Ферментов каталитические свойства

Ферменты бывают одно- и двухкомпонентными. Однокомпонентные ферменты (простые белки, протеины) состоят только из белка, обладающего каталитическими свойствами. Это свойство в них проявляют чаще всего остатки серина, гистидина, триптофана, аргинина, тирозина, аспарагиновой и глютаминовой кислот. Свободные радикалы (—NH2, —NH, —5Н, СООН и др.) этих аминокислот и составляют активный центр, выполняющий ту же функ- [c.115]

Молекула субстрата связывается с вполне определенным участком молекулы фермента, так называемым активным центром. Поэтому нещества, способные обратимо присоединяться к активному центру фермента, будут препятствовать об- )азованию активного промежуточного комплекса фермент — субстрат и, следовательно, будут тормозить реакцию. Такие вещества называются ингибиторами ферментов. Следует отличать ингибитор от ферментного яда. Ферментные яды необратимо взаимодействуют с активным центром фермента и переводят его в другое вещество, лишенное каталитических свойств. [c.259]

Субстратная специфичность химотрипсина. Специфические каталитические свойства ферментов обусловлены многоточечным (многоцентровым) взаимодействием между субстратом и белком [54] (см. гл. I и II). В многоцентровом взаимодействии фермент — субстрат важная роль отведена сорбции на белке боковых, химически инертных фрагментов субстратной молекулы. При анализе этого вопроса для реакций, катализируемых химотрипсином, будем исходить из модельной структуры [55 его субстратов [c.132]

СООН, N1 2, ЫН, ОН, 5Н, а также гидрофобные группы, способные ориентировать молекулы реагирующих веществ в определенном положении по отношению к активному центру. В состав активного центра многих ферментов входят ионы металлов, причем при удалении иона металла из металлофермента последний теряет каталитические свойства. Каталитическая активность ферментов имеет максимум на шкале pH, в сильнокислых и сильнощелочных средах она, как правило, не проявляется. Каталитическая активность ферментов наиболее оптимальна при температуре от 20 до 40° С, при 60 — 70° С происходит их денатурация. Активные центры имеют строго определенную структуру, что позволяет ферменту присоединять только молекулы определенного строения. Так, например, фермент уреаза гидролизует карбамид СО(NH2) в 10 раз быстрее, чем ион водорода, и не оказывает влияния на реакции гидролиза других родственных карбамиду соединений. В настоящее время известно около тысячи ( )ер-ментов, одни из которых катализируют только окислительно-восстановительные процессы, другие—реакции с переносом групп, третьи—реакции гидролиза и т. д. [c.184]

Кофакторы. Существуют ферменты, для проявления каталитических свойств которых необходимо присутствие кофакторов, например коферментов — производных витаминов, ионов металлов и др. [c.28]

Предполагают, что формирование активного центра фермента начинается уже на ранних этапах синтеза белка-фермента (см. главу 14) на рибосоме, когда линейная одномерная структура пептидной цепи превращается в трехмерное тело строго определенной конфигурации. Образовавшийся белок приобретает информацию совершенно нового типа, а именно функциональную (в частности, каталитическую). Любые воздействия, приводящие к денатурации, т.е. нарушению третичной структуры, приводят к искажению или разрушению структуры активного центра и соответственно потере ферментом каталитических свойств. Если при подходящих внешних условиях удается восстановить нативную трехмерную структуру белка-фермента (ренатурировать его), то восстанавливается и его каталитическая активность. Это было показано впервые на примере рибонуклеазы поджелудочной железы (см. рис. 1.13). [c.125]

В таком виде фермент может храниться длительное время без потери своих каталитических свойств. Для работы используют суспензию транскетолазы (не центрифугируя), так как фермент относительно равномерно распределен между осадком и маточным раствором. [c.284]

Уникальные каталитические свойства ферментов (см. гл. I) обусловлены весьма сложным механизмом их действия, многие стороны которого еще до конца не раскрыты. Всеобщее признание, однако, получило представление, согласно которому ферментативный катализ обусловлен по крайней мере тремя основными причинами во-первых, тем, что сорбция субстрата на ферменте протекает так, чтобы облегчить последующую химическую реакцию во-вторых, полифункциональ-ным характером химического взаимодействия между ферментом и сорбированным субстратом (или субстратами) и, наконец, в-третьих, эффектами микросреды, характеристики которой (диэлектрическая проницаемость, полярность и др.) в области активного центра могут существенно отличаться от соответствующих показателей водного раствора. В настоящей главе будут рассмотрены именно эти три физикохимических механизма ускорений в реакциях, катализируемых ферментами. Наиболее подробно остановимся на первом из них ( 1—4), поскольку именно здесь удалось глубоко и количественно проникнуть в природу движущих сил катализа. [c.34]

В некоторых ферментах, например в тех, которые катализируют гидролитическое разложение белков (пепсин в желудочном соке), активный центр не содержит инородных соединений, а представляет собой просто совокупность отдельных частей длинной цепеобразной молекулы белка, сближенных друг с другом в результате изгиба сложной цепи. Следовательно, активный центр фермента может возникнуть как результат определенной деформации белковой частицы другими словами, геометрические особенности полипептидной цепочки, из которой белки и состоят, имеют больщое значение для проявления каталитических свойств (см. III, гл. 5). [c.356]

Строение ферментов. По сравнению с неорганическими катализаторами ферменты имеют значительно более сложное строение. Каждый фермент содержит белок, которым и обусловлена высокая специфичность биологических катализаторов. По своему строению ферменты подразделяются на два больших класса однокомпонентные и двухкомпонентные. К однокомпонентным относятся ферменты, состоящие только из белковых тел, которые обладают каталитическими свойствами. У этих ферментов роль активных групп выполняют определенные химические группировки, входящие в состав белковой молекулы и получившие название активных центров. [c.168]

Каталитическими свойствами обладают ионы металлов и образованные ими комплексные соединения. В природе катализаторы, являющиеся комплексными соединениями, выполняют важные функции. Например, комплексное соединение кобальта (витамин В12) необходимо для процессов кроветворения металлопорфирины железа входят в состав гемоглобина и ряда ферментов. [c.298]

Основные положения теории ферментативного катализа. Уникальные каталитические свойства ферментов обусловлены двумя особенностями их структуры многофункциональным характером активного центра и способностью к конформационным переходам. [c.240]

Полученный препарат ферментов в замороженном виде не теряет своих каталитических свойств в течение нескольких месяцев. [c.291]

Различие в механизмах гидролиза под действием химотрип-сина и карбоксипептидазы и в механизмах декарбоксилирования под действием металлозависимых ферментов и ферментов, действующих через основание Шиффа, является отражением различия в восприимчивости карбонилсодержащих соединений к кислотному и основному катализу. Нуклеофильные и основные свойства боковых цепей белковой молекулы вполне достаточны для проявления ферментом каталитической активности, тогда как ионы металлов являются гораздо более эффективными кислотными катализаторами по сравнению с протонами, о чем убедительно свидетельствует пример металлоферментов. Другая причина широкой распространенности металлоферментов связана, вероятно, с полидентатным характером комплексов металлов. Строго определенное пространственное расположение не- [c.148]

Иммобилизованными ферментами называются ферменты, искусственно связанные с нерастворимым носителем, но сохраняющие свои каталитические свойства. [c.85]

Сочетание уникальных каталитических свойств энзимов с преимуществами иммобилизованных ферментов как гетерогенных катализаторов позволило создать новые промышленные технологические процессы. Следует отметить, что все они относятся к производству пищевых продуктов и лекарственных препаратов. [c.94]

Функциональный аппарат клеток состоит в основном из ферментов. Сотни ферментов удалось выделить из живых клеток, очистить и получить в кристаллическом виде. Многие другие обнаруживаются только по их каталитическому действию и в чистом виде пока не выделены. Большинство известных в настоящее время ферментов представляет собой растворимые глобулярные белки, однако каталитическими свойствами могут обладать и структурные белки клетки. Так, актин и миозин совместно катализируют гидролиз АТР (гл. 4, разд. Е). (Следует, однако, заметить, что пока неясно, как эта ферментативная реакция сопряжена с сокращением мышечных волокон.) [c.5]

Фермент — это белок, обладающий каталитическими свойствами. [c.25]

Фермент благодаря своей жесткой трехмерной структуре образует каталитический центр, в котором и осуществляется каталитическая реакция. В то же время небольшой по размеру пептид имеет слабожесткую структуру и не обладает каталитическими свойствами. Интересно, что если ион металла связан с пептидом, то можег происходить гидролиз амидной связи, аналогичный гидролизу, наблюдаемому в присутствии гидролитических ферментов. Таким образом, гидролиз амидов (и эфиров) подвержен каталитическому действию различных ионов металлов, поскольку а-ами-ногруппа и кислород карбонильной группы — два хороших потенциальных лиганда при комплексообразовании. Другими словами, координированные лиганды (пептид) приобретают удивительную активность благодаря эффекту оттягивания электронной плотности положительно заряженными ионами металла. [c.352]

Ферменты, катализирующие расщепление углерод-углеродных связей, часто используют коферменты, такие как тиаминпирофосфат и пиридоксаль, в качестве портативных аккумуляторов электронов. Другие коферменты играют близкие роли в тех реакциях, которые не могут эффективно катализироваться пятью основными функциональными группами. В таблице отсутствует также какая-либо обратимая окислительно-восстановительная система, в частности для одноэлектронных переносов. И здесь коферменты, а во многих случаях и ионы металлов, помогают заполнить этот пробел. Разнообразные функции ионов металлов обсуждаются ниже (см. разд. 24.1.2.5). На химика пять функциональных групп табл. 24.1.1 не производят особого впечатления в качестве списка реагентов. В этом списке отсутствуют сильная кислота или основание (их, конечно, не может быть при pH около 7). Даже нуклеофилы, обладающие, по-видимому, наивысшей четко выраженной внутренней реакционной способностью, присутствуют обычно в виде сопряженных кислот. И все же именно эти группы ответственны за выдающиеся каталитические свойства ферментов. Для того чтобы представить себе, как это может быть, следует рассмотреть их химическое поведение. [c.458]

Известен ряд так называемых термостабпльных ферментов, каталитические свойства которых полностью восстанавливаются после кипячения. Такими ферментами являются, например, трипсин, рибонуклеаза, миокипаза. На рис. 28 (см. выше) представлена кривая перехода спираль—клубок в трипсине, из которой видно, что спиральная структура почти полностью восстанавливается пос,ле охлаждения раствора белка, подвергнутого нагреванию до 100°. Также полностью снпрализуется после охлаждения и рибонуклеаза. (Все это справедливо лишь для разбавленных растворов белков, в которых агрегация незначительна). [c.85]

Ферменты обладают свойствами, позволяющими им участвовать в обоих каталитических процессах (гетерогенном и гомогенном). Они способствуют взаимному приближению реагирующих веществ на белковой поверхности либо экстрагируют их из водной фазы внутрь гидрофобной полости. Они связываются с реагентами, благодаря чему скорость химической реакции значительно увеличивается. Например, катализ гидролиза амидной связи ферментом происходит не только благодаря протеканию реакции на белковой поверхности, но и вследствие того, что фермент химически взаимодействует с субстратом, образуя более лабильный эфир, который затем и подвергается гидролизу (см. ниже). [c.192]

Ионы кобальта также могут проявлять интересные каталитические свойства при гидролизе эфиров и амидов. Например, Со(1П) гораздо более эффективен, чем Zn(H), при поляризации карбоксильной группы пептидной связи. Однако было установлено, что карбоксипептидаза Л ката.лпзирует гпдролпз оензоплглицил-L-фенилаланина в 10 раз быстрее, чем это могло бы обеспечивать присутствие Со (III). Следовательпо, в случае фермента должен проявляться дополнительный эффект. [c.354]

Кроме гетерогенного варианта ИФА применяют и другой, основанный на различиях в каталитических свойствах ферментов в свободном виде и в связанном. Его реализуют в гомогенных условиях, т е. без отделения комгглексов АГ-АТ Отсутствие этой стадии существенно сокращает время проведения анализа (до нескольких минут). Данное обстоятельство стимулировало разработку автоматизированных систем для иммунохимического определения различных биологически активных веществ, в том числе и токсикантов. В таких устройствах гфименяют либо визуальное наблюдение за изменением окраски раствора, либо спектрофотометрическое детектирование. [c.300]

Катализ амидной группой. Амидная группа — наиболее распространенная функциональная группа белков, поэтому ее возможное участие в качестве компонента активных центров ферментов вызывает несомненный интерес. По своим физико-химическим свойствам амидная группа весьма инертна. Это слабая кислота и слабое основание. Например, значение р/Са1 сопряженной кислоты ацетамида равно —0.48, а рЛ[ а2 = 15,1 [29]. Каталитические свойства амидной группы в межмолекулярных гидролитических реакциях неизвестны, однако она способствует значительному ускорению внутримолекулярных реакций. [c.90]

В некоторых ферментах, обладающих близкими каталитическими свойствами, встречаются идентичные пептидные структуры, содержащие неизменные (инвариантные) участки и вариабельные последовательности аминокислот, особенно в областях их активных центров. Этот принцип структурного подобия наиболее типичен для ряда иротеолитических ферментов трипсина, химотрипсина и др. (см. главу 4). [c.60]

Представление об исключительно точном геометрическом соответствии молекулы субстрата активному центру фермента как об источнике высокой специфичности при ферментативном катализе послужило основой для исследования каталитических свойств молекул циклоамилоз, обладающих строгой и хорошо известной геометрией [891. Химически циклоамилозы представляют собой циклические полимеры, содержащие не менее шести Л(+)-глюкопиранозных структурных единиц, соединенных а-(1,4)-глюкозидными связями. Участок цепи циклоамилозы имеет следующий вид [c.110]

В организме человека и животных большинство реакций протекает при участии белковых катализаторов — ферментов. С повышением температуры скорость биохимических реакций соответственно возрастает. При высоких же температурах (50—60° С) каталитические свойства ферментов утрачиваются вследствие термоденатурации белка, и скорость реакций резко замедляется. Таким образом для химических процессов, протекающих в организме, выявляется так называемый температурный оптимум , который для теплокровных животных лежит в интервале примерно 36—42° С. [c.103]

Препараты олигомерных ферментов, связанных с матрицей через одну из субъединиц, могут быть использованы для получения иммобилизованных форм ферментов разной степени олигомерности. Сравнение каталитических свойств этих форм и их стабильности позволяет сделать выводы о роли четвертичной структуры в функционировании ферментов-олигомеров. Диссоциация олигомерного иммобилизованного фермента может быть индуцирована специфическими воздействиями (например, диссоциация иммобилизованной глицеральдегид-З-фосфат-дегидрогеназы из дрожжей на димеры) или обработкой денатурирующими реагентами (например, мочевиной). [c.300]

При решении вопросов об особенностях функционирования и регуляции активности ферментов in vivo существенно важным следует считать влияние внутриклеточных структур, например мембран, на характер проявления каталитических свойств ферментов. Для целого ряда ферментов установлена способность к изменению внутриклеточной локализации вследствие существования динамического равновесия между связанной с мембранами и свободной формами ферментов. В результате нековалентной адсорбции на мембране возможны конформационные изменения ферментов, сопровождающиеся модификацией кинетических свойств, а следовательно, и каталитической эффективности. [c.373]

Широкое примеиеиие химических катализаторов в кинетических методах в настоящее время, приведшее к их значительному развитию, основано на том, что скорость каталитической реакции прямо пропорциональна концентрации катализатора. Поэтому становится возможным разрабатывать высокочувствительные методы определения металлов и неметаллов, облада1ощих каталитическими свойствами. Высокая чувствительность этих методов обусловлена тем, что катализатор не расходуется в процессе реакции, а принимает в ней участие циклическим образом. Другие катализаторы (например, ферменты) обладают высокой чувствительностью по своей природе. [c.337]

Постепенно устанавливается представление, что нет принципиального отлпчия в проявлении каталитических свойств простыми неорганическими катализаторами и более сложными органическими энзимами и ферментами... (стр. 21). [c.195]

Эта грубая схема, во многом сходная с предложенным строением мицеллы детергента [9], достаточно ясно показывает, как удаленные части полипептидной цепи сблил<аются в наиболее выгодной конформации. Рассмотрим участок первичной структуры белка-фермента (рис. 24.1.1). Процесс сворачивания, вызывающий сближение гидрофобных групп, собирает в этих точках как полипептидную цепь, так и боковые радикалы близлежащих аминокислотных остатков. Если последние несут функциональные группы, то можно легко заметить, что на данном участке структуры белка может возникнуть весьма точное пространственное расположение нескольких таких групп. Таким образом, в процессе сворачивания в характеристическую стабильную конформацию линейного полипептида, образовавшегося в процессе биосинтеза белка, формируется активный центр фермента. По-видимому, именно таким образом возникли первые ферменты, когда оказывалось, что определенные расположения функциональных групп, случайно возникшие указанным выше путем, обладали важными каталитическими свойствами. [c.452]

Ковалентные комплексы чрезвычайно важны с точки зрения химии, но с точки зрения энзимологии они не столь интересны. Наиболее ферментоподобными являются нековалентные комплексы, как, например, комплексы, образуемые циклоамилозой. Пиклоамилозы и их производные прекрасно моделируют такие ферменты, как химотрипсин, рибонуклеазу, трансаминазу [27] и карбоангидразу [28]. Высокие каталитические свойства проявляют полимерные комплексы. Показано, что скорости реакций в обращенных мицеллах приближаются к ферментативным [25]. Очевидно, что катализ, движущей силой которого выступает комплексообразование, будет интенсивно исследоваться в ближайшие годы. [c.341]

Отличие АСЭ от субстрата АСФ заставляет думать, что АСЭ связывается другим центром фермента, отличным от активного центра, в котором связывается и претерпевает превращение субстрат. Лллостерическое ингибирование можно считать результатом конформационного превращения молекулы АСФ как целостной системы. Это превращение затрагивает и активный центр, возможно расположенный вдали от центра связывания АСЭ, и уничтожает тем самым его каталитические свойства [71]. Такая модель согласуется с теорией Кошланда (см. 6.5) и, если модель верна, то явление аллостеризма следует считать веским подтверждением этой теории. [c.454]