению тиолзависимых [c.276]