Теория ферментативного катализа

Основные положения теории ферментативного катализа. Уникальные ката.литические свойства ферментов обусловлены двумя особенностями их структуры многофункциональным характером активного центра и способностью к конформационным переходам. [c.187]

ТЕОРИЯ ФЕРМЕНТАТИВНОГО КАТАЛИЗА [c.347]

Механизм ферментативного катализа. Существует ряд тео рий, которые объясняют механизм действия ферментов, но во всех теориях признается, что ферменты являются биологическими катализаторами. В настоящее время большинство исследователей считает, что ферменты вступают в промежуточное соединение с субстратом, на который они каталитически действуют. Но разногласия возникают по вопросу, какой характер имеет это соединение физический, химический или адсорбционный. Очевидно, между этими типами соединений нет существенной разницы. Благодаря этому соединению фермент активирует субстрат, молекулы последнего становятся химически активнее, легче гидролизуются, восстанавливаются, окисляются и подвергаются другим химическим превращениям. Но природа внутримолекулярных изменений, происходящих при активировании, точно не установлена. Остановимся на двух теориях ферментативного катализа. [c.522]

Основные положения теории ферментативного катализа [c.550]

Горизонты энзимологии. В литературе появляются работы, в которых делаются попытки прогнозирования дальнейшего развития энзимологии на ближайшее десятилетие. Перечислим основные направления исследований энзимологии будущего. Во-первых, это исследования более тонких деталей молекулярного механизма и принципов действия ферментов в соответствии с законами югассической органической химии и квантовой механики, а также разработка на этой основе теории ферментативного катализа. Во-вторых, это изучение ферментов на более высоких уровнях (надмолекулярном и клеточном) структурной организации живых систем, причем не столько отдельных ферментов, сколько ферментных комплексов в сложных системах. В-третьих, исследование механизмов регуляции активности и синтеза ферментов и вклада химической модификации в действие ферментов. В-четвертых, будут развиваться исследования в области создания искусственных низкомолекулярных ферментов —синзимов (синтетические аналоги ферментов), наделенных аналогично нативным ферментам высокой специфичностью действия и каталитической активностью, но лишенных побочных антигенных свойств. В-пятых, исследования в области инженерной энзимологии (белковая инженерия), создание гибридных катализаторов, сочетающих свойства ферментов, антител и рецепторов, а также создание биотехнологических реакторов с участием индивидуальных ферментов или полиферментных комплексов, обеспечивающих получение и производство наиболее ценных материалов и средств для народного хозяйства и медицины. Наконец, исследования в области медицинской энзимологии, основной целью которых является выяснение молекулярных основ наследственных и соматических болезней человека, в основе развития которых лежат дефекты синтеза ферментов или нарушения регуляции активности ферментов. [c.117]

Современная теория этого типа регуляции биологической активности вытекает из представления о гибкости белковых молекул и их способности изменять свои размеры и форму за счет изменения взаимодействия между субъединицами. Предыдущая теория ферментативного катализа была основана на диаметрально противоположной точке зрения. Эта концепция, казавшаяся весьма плодотворной в течение шестидесяти лет, рассматривала активный центр ферментов как определенным образом сконструированный участок, где мог расположиться только субстрат или какие-нибудь другие молекулы, имеющие соответствующие размеры и форму. Эти молекулы, которые могут занимать активный центр ферментов, но не вступают в реакцию, называли конкурентными ингибиторами. При описании этого явления часто пользовались аналогией ключ — замок , но, может быть, основная идея о наличии жесткого контура белковой структуры, не допускающего в активный центр молекулы, отличающиеся от субстрата по размерам или форме, лучше иллюстрируется сравнением с головоломкой, в которой картинка получается в результате складывания отдельных точно пригнанных кусочков. [c.57]

Специфика действия фермента заключается, очевидно, в реакции распада комплекса (ЕЗ) —Р + Е, т. е. в механизмах процессов, протекающих в активном центре фермента, где происходит трансформация субстрата в продукты реакции. Теория ферментативного катализа в современной биофизике еще не сформирована в окончательном виде. Тем не менее изложенные в предыдущих главах представления о динамической организации белков и электронно-конформационных взаимодействиях находят широкое применение в этой области. [c.419]

Все эти представления имеют модельный, качественный характер и сами по себе не означают построения физической теории ферментативного катализа. Нути, ведущие к такой, еще не созданной теории, описаны далее. [c.192]

Я начну с релаксационной концепции ферментативного катализа. Первое указание на отклонение каталитического акта ферментативной реакции от классической термодинамики и классической кинетики было, по-видимому, высказано в 1971 году [34]. Было показано, что применение основных постулатов Аррениуса и Эйринга к большинству ферментативных процессов может привести к бессмысленным значениям активационных параметров. Функционирование фермента больше похоже на работу механической конструкции, чем на обычную каталитическую химическую реакцию. Феноменологическая самосогласованная релаксационная теория ферментативного катализа была предложена в 1972 году [35,36]. Принципиальная идея релаксационной концепции заключается не просто в том, что конформационная [c.67]

Теории ферментативного катализа еще не существует. Выяснение природы специфического действия ферментов требует прежде всего установления влияния сложности строения молекулы катализатора на его активность и роли отдельных групп и атомов, входящих в состав катализатора. Этот вопрос решается как непосредственным изучением природы ферментов, так и моделированием ферментативных процессов. [c.263]

Итак, в современных теориях ферментативного катализа широко используются представления, развиваемые как в теории промежуточных нестойких соединений, так и в адсорбционной теории катализа. [c.120]

Конформационные изменения, возникающие при образовании связи с субстратом, рассматриваются теориями ферментативного катализа и его регулирования. Прекрасным примером, иллюстрирующим изложенное, является аденилаткиназа, которая катализирует реакцию [c.107]

Все это позволяет с известной долей вероятности считать ферменты простейшим живым веществом . Поэтому теория ферментативного катализа в известной степени должна быть и теорией элементарных процессов жизни. [c.253]

Теории ферментативного катализа 103 [c.103]

В современных теориях ферментативного катализа большое значение придается гибкости третичной структуры белков-ферментов и в особенности динамическим изменениям пространственного и электронного характера фермент-субстратного комплекса [c.229]

Теории ферментативного катализа [c.115]

Теории ферментативного катализа 117 [c.117]

В этой книге рассматриваются в известной мере все упомянутые выше направления исследований, но одни из них рассмотрены более детально, другие—менее детально. Предполагается, что читатель обладает некоторыми знаниями основ белковой химии и потому для напоминания излагаются лишь те ее аспекты, без которых невозможно понять основной материал. Вопросы физической органической химии катализа рассматриваются в первых главах при объяснении общих теорий ферментативного катализа. Однако наибольшее внимание уделено феноменологическому подходу, поскольку он служит источником той суммы фактов, которую должна объяснить искомая нами теория ферментативного катализа. [c.16]

Эффект деформации фермента (эффект вынужденного , или индуцированного контакта) — каталитически активная конформация фермента, возникающая лишь в момент присоединения молекулы субстрата. В современных теориях ферментативного катализа большое значение придается гибкости третичной структуры фермента, в особенности динамическим изменениям пространственной и электронной конфигурации фермент-субстратного комплекса в переходном состоянии. [c.141]

Теории ферментативного катализа 105 [c.105]

Теории ферментативного катализа 107 > [c.107]

Теории ферментативного катализа 109 [c.109]

Теории ферментативного катализа 1Л [c.111]

Поскольку многие ферменты обладают большим сродством к субстратам в переходном состоянии, именно иммобилизованный аналог субстрата, имитирующий его переходное состояние, используют в качестве лиганда при аффинной хроматографии. В основе этой концепции лежит одно из главных положений теории ферментативного катализа, впервые выдвинутое Л. Полингом, в соответствии с которым активный центр фермента должен быть в большей степени комплементарен форме субстрата, находящейся в переходном состоянии, т.е. претерпевшей предварительные структурные перестройки на пути превращения в продукт реакции, но не в основном исходном состоянии [99]. [c.347]

Теории ферментативного катализа 113 [c.113]

КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ МЕЖДУ ФЕРМЕНТОМ И СУБСТРАТОМ И ТЕОРИИ ФЕРМЕНТАТИВНОГО КАТАЛИЗА [c.293]

ТЕОРИИ Ферментативного катализа 295 [c.295]

Применяя теорию ферментативного катализа к биологической очистке сточных вод, Моно (1950 г.) высказал предположение, что математические закономерности, описывающие процессы развития сложной популяции активного ила, аналогичны законо- [c.31]

Ряд экспериментов показывает, что в фермент-субстратном комплексе наблюдается два одновременно быстро протекающих процесса. Первый — изменение электронной плотности комплекса, вызывающее поляризацию связей, и второй — геометрическая деформация (напряжение) отдельных валентных связей как в молекуле субстрата, так и в активном центре белка-фермента. Оба эти фактора — деформация и поляризация ковалентных связей повышают термодинамический потенциал этих связей, т. е. способствуют преодолению активационного барьера переходного состояния фермент-субстратного комплекса. Таким образом, в современных теориях ферментативного катализа большое значение придается гибкости третичной структуры ферментов и, [c.140]

Теория ферментативного катализа основывается иа теории гетерогенного и гомогенного катализа. Примером действия катализатора может быть вода, Смесь водорода и хлора взрывается на свету, образуя хлористый водород. Если же тщательно очистить хлор и водород от самых незначительных остатков водяного пара, то реакции не произойдет. [c.74]

Для каталитической активности фермента существенное значение имеет пространственная структура, в которой жесткие участки а-спиралей чередуются с гибкими, эластичными линейными отрезками, обеспечивающими динамические изменения белковой молекулы фермента. Этим изме-неням придается больщое значение в некоторых теориях ферментативного катализа. Так, в противоположность модели Э. Фищера ключ-замок Д. Кощлендом была разработана теория индуцированного соответствия , допускающая высокую конформационную лабильность молекулы белка-фермента и гибкость и подвижность активного центра. Эта теория была основана на весьма убедительных экспериментах, сввдетельствующих о том, что субстрат индуцирует конформационные изменения молекулы фермента таким образом, что активный центр принимает необходимую для связывания субстрата пространственную ориентацию. Иными словами, фермент только в присутствии (точнее, в момент присоединения) субстрата будет находиться в активной (напряженной) Т-форме в отличие от неактивной Я-формы (рис. 4.10). На рис. 4.10 видно, что присоединение субстрата 8 к ферменту Е, вызывая соответствующие изменения конформации активного центра, в одних случаях приводит к образованию активного комплекса, в других—неактивного комплекса вследствие парущения пространственного расположения функциональных групп активного центра в промежуточном комплексе. Получены экспериментальные доказательства нового положения о том, что постулированное Д. Кощлендом индуцированное соответствие субстрата и фермента создается не обязательно изменениями [c.132]

Таким образом, актуальной задачей является построение физической теории ферментативного катализа, основанной на рассмотрении ЭКВ (см. [125, 126]). Приведенные соображения дают физическую трактовку роли акустических колебаний (см. стр. 401), дыбы (см. стр. 401), а также так называемому эффекту дополнительности. Ламри и Билтонен [127] полагают, что профиль конформационной свободной энергии вдоль реакционной координаты дополнителен к профилю химической (электронной) свободной энергии (рис. 6.27). В результате в суммарном профиле активационные барьеры снижены. [c.408]

К настоящему времени на основе рентгеиоструктурных исследований и ряда других методических подходов достигнуты значительные успехи в выяснении механизма действия ферментов. Исходя из сложившихся предпосылок, можно полагать, что в ближайшие годы развитие энзимологии д т идти в основном по пути получения модифицированных ферментов с заданными свойствами на основе достижений в области генной инженерии. Это открывает широкие возможности для проверки справедливости современных представлений о механизме дейстаия ферментоа и создания фундаментальной теории ферментативного катализа. [c.207]

Наибольший прогресс в Б. в 70-х гг. достигаут при исследовании молекулярных основ энергетич. процессов (П. Митчелл), механизмов регуляции клеточных процессов и установлении роли циклич. аденозинмонофосфата (Е. Сазерленд), а также в разработке осн. положений теории ферментативного катализа (В. Дженкс, Д. Кошланд, А. Е. Браун-штейн и др.) и установлении принципиальных схем обмена в-в (карты метаболизма). [c.76]

Все существующие теории ферментативного катализа ставят своей целью объяснение причин различий в и причем одни исходят иг, того, что этг связано с изменением уровня свободной энергии основного состояния, а лвугие главную причину видят в понижении уровня свободной энергии (стабилизации) переходного состояния. Такая "классификация" существующих теорий - гиипез, конечно, в значительной степени условна, и четкую границу зче,- не все ца можно провести, однако она удобна для изложения. Плеждз чем перейти к изложению существующих концепций, необходимо познакомиться с факторами которые могут вносить вклад в различие и [c.351]

Историю коферментов можно начинать чуть ли не с начала нашего века. Действительно, в 1905 г. Harden и Yong обнаружили термостабильный небелковый фактор, необходимый для брожения, получивший далее название козимазы. Это, разумеется, был важный факт, заставлявший. думать о роли низкомолекулярных веществ небелковой природы в сложных ферментативных процессах. Однако это открытие не внесло в тот период ничего существенного в теорию ферментативного катализа. Во-первых, не было ясно, к какой стадии процесса брожения относится козимаза. Во-вторых, тогдашний методический уровень не позволял получить [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология