Активный центр топография

Лизоцим — фермент бактериолитического действия. Иначе говоря, реакции, катализируемые лизоцимом, приводят к лизису (растворению) определенных бактериальных клеток. Поэтому изучение механизмов действия фермента, топографии его активного центра и кинетических особенносте реакций лизоцима целесообразно начать с описания структуры его специфического субстрата — пептидогликана (гликопептида или муреипа) бактериальной клеточной стенки. Сравнительно недавно постановка вопроса в таком виде звучала буквально фантастически, поскольку химическая структура гигантских макромолекул, образующих скелет клеточной стенки, была совершенно неизвестна. Однако благодаря работам большой группы исследователей, в первую очередь Солтона, Строминджера, Гуйсен, за последние 15—20 лет ситуация значительно изменилась, и к настоящему времени многие важные особенности структуры бактериальных клеточных стенок достаточно хорошо изучены. [c.139]

Благодаря сочетанию рентгеноструктурных и химических исследований бьша выяснена детальная топография активного центра химотрипсина, состоящего из трех полипептидных цепей, соединенных друг с другом дисульфидными связями остатков цистина (дополнение 9-4, Б). Химические исследования показали, что при инактивации химотрипсина диизопропилфторфосфатом образуется ковалентное производное остатка серина в положении 195 полипептидной цепи отсюда следует, что этот остаток входит в состав активного центра. По данным других химических исследований, остаток гистидина в положении 57 и остаток аспарагиновой кислоты в положении 102 также участвуют в каталитическом процессе. Хотя эти остатки занимают в полипеп-тидном остове положения, находящиеся далеко друг от друга, и даже в разных полипептидных цепях, данные рентгеноструктурного анализа свидетельствуют [c.256]

Применительно к биологическим макромолекулам обсуждается вопрос о коллективном действии полярных групп на структуру воды. В исследованных случаях изменений структуры воды, в первом приближении, могут быть представлены как сумма локальных изменений вблизи отдельных групп. В отличие от молекул, в двухмерной решетке активных центров эффекты топографии выходят за первый план, предопределяя, например, знак изменений плотности приповерхностных слоев. [c.6]

Вторая часть книги посвящена кинетическим закономерностям ферментативных реакций. В теоретическом и методическом плане рассматривается ряд подходов как нестационарной, так и стационарной кинетики, наиболее полезных для выяснения механизма действия ферментов и топографии их активных центров. [c.2]

Снециальные опыты показывают, что нагревание тех же металлических пластинок в атмосфере одного лишь кислорода или одного водорода не дает аффекта. Это показывает, что структурные изменения связаны каким-то образом с каталитическим образованием воды, протекающим слитно или по раздельным этапам. Можно думать, что разрыхление поверхности металла локализовано там же, где и процесс катализа. Если это предположение правильно, то реплики работающей поверхности в известной степени отражают топографию размещения активных центров и развития активной поверхности при самоактивации реакцией. С первого взгляда расположение и распространение зон разработки кажется совершенно беспорядочным, однако более внимательное наблюдение показывает наличие определенной кучности и тенденцию к появлению группы разрыхленных участков, близко расположенных друг к другу. Для объективной характеристики естественно прибегнуть к статистическим признакам. При общем числе п разработавшихся участков на единицу поверхности средняя площадь Д5, приходящаяся на один участок, равна и среднее [c.85]

С этим нельзя не согласиться, если иметь в виду, что отдельные сторонники активных центров действительно всю деятельность катализаторов сводят только к проявлению их физического состояния или к топографии их поверхности. [c.155]

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]

Сведения о составе активных центров и их групп более полны по отношению к тем ферментам, у которых эти группы имеют небелковую природу. В тех случаях, когда сам белок образует активный участок на поверхности молекулы, исследование затрудняется из-за сложной топографии этой поверхности и данные о составе активных центров менее надежны. Фермент, как правило, ускоряет однотипные реакции, т. е. это катализатор, который проявляет свойство избирательности или специфичности. Отношения между ферментом и его субстратом сравнивали с отношением ключа к замку. На самом деле специфичность ферментов изменяется в широких пределах. Так, фермент уреаза катализирует одну-единственную реакцию разложения мочевины и ни на какие другие субстраты не действует. Этот фермент обладает абсолютной специфичностью. Но, например, ферменты, катализирующие гидролиз сложных эфиров, гораздо менее специфичны в выборе субстрата и действуют ня эфирные связи различно. [c.96]

