Белки субстраты протеаз

Многие ферменты, как уже указывалось, находятся в протоплазме клетки либо в неактивном, состоянии, в форме проферментов или зимогенов, либо фиксированы на вполне определенных внутриклеточных структурах. Этим можно объяснить одновременное присутствие в живых клетках и различных субстратов, и действующих на них ферментов. Так, например, в растительных тканях, листьях, стеблях нетрудно показать наличие одновременно крахмала и амилазы, белка и протеазы и т. д. [c.125]

Свойства субстрата протеаз (белка) — его состав, структура, химические и физико-химические особенности были подробно рассмотрены в главе 2. Остановимся подробнее на ферментах — представителях этой группы. [c.238]

Белки как субстраты протеаз 29 [c.29]

Природные субстраты протеаз также пригодны для выявления этих ферментов после электрофореза. Гели инкубируют с белками, а затем окрашивают и обесцвечивают обычными для белков методами. Бесцветные или слабо окрашенные полосы появляются в местах действия протеолитических ферментов. Во многих случаях применяют окрашенные белки, что позволяет избежать трудоемких процедур окрашивания и обесцвечивания. [c.303]

Синтез белков зависит от активности соответствующих генов (транскрипция), устойчивости матричной РНК (у прокариотов полупериод ее жизни составляет несколько минут, а у эукариотов— несколько часов и даже дней), количества и функциональной активности рибосом. Скорость деградации белка определяется прежде всего его природой. Есть белки, которые (благодаря своей структуре или локализации в клетке) могут функционировать в течение нескольких недель и месяцев. Другие оказываются очень хорошими субстратами протеаз и поэтому живут лишь десятки минут или несколько часов. [c.52]

Механизм связывания субстрата аналогичен у всех известных-сериновых протеаз [537], включая субтилизин [627]. Поскольку-субстратами сериновых протеаз являются белки, выяснение механизма образования комплексов этих ферментов с их субстратами также дает информацию о взаимодействии белок—белок. [c.246]

Называют энзимы, добавляя суффикс аза к названию субстрата, т. е. вещества, на которое он действует. Например, эстераза действует на сложные эфиры, протеаза — на белки, уреаза — на мочевину и т. д. Некоторые энзимы имеют тривиальные названия (эмульсин, пепсин и т. д.). [c.304]

Чрезвычайно сложна проблема специфичности протеолитических ферментов. Раньше считали, что специфичность протеаз определяется размерами частиц субстрата, и по этому признаку разделяли их на протеиназы и пептидазы. После изучения свойств этих групп ферментов с помощью низкомолекулярных синтетических субстратов стало ясно, что определяющим моментом реакции является природа аминокислотных боковых цепей и других радикалов, соседних с гидролизуемой связью. Фермент гидролизует только те связи, которые удовлетворяют его структурным требованиям. Среди протеаз на основании их специфичности различают две группы эндопептидазы, расщепляющие пептидную цепь белка в средних участках и гидролизующие ее на более мелкие фрагменты, и экзопептидазы, которые не могут расщеплять связей в середине цепи, а действуют последовательно, отщепляя одну за другой концевые аминокислоты — либо с аминного, либо с карбоксильного конца цепи. Первые — протеиназы (пепсин, трипсин, химотрипсин, папаин, фицин, катепсины), вторые — пептидазы (аминопептидазы, карбокси-, дипептидазы и др.). При расщеплении белка эндо- и экзопептидазы действуют как бы синхронно первые образуют значительное число свободных концов, вторые влияют на образовавшиеся фрагменты. [c.60]

Данные о механизме действия протеолитических ферментов на природные белки и синтетические субстраты укрепили позиции сторонников пептидной теории. Было твердо установлено, что протеазы гидролизуют именно пептидную связь как в белке, так и в модельных низкомолекулярных субстратах. Несмотря на то, что почти во всех статьях, посвященных химии пептидов и белков, как правило, было оговорено то, что белки, вероятно, содержат еще значительное число связей неизвестной природы, в 40-х годах даже сторонники циклических и других гипотез строения белков признавали первостепенную роль пептидной связи в белках. [c.122]

Окончательное окисление может произойти, если тот или иной субстрат сначала превратится в центральный интермедиат аце-тил-КоА или другие интермедиаты ЦТК. Для окисления белков микроорганизмы выделяют внеклеточные протеазы, которые гидролизуют белки до коротких пептидов и аминокислот. Таким свойством обладают некоторые бактерии и грибы, в основном патогенные, вызывающие порчу продуктов, а также почвенные микроорганизмы. Разложение белка микроорганизмами аммонификация) всегда сопровождается образованием ряда продуктов амми- [c.151]

Тривиальные названия ферментов строятся по названию субстрата с изменением окончания на аза . Типичными примерами тривиальных названий ферментов являются протеазы — ферменты, расщепляющие белки, липазы — ферменты, расщепляющие жиры, и др. Международный биохимический союз разработал правила рациональной номенклатуры ферментов. Каждый фермент обозначается специальным кодом, указывающим номер класса, подкласса, подподкласса и номер фермента [c.94]

Кроме статического определения pH образцов рН-метр нли его автоматический вариант (рН-стат) позволяет следить за ходом реакций, в которых участвует пли потребляется ион водорода. В этом случае для поддержания постоянного pH добавляют щелочь нли кислоту кривая потребления кислоты или щелочи, отложенного против значений времепи, отражает развитие реакции. Ферментативное или химическое окисление глюкозы или глюкозо-6-фосфата, фосфорилирование субстратов при участи аденозинтрифосфатов и соответствующих киназ, а также гидролиз белков протеазами — все это примеры реакций, которые можно проследить с помощью стеклянного электрода. [c.183]

Более правдоподобно объяснение особой медленности — гидролиза пептидных связей, в том числе и низкомолекулярных пептидов, эволюционными причинами. В эволюции не было необходимым возникновение высокоактивных протеаз, поскольку их активность лимитирована медленностью диффузии их естественных субстратов — белков (см. главу 5, с. 81). [c.73]

Дефектные и чужеродные белки деградируют в клетке при участии АТФ-зависимой системы протеолиза. У эукариот (все организмы, кроме ба> терий и синезеленых водорослей) эта система включает низкомол. белок убикитин, образующий с белками-субстратами конъюгат, и протеазы, расщепляющие этот конъюгат. [c.113]

Рис. 2.5. Характеристика субстратсвязывающих центров сериновых протеаз. Стрелки — разрываемые связи в полипептидных цепях белков—субстратов. а - гидрофобный карман 5— ионная связь в — небольшой гидрофобный карман.

Наибольшее распространение получила рациональная номенклатура, согласно которой название фермента составляется из названия субстрата и характерного окончания -аза. Она была предложена более столетия тому назад, в 1883 г., Э. Дюкло—учеником Л. Пастера. Так, фермент, ускоряющий реакцию гидролиза крахмала, получил название амилаза (от греч. амилон—крахмал), гидролиза жиров—липаза (от греч. липос—жир), белков (протеинов)— протеаза, мочевины—уреаза (от греч. уреа—мочевина) и т. п. [c.114]

Ion, детерминирующим синтез полипептида с молекулярной массой 94 кДа, тетрамер которого и составляет фермент. Данная протеаза локализуется в цитоплазме, и ее действие направлено на гидролиз дефектных и чужеродных белков в бактериальной клетке. Эффективная деградация белков протеазой La до низкомолекулярных пептидов сопровождается гидролизом этим же ферментом АТР. Интересно, что для разрыва пептидной связи гидролиз АТР не требуется. Считают, что энергия, пол Д1аемая при гидролизе АТР, необходима для транслокации фермента вдоль белка-субстрата и быстрой и полной его деградации без выделения в окружающее пространство продуктов частичного гидролиза белка, которые могут быть токсичны для клетки. [c.153]

Одним из наиболее исследованных семейств ферментов являются сери-нопротеазы. Все они предназначены для расщепления полипептидньгх цепей белков по механизму, в котором участвует боковая цепь аминокислоты серина (— Hj—ОН), находящейся в активном центре фермента. Три такие протеазы (трипсин, эластаза и химотрипсин) синтезируются в поджелудочной железе и вьщеляются ею в кишечник, где они превращают содержащиеся в пище белки в аминокислоты, способные всасываться через стенки кишечника. Благодаря возможности легко изолировать эти ферменты и их сравнительно высокой устойчивости их удалось интенсивно исследовать химическими способами еще до того, как стало возможным проведение рентгеноструктурного анализа белков. В настоящее время биохимический и рентгеноструктурный анализы позволили установить достаточно ясную картину функции этих ферментов, иллюстрирующую два аспекта действия любых ферментов каталитический механизм и специфичность к субстрату. [c.318]

Наибольший интерес представляют кинетическое описание протяженных кривых ферментативной деградации полимеров и выявление соответствующих кинетических закономерностей. С этим вплотную связана проблема разработки методов оценки биополимеров с точки зрения их атакуемости ферментами, а также в отношении оценки перевариваемости белков протеазами [22—25]. Иэ немногочисленных количественных данных в литературе по ферментативной деградации биополимеров видно, что для них свойственно ингибирование низкомолекулярньши продуктами реакции (см. [22, 26—32]), При этом в большинстве случаев выводы об ингибировании продуктами были сделаны при кинетическом анализе так называемых полных кривых ферментативной деградации биополимера, или протяженных участков кинетических кривых, с помощью известных методов ферментативной кинетики (например, используя интегральную форму уравнения скорости, см. [21]). В ряде случаев не исключена возможность некоторого действия ингибирования продуктами так, в работе [33] выдвинуто и обосновано положение, что формально-кинетический анализ протяженных участков кинетических кривых ферментативной деградации полимеров практически неизбежно приводит к кажущимся эффектам ингибирования продуктами, даже если продукты не связываются с ферментом и ингибирование на самом деле отсутствует. Этот эффект наблюдается для ферментов, реакционная способность которых уменьшается при увеличении степени конверсии полимерного субстрата (за счет уменьшения степени полимеризации субстрата или доли наиболее реакционноспособных (доступных) связей в молекуле полимера). Подобные ферменты составляют подавляющее большинство ферментов-деполимераз (см. табл. 1). [c.30]

ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ ФЕРМЁНТЫ (протеазы), ферменты класса гидролаз, катализирующие гидролиз (протеолиз) пептидных связей. Место расщепления пептидной связи в полипептидной цепи определяется позиционной и субстратной специфичностью фермента и пространств, структурой гидролизуемого субстрата (белка шш пептида). [c.112]

Образование регулярных полипептидов имеет место также при пластеиновой реакции (521, 522], при которой под каталитическим воздействием различных протеаз (трипсин, хнмотрипсии, пепсин, катепсин и т. д.) из так называемых пластеинак-тивных пептидных мономеров получаются продукты конденсации — пластеины. В качестве субстратов годятся продукты частичного ферментативного гидролиза белков (пептоны, альбумозы и др.). Первый пластеиноактивный синтетический пептид имел последовательность Туг-Пе-01у-01и-РЬе. [c.211]

В случае синтетических субстратов получались пластеины с более низкими молекулярными массами, чем при работе с продуктами, полученными при ферментативном распаде белков. Хотя механизм пластеиновой реакции выяснен еще не полностью, формально речь здесь идет об обращении катализируемого протеазами расщепления пептидной связи (разд. 2.2.5.8). [c.211]

Пространственная разобщенность протеолитических ферментов и субстрата в сложно организованных клетках эукариот обеспечивает клеточную целостность. В случае незапланированного выхода протеиназ из лизосом каждая из них связывается со своим специфическим ингибитором - белком, расположенным в цитозоле, ингибирование носит конкурентный характер и препятствует развитию автолиза растущей и делящейся клетки. При закисле-нии среды (pH < 4-6) протеазы освобождаются от ингибиторов путем автокатализа и производят неселективный протеолиз других клеточных (дрожжевых) белков. При синтезе протеаз они в форме проферментов транспортируются из цитозольных полисом в вакуоли, что защищает клеточные белки от разрушения. В процессе [c.82]

Основной источник азота для аминогетеротрофов - аминокислоты, менее значимы пурины и пиримидины. Потребность в азотсодержащих субстратах у бактерий варьирует. Утилизировать белковый азот способны лишь бактерии, выделяющие экзоферменты (протеазы), расщепляющие белки до низкомолекулярных пептидов и аминокислот. При выращивании бактерий in vitro часто в качестве источников азота исхюльзуют пептоны — препараты неполного гидролиза белков. Лучше усваиваются пептоны со свободными аминокислотами и низкомолекулярными пептидами. Широкое распространение получили также белковые гидролизаты, не подкисляющие среду (в отличие от неорганических аммонийных солей) и удовлетворяющие потребность в аминокислотах у видов, неспособных к их синтезу. [c.447]

В этой связи особый интерес представляет работа Фрица, Траучолда и Верле [69] по исследованию различных ингибиторов протеаз. Сначала на сефадексе Q-50 определяли молекулярный вес нескольких новых ингибиторов. При хроматографировании на сефадексе G-75 комплекс (1 1) трипсина (мол. вес 24 000) и его ингибитора (мол. вес 6500) элюируется в объеме, соответствующем молекулярному весу 26 ООО (вместо предполагаемого 30 500). Авторы объясняют это тем, что комплекс имеет, вероятно, очень компактную структуру (полагая при этом, что ингибитор частично внедряется в молекулу трипсина). Не связанный ингибитор отделяют от смеси комплекса и протеазы на колонке с сефадексом G-50. Авторы определили отдельные компоненты и таким путем нашли константу диссоциации комплекса в различных условиях. Размывания зон, вызываемого сопутствующей диссоциацией, в данном случае не наблюдалось. Аналогичным образом Ауричио [106] доказал образование комплекса фермент — субстрат. Например, трипсин в присутствии казеина элюируется на G-100 гораздо раньше ( мол. вес 100 000), чем в отсутствие субстрата. В то же время казеин не влияет на движение по колонке других белков. [c.178]

При рассмотрении процессов, связанных с синтезом белка, прежде всего следует указать, что мы располагаем значительным запасом сведений о расщеплении белков на менее крупные пептиды и на свободные аминокислоты. Выделены и изучены различные протеазы, число которых очень велико. В результате исследований Бергмана и Фрутона [461—463], проведенных на синтетических пептидах, выявлены различия между двумя типами ферментов — экзопептидазами, активность которых проявляется лишь при наличии в молекуле субстрата одной или нескольких концевых групп, и эндопептидазами, расщепляющими пептидные связи, расположенные (часто во внутренних участках белковой молекулы) по соседству с определенными группами боковых цепей аминокислот. [c.259]

ФЕРМЕНТЫ (энзимы). Регуляторы биохимических процессов белковой природы, в сотни тысяч и даже в миллионы раз ускоряющие химические процессы, протекающие в живых организглах. Подразделяются на простые и сложные (одно- и двукомпонентные). Простые Ф. состоят из белка, обладающего каталитическими свойствами. В составе сложных Ф. различают небелковую часть, называемую активной группой, или коферментом, и белковую часть. В состав активных групп двукомпонентных Ф. часто входят витамины. Б сложных Ф. ни кофермент, ни белковая часть, взятые в отдельности, не проявляют катализирующего действия, присущего Ф. в целом. Большинство химических реакций, совер шаюпщхся в организме в процессе обмена веществ, протекает с участием Ф. Всего в настоящее время известно свыше 700 Ф., многие из которых получены в кристаллическом состоянии. К Ф. относятся, например, липаза, расщепляющая жиры, пепсин — Ф. желудочного сока, протеазы, расщепляющие белки, карбогидразы, расщепляющие углеводы, окислительно-восстановительные Ф.— дегидразы, каталаза, пероксидаза. Ф. называют по субстрату, на который они действуют, с заменой окончания на -аза, например, сахароза и сахараза, или по типу биохимической реакции, которую они катализируют. [c.318]

Папаин, протеаза млечного сока дынного дерева ari a papaya), был получен в кристаллическом виде [85]. Его активность связана с наличием в его молекуле сульфгидрильных групп. Доказательством этого служит то, что при окислении этих групп активность фермента исчезает, а при их восстановлении (например, глютатионом) вновь появляется [86, 87]. Такими же свойствами обладают и другие растительные протеазы, например бро-мелин ананаса и фицин фигового дерева, а также катепсин— про-теаза, присутствующая во многих клетках животного организма. Все эти ферменты, подобно папаину, активируются различными восстановителями, а также цианидами [88]. Наиболее простым субстратом для действия папаина является гиппуриламид [85]. Согласно данным, полученным Абдергальденом и его сотрудниками, инъекция кроликам чужеродных белков ведет к образованию в их организме специфических протеаз, которые обладают способностью расщеплять только введенный белок. Так, например, инъекция альбумина, глобулина и фибриногена [c.293]

Согласованный механизм очень маловероятен, если в качестве катализатора выступают органические молекулы небольшого размера. Для его осуществления обычно необходимы достаточно больщие молекулы, располагающие полостями или дырками, струмтурно соответствующими эфирам или амидам. Этим требованиям полностью отвечают гидролитические ферменты, идеально работающие в нейтральных условиях (pH 7) со скоростями большими, чем при катализе сильными кислотами и основаниями. Белки быстро гидролизуются при pH 7 под действием гидролитических ферментов, называемых протеазами. Высокая эффективность действия этих ферментов объясняется тем, что гидролизуемая амидная связь подвергается одновременному действию близко расположенных кислотных и основных центров белка. В качестве примера действия фермента на рис. 48 показан гидролиз ацеталь-ной связи, катализируемый лизоцимом [ 5]. Специфический субстрат (тетрасахарид) комплементарен полости активного центра фермента и фиксируется в ней за счет нескольких пространственно ориентированных водородных связей. Вода, проникающая в активный центр этого [c.135]

Избыточный активный ил отбирают из вторичных отстойников при влажности примерно 99% с содержанием в 1 жидкости около 160 г биомассы. В илоуплотнителях влажность снижается примерно до 98%. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата (до 40%). Живые организмы — это одиночные бактериальные клетки, скопления бактерий, образующих зооглеи, простейшие, черви и грибы. Встречаются также личинки насекомых, рачки и другие мелкие животные. Твердый субстрат— это отмершая часть биомассы. Состав биомассы и количество различных микроорганизмов в ней зависят от состава примесей в очищаемых стоках. Однако во всех случаях в биомассе активного ила содержатся ферменты — протеазы, карбогидра-зы и эстеразы, а также гидролизующие белки, углеводороды и жиры. При соответствующей обработке и уплотнении избыточного активного ила из него можно получить концентрат для подкормки сельскохозяйственных животных. Создание технологии получения высококачественного концентрата также является решением проблемы утилизации избыточного активного ила, количество которого составляет около 1 % объема очищаемой воды. [c.132]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология