Катализ тиоловой группой

Если отрыв нуклеофила происходит быстрее, чем первоначально образующееся тетраэдрическое промежуточное соединение стабилизируется за счет переноса протона с участием растворителя, то имеет место катализ общими кислотами или основаниями. О таких реакциях, в которых образование устойчивого продукта возможно только при наличии переноса протона, говорят, что они протекают по механизму принудительного общего кислотно-основного катализа. Примером реакции e-s-типа является присоединение тиоловых анионов к карбонильной группе [уравнение (5.41)]. Скорость, с которой осуществляется стабилизация анионного тетраэдрического проме- [c.118]

Согласно представлениям, которые сложились в гомогенном катализе, к каталитически активным радикалам бёлка относятся нуклеофильные группы (такие как имидазол гистидина, оксигруппы серина или тирозина, тиоловые группы цистеина, е-аминогруппы лизина, ионизованные карбоксилы аспарагиновой и глутаминовой кислот и др.) и электрофилы (ион имидазолия, неионизованные карбоксильные группы, ионы металлов и т. п.). В первичной структуре молекулы фермента группы активного центра обычно удалены друг от друга (см. рис. 1). Однако в третичной структуре аминокислотные остатки, принимающие участие в катализе, некоторым образом фиксированы [c.17]

В свете изложенных представлений о важной роли протонирования карбонильного кислорода представляют интерес рассмотрен-. ные в недавно опубликованных обзорах Бендера [6, 7 ] примеры внутримолекулярного и межмолекулярного кислотного катализа, в которых иллюстрируется важность образования водородной связи с карбонильным кислородом на скорость нуклеофильного замещения у атома углерода карбонильной группы в производных карбоновых кислот. В качестве примера ниже приведены сравнительные данные по скорости гидролиза двух тиоловых эфиров про- [c.554]

Назовем некоторые группы ингибирующих веществ, имеющих широкое значение. В действии многих ферментов важную роль играют атомы тяжелых металлов эти ферменты, естественно, будут инактивировать вещества, действующие на тяжелые металлы, например H N, H2S, азид или окись углерода. Они подавляют, например, дыхание тканей, так как в цитохромоксидазной системе катализ происходит с участием атомов железа и меди. Активность множества ферментов связана с наличием в них сульфгидрильных групп, и поэтому реактивы, влияющие на эти группы, будут характерными ингибиторами. Такие вещества могут алкилировать тиоловые группы, превращать их в меркаптиды или окислять в, дисульфидные. Таковы, соответственно, галоидопроизводные уксусной кислоты, органические соединения ртути, мышьяка или вещества типа окисленного глутатиона (дисульфиды). Некоторые ферменты могут угнетаться очень небольшими количествами солей тяжелых металлов — серебра, меди, ртути, свинца. Предполагают, что атомы металлов соединяются с тио-ловыми или карбоксильными группами. Высокоспецифичными ингибиторами ряда ферментов являются вещества такого типа, как [c.64]

Если водородная связь с Ог слабая, то гидролитический процесс совершенно не зависит от pH в щелочной области. Это справедливо не только для тиоловых эфиров, но применимо и к фенольным эфирам (рис. 6). В последнем случае ароматическое ядро уменьшает электронную плотность у спиртового кислорода в эфирной группе и таким путем способствует уменьшению его сродства при образовании водородной связи. Большое значение имеет тот факт, что эфиры, которые расщепляются под действием одного имидазола, как, например, тиоловые и феноловые эфиры [43], в то же самое время оказываются очень устойчивыми к активирующему влиянию Ог при гидролизе под действием эстеразы угря. С другой стороны, гидролиз эфиров алифатических спиртов, которые не подвергаются катализу под действием имидазола, зависит от водородной связи с Ог. Водородный мостик уменьшает электронную плотность при эфирном кислороде. При разрыве связи С—ОК во время расщепления связи ацил—кислород последний атом приобретает отрицательный заряд, тогда как недостаток электронов у атома углерода может быть восполнен путем обобществления электронов с карбонильным кислородом. Отделение заряда всегда требует [c.303]

Активные центры всех рассмотренных ферментов содержали "гис-тидин-сериновые или гистидин-тиоловые комплексы, построенные за счет пространственного сближения аминокислотных остатков, удаленных друг от друга в первичной полипептидной цепи. Это связано с тем, что последовательное расположение аминокислот, как правило, не позволяет осуществить благоприятную для катализа взаимную ориентацию заместителей. Исключительными свойствами в этом отношении обладает фосфоглюкомутаза, в которой ряд групп активного центра расположен на одном локусе полипептидной цепи. [c.168]

Во-первых, в составе каталитических участков большинства изученных ферментов найдены достаточно известные в гомогенном катализе соединения — имидазол гистидина, тиоловая группа цистеина, карбоксильные группы аспарагиновой и глутаминовой кислот, флавины и т. д. Обнаружены также группы, не обладающие самостоятельной активностью в растворах, но необходимые в ферментативном катализе. Это — спиртовая группа серина, пиридоксалевая группа и др. Можно с уверенностью сказать, что большинство ферментов не содержит каких-либо необычных активных элементов, а немногие, относительно экзотические соединения — биотин, витамин В12 или гем встречаются только у малой части ферментов. Поэтому особые свойства ферментов как катализаторов не связаны с присутствием каких-то особых соединений. [c.260]

Сящих водород, и среди ферментов процессов деаминй-рования и др. Реакционная способность тиоловых групп в сильной степени зависит от окружения вероятно, в алкогольдегидрогенезе эти группы активируются за счет образования водородных связей с имидазолом или иной группой. Активация через посредство водородной связи составляет распространенное явление — это один из простейших и, возможно, первичный способ передачи влияний от одной части молекулы к другой. Способность тиоловых групп окисляться, переходя в дисульфид ные, ацилиро-ваться, образовывать комплексы с ионами металлов делает эти группы очень ценным инструментом ферментативного катализа. [c.175]

Отщепление тиолатного аниона при распаде промегкуточного продукта присоединения по уравнению (59) представляет собой простую основно катализируемую реакцию, соответствующую обращению некаталитического присоединения тиолатного иона к простым карбонильным соединениям. Присоединение тиоловых групп при низких значениях pH идет по механизму общекислотного катализа. Это указывает, что такой механизм может стать существенным для распада тетраэдрического промежуточного продукта при низких значениях pH. Наблюдаемые константы скорости гидролиза этилового эфира трифтортиоуксусной кислоты в 2 и 6 моль/л соляной кислоте, равные 0,076 и 0,043 мин соответственно [78], в 2,6 и 37 раз больше, чем следует из кинетического уравнения для гидролиза в разбавленной и в концентрированной кислоте (с использованием функции Яр) [79]. Это подтверждает, что распад промежуточного продукта может также происходить но кислотно каталитическому или не зависящему от pH механизмам. [c.387]

Всегда, когда это возможно, необходимо попытаться восстановить активность фермента с помощью какого-либо подходящего специфического воздействия. Это единственный эффективный метод контроля, позволяющий исключить вероятность того, что утрата активности обусловлена общей денатурацией фермента. Так, ацетилирование гидроксильной группы, тирозина ацетил-имидазолом следует предпочесть иодированию бензольного кольца тирозина, поскольку замещающая ацетильная группа может быть отщеплена с помощью. реакции спонтанного гидролиза при слабощелочном значении pH. Аналогично инактивация фермента путем образования смешанного дисульфида при реакции с тиоловым соединением служит более подходящим способом доказательства участия 5Н-групп в катализе, чем реакция алкилирования сульфгидрильных групп иодацетатом или Ы-этилмалеимидом. Использование первого метода позволяет реактивировать фермент с помощью простой реакции восстановления, тогда как необратимая потеря активности в последнем случае может быть следствием либо специфического алкилирования ЗН-групп, либо вторичных конформационных изменений. Разумеется, оба типа экспериментов дополняют друг друга. [c.222]

В ксантиноксидазе ион молибдена располагается в месте связывания субстрата, причем он ковалентно связан с тиоловой группой фермента и служит первичным акцептором гидридного иона от молекулы субстрата. Роль другого, присутствующего в ферменте иона состоит в переносе электрона на молекулу Oj. Пока остается неясным, сколько ионов железа изменяют свою валентность в общем акте катализа [32]. Существенное уточнение и подтверждение этих фактов сделано Брэем и сотр. [33], в работах которых определялось появление сигналов от различных элементов ксантиноксидазной системы, что позволило установить последовательность переноса электронов с ксантина на кислород [c.196]

Влияние pH на скорость ферментативных реакций может быть обусловлено различными факторами. Ферменты, подобно другим белкам, являются амфолитами и имеют большое число ионоген-ных групп. Если функционирование фермента зависит от наличия некоторых специфических группировок, то каждая из них в дан-ных условиях должна находиться в определенном состоянии (не-ионизированном или ионизированном). Нередко оказывается возможным идентифицировать участвующие в катализе ионогенные группы активного центра путем анализа зависимости активности фермента от pH и сопоставления полученных данных с известными величинами р/С ионогенных групп белков (табл. 5.2). В качестве примеров можно указать на идентификацию каталитически активных остатков гистидина в активных центрах трипсина, химотрипсина и субтилпзина и тиоловой группы в активном центре папаина (гл. 9). На участие ионогенных групп в функционировании ферментов указывает также влияние ионной силы на скорость ряда ферментативных реакций (это влияние сильно выражено при действии карбоксипептидазы и уреазы). Такого рода эффект обычно наблюдается при неферментативном катализе, осуществляемом ионогенными соединениями. [c.260]

К нуклеофильным группам ферментов, которые чаще всего участвуют в катализе, относятся гидроксильная группа серина (сериновые протеазы, холинэстеразы, эстеразы, липазы, кислая и щелочная фосфатазы) и тиоловая группа цистеина (глицер-альдегид-З-фосфат—дегидрогеназа, тиоловые протеазы папаин, фицин и бромелаин и т. д.). Имидазол гистидина обычно является кислотно-основным катализатором, который увеличивает нуклеофильность гидроксильных и тиоловых групп, но при переносе фосфата в реакциях фосфорилирования он иногда выступает в роли нуклеофила. [c.79]

По механизму нуклеофильного катализа имидазолом происходит и перенос ацильной группы от ацилфосфатов к различным нуклеофильным реагентам. Для примера можно указать на взаимодействие аце-тилфенилфосфата или ацетилэтилфосфата с тиолами [31]. Скорости этих реакций зависят от концентрации имидазола и субстрата, но не от концентрации тиола. В присутствии 0,002 М меркаптоуксусной кислоты среди продуктов реакции обнаруживается тиоловый эфир. Это естественно, поскольку нуклеофильность данного тиола заметно превышает нуклеофильность воды. Для разбираемых реакций не удалось обнаружить ощутимых количеств Ы-ацетилимидазола, что, видимо, связано с изменением лимитирующей стадии реакции — медленным образованием, но быстрым расходованием Ы-ацетилими-дазола по механизму, в общем вполне аналогичному предыдущим [c.31]

Данный механизм объясняет также более легкое протекание реакций переноса при этих ферментах, чем при химотрипсине, поскольку предполагается, что гидролиз ацил-фермента (тиолового эфира), является медленной стадией реакции, тогда как для химотрипсина медленной стадией является образование ацил-фермента. Хотя двухстадийный процесс, аналогичный представленному на схеме (88), был впервые предложен для папаина Смитом [344], он был недавно им же подвергнут критике в основном вследствие термодинамических несоответствий [431]. Вместо этого он предположил, что активной областью папаина являются сульфгидрильная группа и карбоксильный ион не в отдельности, а в их сочетапни, т. е. тиоловый эфир, обладающий более высокой свободной энергией. Трудно оценить термодинамические аргументы, вследствие малого количества имеющихся данных. Нужно лишь отметить, что любой механиз м каталитического гидролиза эфиров тиоловым эфиром чрезвычайно сложен и, вероятно, должен включать другие нуклеофильные группы, присутств ие которых в настоящее время не доказано экспериментально. На основании приведенных выше сведений и описания модельных систем представляется, что схема (88), включающая две нуклеофильные каталитические реакции, лучше всего описывает механизм катализа фицином, и, по-видимому, также катализ папаином в модифицированном виде без участия иона амл ония. [c.170]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология