Химотрипсин катализаторами

Образующийся промежуточный продукт называется ацилированным ферментом. Если бы реакция остановилась на этом, трипсин или химотрипсин представляли собой не катализатор, а реагент. Суть катализа заключается в том, что катализатор обеспечивает более легкий (и, следовательно, более быстрый) путь реакции, но в конце реакции возвращается в исходное состояние. Фермент восстанавливается на второй стадии процесса с участием молекулы воды [c.319]

В настоящее время структура химотрипсина и трипсина расшифрована благодаря использованию метода дифракции рентгеновских лучей [29—32], подтвердившего предположения, сделанные на основании химических исследований. Как 5ег-195, так и Н1з-57 находятся в активном центре ферментов (рис. 7-2). Следует иметь в виду, что метод Дифракции рентгеновских лучей кристаллом фермента не дает возможности обнаружить положение атомов водорода в молекуле фермента и что на рисунке они проставлены согласно химической логике. Так, Короткое расстояние (0,30 нм) между азотом остатка Н 15-57 и кислородом остатка 5ег-195 свидетельствует о наличии водородной связи. Аналогичные рассуждения привели к выводу о присутствии других водородных связей, показанных на рисунке. Если гистидин находится в непро-тонированной форме, а гидроксильная группа серина протонирована, то мы видим, что гистидин может выступать в роли акцептора протона от —СНгОН-группы серина (т. е. в роли общего основного катализатора), повышая нуклеофильность кислорода гидроксильной группы. [c.109]

Образующийся алкоксид-ион атакует затем фосфор, замещая кислород, соединенный с 5 -углеродом соседнего нуклеотидного звена. Последую, идее расщепление может облегчаться миграцией протона от кислой группы В Н+. В качестве промежуточного соединения образуется циклический 2, 3 -дифосфат, который затем гидролизуется молекулой воды на стадии б с образованием свободного З -нуклеотида. Таким образом, суммарная реакция представляет собой процесс двухстадийного двойного, замещения, подобно тому как это имеет место в случае а-химотрипсина, с той разницей, что в роли нуклеофильного катализатора выступает соседняя группа в молекуле субстрата, а не боковая цепь аминокислоты. [c.121]

Еще один пример проявления конформационного эффекта — это различная каталитическая активность природного катализатора химотрипсина при гидролизе сложноэфирной связи в молекулах нитрофениловых эфиров. Известно, что химотрипсин в нативной форме гидролизует сложноэфирную связь с достаточно большой скоростью. При денатурации химотрипсина, когда химическая последовательность звеньев сохраняется, но форма молекулы меняется, скорость гидролиза снижается в миллион раз. Это происходит потому, что в нативной конформации а-химотрипсина два из его аминокислотных остатков — гистидин и серии — находятся рядом, что позволяет им образовать каталитический центр, включающий комбинацию ОН-групп и имидазольных колец, обеспечивающую быструю двухстадийную реакцию. При изменении конформации гистидин и серии оказываются удаленными друг от друга, и активность катализатора падает [34, с. 346]. [c.45]

Роль азотосодержащей группы, ускоряющей течение реакции гидролиза эфиров и амидов, может выполнять имидазольный цикл. Имидазол как катализатор привлек к себе внимание в связи с изучением энзимов типа а-химотрипсина, имеющих в качестве одного из активных центров фрагмент, подобный имидазольному. [c.77]

Эту реакцию можно катализировать либо кислотой, либо щелочью, либо ферментом а-химотрипсином. При 25 °С в нейтральном растворе ферментативная реакция протекает со скоростью в миллион раз больщей, чем реакции, катализируемые кислотой или щелочью. Такие большие различия в скоростях встречаются редко, если одна и та же реакция протекает в присутствии различных катализаторов (если только одним из этих катализаторов не является фермент) именно эти огромные различия в скоростях и являются в химическом смысле уникальной [c.384]

Это положение показано на рис. 6. В присутствии обычных катализаторов реакция ускоряется из-за уменьшения энтальпии. Этому ускорению противодействует неблагоприятное изменение энтропии, обсужденное выще. Если представить гипотетический фермент, который не способен связывать субстрат, то даже и в этом случае большое преимущество с точки зрения энтропии представляет объединение всех каталитических групп в одной молекуле (для простоты принято, что АЯ+ не изменяется, поскольку обладающие каталитическим действием группы остаются неизменными). Наконец, реальный фермент имеет ту особенность, что активированный комплекс связан с ферментом, благодаря чему вычитается энтальпия связывания. Для соединения химотрипсина с обыч ным субстратом, как было упомянуто выше, энталь- [c.78]

Чыс-изомером субстрата, быстро ацилирующим активный центр, например и-нитрофениловым эфиром 1 ыс-4-нитрокоричной кислоты, каталитическая активность фермента в реакции с модельным субстратом падает практически до нуля (рис. 30). При освещении полученного каталитически неактивного производного а-химотрипсина ультрафиолетовым светом можно полностью восстановит ) исходную активность катализатора (рис. 30, б). Схема процесса имеет вид [c.85]

При pH 7, 25°С константа скорости этой реакции (200 мин ) сравнима с константой для расщепления /г-нитрофенолята а-химотрипсином (180 МИН ). Стадией, определяющей скорость реакции, является ацилирование (/гг). В первом приближении это удовлетворительная модель для имитации образования промежуточного ацилфермента, хотя Н1з-57 в а-химотрипсине действует как общеосновной — общекислотный, а не нуклеофильный катализатор. [c.226]

Особого внимания заслуживает вывод (см. стр. 163), справедливость которого не ограничена никаким допущением. Напомним, что он непосредственно следует из того, что в случае специфического субстрата (метилового эфира М-ацетил-1-фенилаланина) константы скорости щелочного гидролиза и катализируемого ферментом водного гид-ррлиза (на скоростьлимитирующей стадии, /гз/55) практически совпадают (табл. 30). Поэтому можно считать, что роль химотрипсина как катализатора реакции гидролиза сводится к сорбции на активном центре химически инертных фрагментов субстратной молекулы с последующим использованием сил. сорбции для следующих действий 1) поляризации молекулы воды, встроенной в активный центр ацилфермента настолько, что она полностью депротонирована 2) жесткому закреплению (ориентации) субстратного карбонила по отношению к атакующему нуклеофилу (образовавшемуся гидроксильному иону), чтобы эффективная концентрация последнего достигла предельного для воды значения —55М. 1 [c.166]

Трипсин и химотрипсин, очевидно, имеют второй активный центр, содержап ий гистидин. Второй участок удален от первого, но на спиральной цепочке они сближены. Установление активной роли гистидина основывалось частично на изменении скорости ферментативной реакции в зависимости от pH, что соответствовало предположению о стратегическом расположении слабоосновного остатка, имеющего характер гистидина. Даже сам имидазол также катализирует гидролиз простейших сложных эфиров (БрюИ С" и Шм Ир 1965—.19i57 Бендер, 1957). 7 о, что фермент в 10 раз эффективнее, чем имидазол, имеет аналогию в модельных опытах по мутаротации глюкозы — реакции, катализируемой кислотами и основаниями. о -Оксипиридин, содержащий кислотный и основной центры (оба относительно слабые), более эффективен как катализатор, чем смесь пиридина и фенола (Свайн, 1952). И в а-окси-пиридине, и в протеолитическнх ферментах бифункциональность повышает каталитическую активность, поскольку протоны могут быть одновременно поданы и отщеплены в сопряженной реакции. Механизм действия, предложенный, Нейратом (1957) для химотрипсина, сводится к следующему. При взаимодействии гидроксильной группы серина с имидазольным кольцом гистидина отщепляется протон и образуется активированный комплекс П, имеющий электрофильный и нуклеофильный центры. [c.714]