По-видимому, изменение смачиваемости твердых поверхностей омагниченной водой может быть связано с изменением сцепления между молекулами воды и их взаимным оттягиванием от поверхности. Значительную роль может играть и изменение формирования поверхностных гидратных слоев, структура и свойства которых зависят не только от заряда поверхности, но и от степени соответствия топографии ее активных центров структуре воды. [c.76]

В этой статье повсюду подчеркивались перспективы дальнейшего исследования специфически измененных белков. В заключение внимание читателя обращается на результаты, полученные при химических замещениях в антибиотиках полипептидах, и на особенности таких простетических групп, как нуклеиновая кислота. Серьезные изменения в распределении заряда и в топографии белков могут оказывать лишь незначительное влияние на их активность, тогда как ничтожно малые изменения, вызываемые денатурацией или замещением какой-либо одной группы, способны полностью ликвидировать специфичность. Микроструктуру активных центров можно изучать, сравнивая влияние известных реакций, с одной стороны, на простетическую группу и белок и, с другой стороны, на белок и полипептид. Одновременное исследование белковых производных физическими, химическими и биологическими методами открывает широкие перспективы для выяснения тесной связи между структурой соединения и его активностью. [c.356]

Еще более сложной представляется проблема при переходе к рассмотрению катализаторов, одновременно ускоряющих протекание двух (или более) параллельных реакций. Помимо природы активных центров, важнейшую роль играет здесь их расположение на поверхности. Так как активный катализатор обычно представляет собой рыхлую массу, не оформившуюся в определенную крупнокристаллическую структуру, изучение строения его поверхности сопряжено с большими трудностями. Между тем только детально выяснив характер действия поверхности в зависимости от ее топографии, можно рассчитывать настолько овладеть каталитическими процессами, чтобы стал возможен сознательный и планомерный подбор катализаторов. [c.348]

В каучуке СКС-30, не имеющем активных групп, значение у наибольшее. Для каолина, характеризующегося специфичной топографией активных центров поверхности (хемосорбирующих катионоактивные ПАВ), располагающихся на участках площадью 8-10- м у=1, поскольку адсорбированные молекулы модификатора в ориентированном адсорбционном слое занимают площадь лишь 2-10 м2 и не препятствуют адсорбции полимера. [c.63]

Алкилборные кислоты оказались полезным инструментом для анализа топографии активных центров сериновых протеаз [2847,2862,28633. Исследование зависимости K от длины углеводородной цепи позволяет составить представление о расстояниях между каталитическим и сорбционным центрами и о протяженности последнего (рис.88). [c.264]

ТОПОГРАФИЯ АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ ГЕМСОДЕРЖАЩИХ БЕЛКОВ [c.9]

Изучен гидрогенолиз и дегидрирование н-пентана в присутствии Ки/АЬОз (0,034—1,492% Ни) и Ки-черни при 450—490 °С и, атмосферном давлении [36—39]. Кинетический порядок реакции по углеводороду равен 0,4, порядок по водороду равен 0,7. Активность катализатора сильно зависит от топографии его поверхности максимальную удельную активность проявил катализатор, содержащий 0,085% Ки. На основании полученных данных был сделан вывод, что предварительная стадия включает в себя конкурентную адсорбцию углеводорода и водорода на одних и тех же активных центрах, состоящих, как правило, из двух-трех атомов Ки. Адсорбция алкана на таком центре приводит к образованию частично дегидрированных промежуточных частиц состава С5Н10 или С5Н9. Стадией, лимитирующей скорость реакции, является поверхностная реакция между такими ненасыщенными частицами и адсорбированным водородом. [c.95]

В результате проведенного выше анализа данных по плотности прочно связанной воды можно сделать вывод, что высокая энергия взаимодействия ее молекул с активными центрами гидрофильной поверхности и, как следствие, друг с другом еще не предопределяет повышенной по сравнению с объемной плотности связанной воды. Поверхность навязывает адсорбционным слоям структуру, зависящую от топографии и природы активных центров, т. е. в определенном смысле оказывает разу-порядочивающее действие на связываемую воду. Конечно, подвижность адсорбированных на гидрофильных поверхностях молекул воды, как это следует из анализа изменений энтропии при адсорбции [85] и данных ЯМР (см., например, [86]), намного ниже, чем в жидкой воде. Но приспособление адсорбционного водного слоя к топографии активных центров приводит к нарушению в нем целостности сетки межмолекулярных водородных связей в ИК-спектрах сорбированной воды полосы валентных колебаний слабо нагруженных ОН-групп воды существенно выше, чем в жидкой воде [66]. [c.35]

Активные центры могут быть расположены на поверхности на различных расстояниях, но, в первую очередь, хемосорбировать будут только те из них, к оторые требуют минимума энергии активации, т. е. находятся на оптимальном расстоянии. При повышении степени покрытия поверхности с меньшей интенсивностью будут включаться в реакцию и те активные центры, которые не отве1 1Ют принципу оптимального расстояния. Увеличению скорости хемосорбции будет способствовать повышение температуры. Таким образом, общие представления о ненасыщенности поверхностей и об активных центрах привели к необходимости изучения топографии или геометрии энергетически неравноценной поверхности. [c.112]

Лизоцим в зависимости от условий кристаллизуется с образованием ряда полиморфных форм — тетрагональной, триклииной, моноклинной, орторомбической [29, 30]. Наиболее известна тетрагональная структура, с использованием которой и было получено большинство рентгеноструктурных данных. По мнению самого Филлипса [5], тетрагональная структура кристаллического лизоцима имеет один серьезный недостаток — молекулы фермента в ней подходят друг к другу особенно плотно и взаимодействуют в области участков Е и Р активного центра, что не позволяет наблюдать связывание сахаров с данными участками без разрушения кристаллов. Это, видимо, стимулировало изучение других кристаллических форм лизоцима [29—31], хотя и без особого успеха в выявлении новых деталей строения активного центра и механизма его действия. Более того, выяснилось, что триклигшый лизоцим еще менее пригоден в данном отношении для исследований, поскольку у него в кристаллической ячейке взаимно блокированы три участка активного центра — О, Е и Е [32, 33]. По предварительным данным, моноклинная и орторомбическая формы кристаллического лизоцима страдают тем же недостатком [34, 34а]. В настоян ее время надежды возлагаются на лизоцимы из других источников, такие как лизоцим из белка яиц черепахи [34], четвертичная структура которого практически идентична лизоциму из белка куриных яиц, но кристаллы содержат аномально большое количество воды. Возможно, и этом случае активный центр фермента будет более доступен для аналогов субстрата и эффекторов и соответствующий рснгеноструктурный анализ приведет к более определенным выводам о топографии связывающих участков активного центра. [c.154]

Успехи в изучении етруктуры белков, н в частности лизоцима, в кристаллическом состоянии методами рентгеноструктурного анализа неизбежно повлекли за собой вопрос о том, насколько третичная структура фермента, и в особенности его активно1 о це1гтра, в кристалле близка к таковой в растворе. С одной стороны, можно было бы ожидать близкое сходство, если не идентичность, между структурами фермента в данных двух физических состояниях, поскольку по меньшей мере одна треть объема для большинства кристаллических белков занята водой [35], причем по данным ЯМР эта вода имеет жидкую структуру [36]. С другой стороны, определенные ограничения в подвижности фермента в кристалле, а также взаимные стерические влияния молекулы в кристаллической решетке (возможно, различные для разных полиморфных модификаций кристаллического фермента) могут, вообще говоря, сказываться на топографии активного центра, доступности его по отношению к молекулам субстрата и эффекторов и в целом на механизме ферментативного катализа. [c.155]

II топографии активного центра альфарэдренорецепторов по данным теоретического конформацнонного анализа. — Биоорган. химия, 1984, т. 10, № 3, с, 362—377. [c.231]

Оказалось, что топография шести колец Ы-ацетилглюкозамина или М-ацетилмурамовой кислоты в молекуле полисахаридного субстрата в точности соответствует впадине в молекуле лизоцима. При действии лизоцима связь между четвертым и пятым кольцами разрывается (рис. 2-9). В предполагаемом активном центре остаток глутаминовой кислоты (№ 35) находится в положении, точно соответствующем его роли донора протонов [т. е. ВН в уравнении (7-10)], тогда как остаток аспарагиновой кислоты (№ 52) лежит на противоположной стороне впадины. Как 01и-35, так и Азр-52 имеют аномально высокие значения р/Са (микроскопические р/Са составляют —5,3 и 4,6 соответственно) ) в полностью протонированном активном центре [12], что связано с гидрофобным окружением и наличием водородных связей с другими группами. Азр-52 обычно диссоциирует первым, и благодаря возникающему электростатическому взаимодействию 01и-35 остается протонированным вплоть до pH - 6. Расположенные рядом положительно заряженные основные группы влияют на величины р/Са, и поведение фермента, следовательно, зависит от ионной силы среды [12]. Анион Азр-52 лежит близко (на расстоянии - 0,3 нм) к центру положительного заряда, ожидаемого в карбоний-ионе [13], и, по-видимому, должен стабилизировать карбоний-ион [см. схему (7—10)]. [c.99]

Получены экспериментальные доказательства наличия в активном центре химотрипсина двух остатков гистидина и остатка серина, схематически представленных в трехмерной структурной модели предшественника этого фермента (рис. 4.3). Выявление химической природы и вероятной топографии групп активного центра—проблема первостепенной важности. Она сводится к определению природы аминокислот, их последовательности и взаиморасположения в активном центре. Для идентификации так называемых существенных аминокислотных остатков используют специфические ингибиторы ферментов (часто это субстратподобные вещества или аналоги коферментов), методы мягкого (ограниченного) гидролиза в сочетании с химической модификацией, включающей избирательное окисление, связывание, замещение остатков аминокислот и др. [c.123]

В 1925 г. Тейлор [40] предположил, что на поверхности катализатора имеются активные центры — специфические образования, содержащие относительно небольшое число атомов металла с аномально низким координационным числом (числом ближайших соседей). Другим фактором, влияющим на структуру поверхности катализатора, является индекс кристаллографической грани. Несмотря на значительное количество экспериментальных исследований, картина остается недостаточно ясной, особенно в отношении активных центров Тейлора и роли поверхностных дефектов. Возникающие затруднения можно проиллюстрировать несколькими примерами. Шутер и Фарнсуорт [41], исследуя реакцию обмена Нг — D2 на кристаллах никеля, очищенных в сверхвысоком вакууме (СВВ), не обнаружили различия в активности подвергнутой бомбардировке ионами поверхности до и после термического отжига. По-видимому, достаточно уверенно можно заключить, что топография поверхности этой системы не влияет на протекание реакции. Однако Ухара и др. [42] нашли, что с увеличением продолжительности отжига никеля, подвергнутого холодной обработке, каталитическая активность в отношении орто — пара-превра-щения водорода уменьшается. Расхождение между результатами указанных работ, несомненно, связано с влиянием поверхностных примесей, которому Ухара и др. не уделили достаточного внимания. [c.35]

Затем, через 30 лет после этого, в результате тшательного изучения топографии поверхности катализаторов до адсорбции и катализа, в процессе адсорбции и десорбций, в процессе каталитических реакций Гуотми и Каннингем [65] нашли, что рельеф поверхности в процессе реакций перестраивается с образованием структур, характерных для данной реакции. Реакция как бы подготовляет для себя поверхность. Поверхность элек-трополироваиного монокристалла меди при исследовании в электронном микроскопе казалось гладкой,— говорят эти авторы. Она оставалась гладкой и при нагревании в водороде. Когда такой кристалл нагревали в кислороде при 150°, то получалась [иная] структура поверхности, которая после восстановления в водороде становилась шероховатой и неправильной. Если же на монокристалле проводили каталитическую реакцию водорода с кислородом, то. .. на различных гранях образовалисымикрогра-ни. Эти структуры изменялись в зависимости от реагирующего вещества и условий опыта. Таким образом, не только поверхность влияет на реакцию между газами, но и сами газы также влияют на структуру поверхности, и эти эффекты, очевидно, следует принимать во внимание [65, стр. 114—115]. Такой вывод корреспондируется с выводами Тона и Тэйлора [60] об образовании и уничтожении активных центров, представляющих уже не участки гооверхности, а комплексы катализатора с реагентом. [c.154]

Оптимальное, неполное насыщение поверхности пигмента адсорбционным слоем ПАВ, при котором проявляется их активирующее действие, колеблется в широком диапазоне (табл. 7). При этом степень насыщения хемосорбционного слоя ПАВ при максимальной прочности систем зависит от молекулярной природы полимера, определяющей взаимодействие его с поверхностью твердой фазы по соответствующим активным центрам и их топографии. Наименьшее значение V характерно для систем, в которых модификатор и полимер взаимодействуют с одноименными участками поверхности пигмента (например, ПСХС и СК на ТЮг и др.). [c.63]

Рис.88. Зависимость констант ассоциации алкилборных кислот от длины алкильной цепи (и гйдрофобности) (а) и схематическое представление топографии активных центров амидгидролаз ( )

В монофафии рассматриваются структура и механизм действия гемсо-держащих белков, а также топография их активных центров. Показано участие гемина в каталитическом процессе гемсодержащих белков. Приводятся данные по строению и механизму действия пероксидазы в реакциях оксидазного и пероксидазного окисления субстратов. Показана функциональная роль фермента в биологических системах, а также возможности его использования в аналитических исследованиях. Приводятся результаты исследований авторов, раскрывающие особенности протекания перокси-дазных реакций с участием медленно и быстро окисляемых субстратов, а также роль индолил-З-уксусной кислоты в этих реакциях.Обсуждаются механизмы пероксидазных реакций индивидуального и совместного окисления фенотиазинов и влияние строфантина О на кинетику их окисления. Установлена роль функционально важных групп активного центра пероксидазы, участвующих в катализе. Показано влияние моно- и олигосахаридов на каталитические свойства и стабильность пероксидазы. Представлена динамическая модель активного центра пероксидазы. Рассмотрено действие антиоксидантной системы растений и животных. Показаны условия протекания перекисного окисления липидов в живых организмах и роль пероксидазы в действии антиоксидантной системы растений. Изучено влияние малых доз ультрафиолетового облучения семян на состояние антиоксидантной системы, прорастающих зерновок пшеницы. [c.2]

Живые огранизмы выделяют огромное количество органических соединений, которые более века привлекают внимание химиков-органиков. Некоторые из этих соединений являются небольшими молекулами (сахара, гидроксикислоты), тогда как другие представляют собой очень большие частицы (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты). Соединения и той и другой группы характерны для всех живых систем. Между этими крайними случаями находятся вещества, молекулы которых имеют средний размер и степень сложности. Некоторые из них обладают сильным физиологическим действием, например витамины. Довольно часто соединения такого типа являются основой для исследований, нацеленных на получение лекарственных препаратов в этих препаратах необходимое физиологическое действие, которым обладает природное соединение, проявляется с большей силой и специфичностью за счет синтетических соединений родственного строения. Такого рода исследования базируются на том факте, что физиологическая активность соединения однозначно связана с его молекулярной структурой. Сравнение взаимосвязи структура — активность внутри больши> групп органических соединений позволяет постепенно пoзнaт молекулярную топографию некоторых рецепторных центров живых тканях, которые взаимодействуют и с природными со динениями, и с их синтетическими аналогами. [c.352]

Каталитические свойства металлов в цеолитных катализаторах зависят не только от электронного состояния металлов, но и от доступности их частиц для реагирующих молекул, размера и топографии кристаллитов. Известно например, что цеолиты Ni-NaA и Ni-NaX, восстановленные водородом, активны в гидрировании бензола [54, 100, 108, 123, 124] и дегидрировании циклогексана [108, 124] при атмосферном давлении. Напротив, контакты, приготовленные из цеолитов Ni-NaY, в тех же условиях практически не ускоряют эти реакции [94, 100, 108, 124]. Аналогично Ni- aY(Si02/Al203 = 4,2), восстановленный водородом при 450° С, мало активен в гидрировании и гидроизомеризации бензола, а Ni-NaY, содержавший то же количество Ni (7,2%), после обработки в идентичных условиях селективно и нацело гидрировал gHs в циклогексан при 200° С и давлении 30 атм [82]. Цеолиты, неактивные в гидрировании бензола, катализировали восстановление ацетона [100]. Эти результаты указывают на то, что металлические центры в цеолитах неоднородны. Действительно, по данным [52], в цеолитах типа Y имеются два типа никелевых центров. Центры первого типа (35% общего числа [c.174]

Для ранних стадий разложения была исследована электропроводность результаты этих измерений не позволяют прийти к определенным выводам. Однако из них следует, что проводимость быстро возрастает и в точке перегиба ее характеристики становятся такими же, как у металла, что указывает на слияние объемных ядер между собой при 0,5. Гарнер и Хейкок отметили также, что предварительное облучение ультрафиолетовым светом пе влияет на к, но уменьшает индукционный период. Они приводят для этого опыта отрицательное значение t , хотя и не обсуждают этого вопроса. Этот результат показывает, что число центров активного роста определяется топографией реагируюш его вещества и что влияние предварительного облзп1епия состоит в превращении медленно растущих ядер, находящихся в исходном веществе, в микроскопления, которые ведут себя далее так, как это описано выше [13]. Если такой механизм соответствует действительности, то разложение алюмогидрида лития представляет собой единственный пример в том отношении, что ядра в нем могут превращаться из первоначально медленно растущего типа >0), проходя через нейтральную точку = 0), в микроскопления, быстро растущие с самого начала ( <0). [c.199]