К числу гидролаз относятся ацетилхолинэстераза нервных клеток (дополнение 7-Б) и большое число пищеварительных фермеитов. Среди последних наиболее изучены протеиназы и пептидазы. Пепсин, трипсин, химотрипсин и карбоксипептидаза являются высокоэффективными катализаторами расщепления белков. Все оии секретируются в виде неактивных проферментов (гл. 6, разд. Ж,2), или иначе, зимогенов [26]. После синтеза на рибосомах эндоплазматического ретикулума особых секреторных клеток проферменты упаковываются в виде зимогеновых гранул, которые затем мигрируют к поверхности клетки и секретируются в окружающую среду. Пепсиноген является компонентом желудочного сока, в то время как химотрипсиноген, трипсиноген и другие панкреатические проферменты через проток поджелудочной железы попадают в тонкую кишку. Достигнув места своего действия, зимогены превращаются в активные ферменты под действием молекулы другого фермента, отсекающей от предшественника фрагмент (иногда довольно большой) полипептидной цепи [25]. [c.104]

Обширные экспериментальнь1е данные по применению а-химотрипсина и трипсина как катализаторов образования пептидной связи получены в работах Морихара н Ока [350]. Карбоксикомпонент A -Phe-OEt (X = OEt) реагирует с химотрипсином и после образования фермент-субстратного комплекса дает ацилфермент, который может реагировать либо с аминокомпонентом (IN = ) с образованием пептида, либо с водой, давая продукт гидролиза [c.168]

Куль и сотр. [356] и Мартинек и сотр. [356а] исследовали катализируемое ферментами образование пептидной связи в двухфазных водноорганических системах. Преимущество такой методики состоит в том, что функционирующая как катализатор протеаза не повреждается органическим растворителем, что гарантирует более высокие выходы, кроме того, можно вернуть обратно биокатализатор после разделения фаз. Далее Кй-нек и сотр. [386] впервые провели успешные пептидные синтезы с иммобилизованным химотрипсином. Наряду с иммобилизованными ферментами можно также использовать ферменты, адсорбционно фиксированные на силикагеле, что было продемонстрировано на примере синтеза пептидов с помощью химотрипсина, фиксированного на силикагеле [443]. [c.169]

В обоих случаях ароматическое кольцо субстрата связывается в полости циклодекстрина, причем ориентация связывания контролируется трег-бутильной группой. Для пара-соединения (55) окружение оказывает незначительный эффект, но в случае метазаместителя 0-ацетильная группа оказывается сближенной с 2-и 3-гидроксигруппами циклодекстрина. При достаточно высоких значениях pH будет время от времени происходить ионизация этих групп и образующийся алкоксид-анион будет осуществлять нуклеофильную атаку сложноэфирной группы, с легким освобождением уходящей фенолятной группы (56). Ацильная группа, таким образом, переносится на циклодекстрин, образуя интермедиат (как и в случае любого нуклеофильного катализатора, от ацетата до химотрипсина), который должен гидролизоваться на второй, особой стадии. При использовании хромофорной ацильной группы этот интермедиат можно идентифицировать. [c.509]

Папаин расщепляет белки глубже, чем протеиназы животного происхождения. Это соответствует меньшей избирательности его действия на синтетические субстраты или, точнее, широкой специфичности. Он гидролизует пептиды, амиды и сложные эфиры, причем может расщеплять субстраты, характерные для пепсина, химотрипсина и некоторых пептидаз. К специфичности папаина близка специфичность пепсина и бромелаина. Все 3 фермента получены в кристаллическом состоянии, как и другие подобные катализаторы растений [65]. [c.210]

Гомогенный катализ можно разделить (классифицировать) на кислотно-основной (катализаторы - кислоты и основания), металлокомплексный (координационный) (катализаторы металлокомплексные соедршения), окислительно-восстановительный (катализаторы - ионы металлов переменной валентности), гомогенный газофазный (катализаторы - химически активные газы, такие, как N0, NO2, ВГа и др.) и ферментативный (ка1а)ш9аторы -ферменты (энзимы) - белковые молекулы с oTHO nitooAO большой молекулярной массой, например химотрипсин, элАСтаЗа папаин, фицин, щелочная фосфатаза и др.). [c.377]

С помощью такого подхода в настоящее время можно синтезировать небольшие пептиды. Например, при использовании в качестве катализаторов химотрипсина, термолизина и папаина был получен гексапептид последовательности 6— II эледоизина Вое—Ala— Phe—Ile—Gly—Leu—Мес—NHe (X. Якубке). Преимуществами синтеза с участием ферментов являются отсутствие рацемизации, возможность работы с минимальным числом защитных группировок, высокая скорость протекания реакций. Однако не исключены побочные реакции транспептидации, гидролиза, приводящие к образованию сложных реакционных смесей. [c.151]

Спектральным анализом установлено, например, что пероксидаза хрена образует два комплекса с перекисью водорода, из которых второй получается из первого и может быть активным или неактивным. При изучении кинетики реакции гидролиза п-нитрофенолацетата и 2,4-динитрофенолацетата, катализируемой химотрипсином, были обнаружены три стадии. Первая— быстрая адсорбция субстрата, вторая—освобождение одного моля нитрофенола на моль химотрипсина с параллельным ацилированием группы у фермента и третья — гидролиз соединения фермент-ацил. Константы скоростей второго и третьего процесса соответственно равны к2=Ъ сек и 3 = 0,025 сек Эти величины характеризуют скорости реакций каждой из активных групп катализатора при взаимодействии с ферментом. В первой стадии освобождается только нитрофенол, ацетат же реагирует с гидроксильной группой фермента. [c.262]

Так как имидазолильная группа гистидинового остатка может функционировать подобно таким гидролитическим ферментам, как трипсин и химотрипсин, то имидазолы усиленно исследовались в качестве катализаторов гидролиза сложных эфиров. Установлено, что гидролиз может проходить по двум направлениям с участием общего основного катализа и нуклеофильного катализа. В случае общего основного катализа имидазол действует как [c.469]

До сих пор структура активного центра ферментов не объяснена, однако доказано, что активный центр имеет относительно небольщие размеры, а, главное, у ряда ферментов имеется один центр. Оказалось, что некоторые производные фторфосфорной кислоты, например диизопропил-фторфосфат, полностью инактивируют химотрипсин, если на одну молекулу белка влияют одной молекулой ингибитора. Подобный эффект был найден также у трипсина, эластазы, тромбина и у ряда других ферментов. Некоторые сведения о числе активных центров можно получить, определяя количество простетических групп в молекуле катализатора, например флавиновых, геминовых групп или атомов металла. [c.73]

Цис- и гранс-изомеры ацилферментов коричной и нитрокорич-ной кислот были выделены в индивидуальном виде, изучены их спектральные характеристики, процесс чис-гранс-фотоизомеризацйи циниамоильных групп в активном центре химотрипсина, исследована кинетика гидролиза.с образованием активного катализатора. В табл. 11 приведены кинетические характеристики цис и грамс-изомеров субстратов в реакции ацилирования (k2/Ks) и деацилирования образующихся ацилферментов. Видно, что гранс-стереоизомеры в 10 —10 раз более реакционноспособны, чем соответствующие цыс-формы. [c.85]

Детальное кинетическое и структурное исследование а-химотрипсина позволило построить молекулярную модель трансформации веществ под действием этого катализатора. Значительную роль в создании этой модели сыграл метод рентгеноструктурного анализа. Методами химической модификации было найдено, что каталитическая активность определяется функционированием целого ряда остатков аминокислот. На рис. 36 представлен фрагмент белковой молекулы а-химотрипсина, составляющей активный центр фермента (Blow, Birktoft, Hartley, 1969), (см. также рис. 31). [c.91]

Исследований, специально посвященных прямому моделированию действия химотрипсина, нет, хотя во многих случаях были синтезированы полимеры с соответствующими функциями, В ряде работ затрагивались очень близкие задачи, в частности относящиеся к катализаторам, которые играют роль переносчиков между фазами. Такие катализаторы могут содержать гидрофобные ионы (например, ион аммония с длинными алкильными цепями), которые с гидрофобными краун-эфирами (С) образуют комплексы типа СМ" , содержащие ионы металла М . Последнее обстоятельство позволяет обеспечить растворение в гидрофобной среде и создает возможность для протекания реакции с участием иона X . При этом в гидрофобной среде ион X сильно десольватируется, что значительно повышает его реакционную способность и позволяет осуществлять ионные реакции при нормальных температурах. [c.109]

Приведенные данные представляют определенный интерес для понимания конфигурационных соотношений в системе катализатор — субстрат. Сравнительно большая величина энергии активации Е в случае ирименения (—)-а-фенилэтиламина компенсируется увеличением энтропии активации, вследствие чего скорость реакции в присутствии этого изомера больше, чем в присутствии его антипода. Соотношение аналогично действию химотрипсина, который с большей скоростью реагирует с метил-1-р-фениллактатом, чем с метил-(1-р-фениллактатом за счет увеличения энтропийного фактора. То, что наименьшему значению изменения энтропии не отвечает наибольшая скорость реакции, подтверждает модель переходного состояния по Кошленду. [c.193]

В живых системах белки гидролизуются ферментами пепсином, трипсином и химотрипсином. Эти катализаторы ускоряют гидролитические реакции, давая им возможность происходить при обычных температурах и в обычных для организма условиях кислотности. Согласно пептидной гипотезе, эти ферменты вызывают гидролиз пептидных связей. Если эта гипотеза верна, то эти же самые ферменты должны гидролизовать простые пептиды, синтезированные в лаборатории. Долгое время химики, изучавшие белки, тщетно бились над получением синтетических соединений, которые можно было бы гидролизовать ферментами. Их неудачи расценивались некоторыми как доказательство несостоятельности пептидной гипотезы. Однако в 1937 г. автору статьи, работавшему в лаборатории Бергмана в Рокфеллеровском институте, удалось с помощью карбобензоксиметода синтезировать соединения, которые специфически гидролизовались названными ферментами по месту пептидных связей. Эти эксперименты явились серьезной поддержкой для гипотезы Фишера — Гофмейстера. [c.71]

Эти мицеллярные модели химотрипсина включали гидроксильные [ 14-22] и имидазольные функциональные группы. Имидазол вводили в виде гидрофобных остатков ацилгистидина или бензимидазола, солюбилизованных в мицелле "носителе" [ 23-28]. В других случаях имидазол являлся частью самого ПАВ [29-33]. Несмотря на большое число работ, вьшолненных в этом направлении, гораздо меньше внимания бьшо уделено бифункциональному мицеллярному катализу [34—36], хотя есть сообщения о полифункциональных катализаторах на основе полимеров [37-39] и циклодекстрина [40-42]. [c.342]

Речь идет о реакции гидролиза амидов и эфиров, осуществляемой в присутствии катализатора — фермента химотрипсипа. Механизм этой реакции, насколько об этом можно на сегодня судить, следующий. Ацильная группа нитрофенилового эфира, например, мигрирует от эфира к химотрипсину, причем в качестве акцептора в последнем выступает один из сериновых остатков фермента. [c.269]

После денатурации химотрипсипа скорость гидролиза им сложных эфиров уменьшается в 10 раз, хотя химический состав фермента не меняется. Расшифровка последовательности аминокислотных остатков в химотрипсине дала возможность понять причину такого удивительного его поведения. Оказалось, что серии и гистидин разделены по цепи 137-ю звеньями и находятся рядом друг с другом только в нативной форме фермента и только при таком взаимном расположении активных центров катализатор работает с высокой скоростью [c.270]

Смотреть страницы где упоминается термин Химотрипсин катализаторами: [c.300] [c.304] [c.561] [c.204] [c.510] [c.328] [c.336] [c.404] [c.333] [c.185] [c.56] [c.277] [c.698] [c.396] [c.99] [c.150] [c.109] [c.348] [c.396] [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология