Фермент-субстратные комплексы структура

С другой стороны, константа диссоциации фермент-субстратного комплекса Ks сохраняет постоянное значение при кислых и нейтральных значениях pH, но с дальнейшим увеличением pH она возрастает [13, 46]. Последнее объясняют тем, что правильная стереохимическая конформация активного центра обусловлена взаимодействием ионной пары (Asp-194)—СОО . .. " NHa — (11е-16), находящейся внутри ферментной глобулы (См. рис. 31). В результате депротонизации а-аминогруппы Пе-16 (с рКа — 8,5—9) происходит разрушение солевого мостика , что приводит к потере ферментом сорбционной способности. Это представление согласуется с данными рентгеновского анализа структуры кристаллического химотрипсина [17], однако ван<ность именно а-аминогруппы Пе-16 для катализа поставлена под сомнение в ряде работ ]47, 48]< [c.132]

В состав АЦ входят полярные аминокислоты, но собственно АЦ помещается в гидрофобном углублении щели или кармане , где возникает микроокружение для субстрата и максимальная местная концентрация субстрата и фермента, создаются условия для их сближения и ориентации, необходимые для катализа. Условие для образования АЦ - наличие третичной структуры, следствие - образование фермент-субстратного комплекса. [c.29]

Наиболее важным отличием ферментативного катализа от обычного химического является наличие стадии связывания, приводящей к образованию фермент-субстратного комплекса. Как мы уже видели, при попытках достижения скоростей и специфичностей, характерных для ферментативного катализа, в бимолекулярных реакциях между простыми соединениями эта стадия наиболее трудна в воспроизведении. Ясно, что связывающие центры ферментов должны иметь высокоорганизованную структуру. В связи с этим наиболее полную информацию об этих центрах можно получить, как это и можно предположить, нз данных рентгеноструктурного анализа. [c.510]

Такие деформации, безусловно, могут иметь место в силу взаимодействия между субстратом и трехмерной структурой белка и, поскольку последний не является жестким образованием, его структура также будет деформироваться. Деформации стабильных структур основного состояния приводят к тому, что такого рода взаимодействия осуществляются с затратой энергии и понижают общую энергию связывания. Поэтому деформации возможны только в случае значительного положительного связывания с другими частями молекулы субстрата (что, по-видимому, позволяет исключить этот механизм в случае очень маленьких молекул). Все это означает, что общая энергия связывания понижается однако пока она остается достаточно высокой для эффективного связывания, т, е. полного формирования фермент-субстратного комплекса при физиологических концентрациях субстрата, эффективность катализа не уменьшается. [c.528]

При изучении механизма химической реакции, катализируемой ферментами, исследователя всегда интересует не только определение промежуточных и конечных продуктов и выяснение отдельных стадий реакции, но и природа тех функциональных групп в молекуле фермента, которые обеспечивают специфичность действия фермента на данный субстрат (субстраты) и высокую каталитическую активность. Речь идет, следовательно, о точном знании геометрии и третичной структуры фермента, а также химической природы того участка (участков) молекулы фермента, который обеспечивает высокую скорость каталитической реакции. Участвующие в ферментативных реакциях молекулы субстратов часто имеют небольшие размеры по сравнению с молекулами ферментов, поэтому было высказано предположение, что при образовании фермент-субстратных комплексов в непосредственный контакт с молекулой субстрата, очевидно, вступает ограниченная часть аминокислот пептидной цепи. Отсюда возникло представление об активном центре фермента. Под активным центром подразумевают уникальную комбинацию аминокислотных остатков в молекуле фермента, обеспечивающую непосредственное связывание ее с молекулой субстрата и прямое участие в акте катализа (рис. 4.2). Установлено, что у сложных ферментов в состав активного центра входят также простетические группы. [c.122]

Таким образом, в механизме ферментативного катализа ведущую роль играют промежуточные фермент-субстратные комплексы, образование которых определяется как тонкой трехмерной структурой активного центра, так и уникальной структурной организацией всей молекулы фермента, обеспечивающими высокую каталитическую активность и специфичность действия биокатализатора. [c.134]

Ферменты функционируют либо в растворах, либо в надмолекулярных структурах. Сорбция реагентов, именуемых субстратами, и реакция протекают на некоторой поверхности большой молекулы белка. В этом смысле ферментативный катализ сходен с гетерогенным. Однако белок-фермент и малые молекулы субстратов находятся в одной фазе в растворе. Имеется строгая стехиометрия взаимодействия — как правило, одна белковая глобула взаимодействует с одной молекулой субстрата или другого лиганда. При взаимодействии образуется фермент-субстратный комплекс (ФСК), строение и свойства которого изучаются физическими и химическими методами. Ферментативный катализ в растворе — гомогенный катализ. [c.177]

Металлоферменты — ферменты, в структуру которых входит один (или более) атом металла, который, как правило, не участвует в образовании фермент-субстратного комплекса, но является постоянной состав- [c.191]

В 1958 г. Кошланд [6, 7] сформулировал теорию принудительной комплементарности, согласно которой необходимый контакт функциональных групп субстрата с активным центром фермента возникает в ходе самого взаимодействия по мере образования фермент-субстратного комплекса. При этом, очевидно, происходит перестройка структуры активного центра фермента. [c.30]

Это уравнение графически выражается кривой, имеющей ту же самую форму, что и кривая Михаэлиса — Ментен. Следовательно, подчинение наблюдаемых реакций кинетическим уравнениям Михаэлиса — Ментен еще нельзя рассматривать как доказательство существования фермент-субстратного комплекса, или комплекса, переносящего катионы, или ауксин-рецепторного комплекса. Заслуживают внимания слова Огстона [27] При изучении кинетики реакции нельзя сделать никаких выводов о способе соединения, если не иметь дополнительных сведений, например о реакционной способности, о непосредственно выявленных химических изменениях и о сравнении стереохимических структур . [c.59]

Кроме того, благодаря рентгеноструктурному анализу бьши идентифицированы активные центры многих ферментов. Активный центр часто представляет собой щель (или углубление) на поверхности молекулы фермента по своей форме эта щель оказывается комплементарной входящей в нее молекуле субстрата. У одних ферментов активные центры выстланы петлями полипептидных цепей, находящихся в р-конформации, а у других они имеют форму кармана , внутреннюю поверхность которого образуют аминокислотные остатки с заряженными полярными группами. В некоторых случаях рентгеноструктурный метод позволил определить структуру фермент-субстратного комплекса. Приме- [c.255]

В структуру некоторых ферментов в их нормальном состоянии входит один или больше атомов металлов. Атомы металла в большинстве случаев не принимают участия в образовании фермент-субстратного комплекса, но они являются постоянной составной частью фермента. Атом металла, а если в фермент их входит несколько, то по меньшей мере один из атомов, оказывается расположенным очень близко от активного центра, т. е. места, где происходит связывание реагирующего субстрата, и играет важную роль в действии фермента. Такие ферменты называют металло-ферментами. Идентифицировано не менее пятидесяти таких ферментов. [c.651]

Весьма перспективно использование химических методов для изучения высших структур нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов (фермент-субстратных комплексов, вирусов, рибосом и т. д.) в функционально активном состоянии. В этом направлении сделаны пока еще первые шаги, но полученные результаты дают все основания для оптимизма. Следует отметить, что при изучении первичной и высших структур нуклеиновых кислот добиваются, как правило, максимальной (в пределе — количественной) степени модификации определенного типа звеньев или изучают кинетику основной реакции. При этом механизм реакции, кинетика промежуточных стадий и строение промежуточных продуктов (а при изучении [c.18]

Кофермент вместе с определенными частями белковой молекулы образует активный центр. Все составные части этого центра находятся на строго определенных расстояниях, занимают определенное место в пространстве. Строение активного центра согласовано со структурой той молекулы (субстрата), превращение которой катализирует данный фермент. Это создает благоприятные условия для образования фермент-субстратного комплекса, где затем одновременно осуществляется разрыв ряда связей и образование новых (т. е. перераспределение электронов). - [c.436]

Специфичность действия ферментов можно объяснить с точки зрения образования фермент-субстратного комплекса и теории замка и ключа . Для присоединения субстрата или отщепления продуктов реакции необходима определенная молекулярная конфигурация фермента, обусловленная специфической последовательностью аминокислотных остатков и вторичной структурой, а также определенные электрические свойства фермента. То же самое относится и к реакции антиген — антитело. [c.361]

При образовании фермент-субстратных комплексов связывание реагирующих молекул должно осуществляться за счет слабых сил. Более того, поскольку продукты ферментативной реакции, как правило, по своей структуре подобны субстратам и,, кроме того, должны удаляться с поверхности фермента в ходе реакции, образование комплекса должно быть легко обратимым процессом. Основываясь на этих соображениях, а также на известных свойствах белков, можно попытаться, исходя из химической природы субстрата, оценить возможные механизмы его взаимодействия с ферментом. Так, образование комплексов с субстратами белковой природы [c.56]

Каталаза реагирует с Н2О2 с образованием относительно стабиль-лого фермент-субстратного комплекса, структура которого не выяснена. Только в этой форме каталаза может реагировать со своим специфическим ингибитором 3-амино-1,2,4-триазолом. [c.522]

Казалось бы в таком случае, что эффективность ферментативного катализа должна возрастать при увеличении потенциальной свободной энергии внутримолекулярного взаимодействия ( AG ,gnyrj,p ). Это действительно происходит в ферментативных реакциях второго порядка (см. 2 этой главы), однако при [RY] Ks, когда исходное состояние реакции — это фермент-субстратный комплекс, такое требование не достаточно. Из (2.32) видно, если более благоприятные условия для сорбции (при изменении, например, структуры субстрата) приводят одновременно (и в той же мере) к увеличению также и прочности образующегося комплекса XE-RY (к более отрицательным значениям AG ), эффект [c.57]

Наряду с катализом за счет свободной энергии сорбции (см. 1—4 этой главы) ферментативные реакции находят источник ускорения в том, что молекула субстрата подвергается химической атаке не одной каталитической группой (как это происходит в гомогенно-каталитических реакциях второго порядка), а сразу несколькими. Это связано с тем, что третичная структура белка позволяет сосредоточить в активном центре фермента значительное число электрофильных и нуклеофильных групп, таких как имидазольная, карбоксильная, сульфгид-рильная, аммонийная, фенольная и др. (см. гл. I), которые, как известно из гомогенного катализа, представляют собой общекислотные и общеосновные катализаторы. Именно поэтому в промежуточных фермент-субстратных комплексах в принципе возможна атака сорбированной субстратной молекулы по механизмам общего кислотноосновного катализа. [c.61]

Таким образом, бимолекулярные стадии ферментативных реакций, для которых величины констант скоростей лежат в диапазоне 10 — 10 М -с , должны быть отнесены к реакциям, контролируемым диффузией реагентов в растворе. Как видно из табл. 34, в большинстве случаев константы скорости образования фермент-субстратных комплексов (к ) ниже этого предела. Это связано, как правило, со стерическими затруднениями, которые накладывает структура активного центра на скорость процесса комплексообразования (см. 7 гл. I). На это указывает, в частности, высокая чувствительность этой константы скорости к структуре органического лиганда. Например, введение в аспарагиновую кислоту а-метильной группы почтив 10 раз уменьшает константу скорости комплексообразования этого субстрата с активным центром аспартатаминотрансферазы (см. табл. 34). [c.271]

Сопоставляя па данном этапе рассмотрения концепции Хироми и Тома, мы видим, что отнесение константы Михаэлиса к соответствующим микроскопическим параметрам в рамках обеих концепций идентично (сравните выражения 14 и 15, с одной стороны, и 43 — с другой). Однако смысл каталитической константы в обеих концепциях различается (см. выражения 17 и 44). Если по гипотезе Хироми каталитическая копстапта пропорциональна гидролитическому коэффициенту ко, который является строго характеристическим для данного фермента, и определяется исключительно соотношением констант ассоциации субстрата в продуктивном и непродуктивном фермент-субстратном комплексах (17), то по гипотезе Тома величина гидролитического коэффициента зависит от способа связывания фермента с субстратом и от степени полимеризации последнего. На наш взгляд, это придает настолько больн1ую гибкость расчетам на основании концепции Тома, в особенности с помощью машинного анализа, что может в отдельных случаях делать бессмысленными определения показателей сродства индивидуальных сайтов активного центра. фермента, поскольку все наблюдаемые кинетические эффекты могут быть объяснены в рамках вариации гидролитического коэффициента при изменении структуры олигомерного субстрата и способов его связывания с ферментом. То же можно отнести и к определению константы скорости второго порядка ферментативного расщепления субстрата (см. выражения 18 и 45). [c.65]

Реализация указанного подхода требует длительного времени, однако он весьма ценен, так как дает информацию о связывании субстрата в условиях нормального функционирования фермента. Этот подход все же не может дать детальных сведений о взаимодействии групп, участвующих в связывании, подобных тем, какие стали доступными в последние годы благодаря рентгеноструктурным данным. Рентгеноструктурные исследования обычно неприменимы к фермент-субстратным комплексам, поскольку времена жизни последних слишком малы, и должны поэтому проводиться на неработающих ферментах. Однако рентгеноструктурные данные, полученные для комплексов ферментов с ингибиторами или плохими субстратами, дали большой объем информации о деталях связывания малых и больших молекул ферментами, который в удачных случаях можно безусловно перенести на связывание субстрата. Структура комплексов химотрипсина с Л -формилтриптофаном и Л -формилфенилаланином (60) и (61) (Х = ОН, продукты гидролиза специфических субстратов) почти наверняка близка к соответствующим фермент-субстратным комплексам (60), (61) (X —NHR), так как фермент катализирует обмен 0 с карбоксильной группы Л -ацильных производных этих соединений в растворитель — воду [99]. [c.512]

Таким образом оказалось возможным построить приемлемую модель структуры комплекса фермент-гексасахарид, которая, как можно полагать, близка к структуре продуктивного фермент-субстратного комплекса, поскольку гексасахарид расщепляется ферментом. Согласно этой модели [135], пять из шести углеводных остатков связываются в участках А, В, С, Е и F в стабильной конформации кресла [как в (86)]. Для того, чтобы происходило связывание пятого и шестого остатков в участках Е и F (см. ниже), четвертое звено с невосстанавливающего конца гексасахарида (в участке D фермента) должно искажаться, переходя в конформацию полукресла (87). Кроме того, аминокислотные остатки, окружающие 2-гидроксигруппу углеводного остатка, (NAG)в в участке С слишком близко подходят к ней и тем самым делают невозможным связывание в этом участке большого бокового радикала молочной кислоты, принадлежащей остатку NAM. Можно, таким образом, предположить, что NAM-звенья природного [c.529]

Большое значение для эффектианости действия фермента может иметь сопряженный кислотно-осноаный катализ, а также нуклео-фильный катализ с образованием реакционноспособного промежуточного соединения- Немалую роль играет и фактор микросреды. Совокупность факторов, вносящих вклад а повышение каталитической активности ферментов, обеспечивает снижение энергетического барьера реакции. Согласно получившей весьма широкое признание концепции, снижение энергетического барьера достигается благодаря стабилизации переходного состояния или, точнее, благодаря приближению структуры субстрата а фермент-субстратном комплексе к структуре переходного состояния. Приближение к структуре переходного состояния требует в общем случае затраты энергии согласно рассматриваемой концепции, необходимая энергия обеспечивается за счет части энергии связывания субстрата с ферментом. [c.188]

Раскрытие с помощью метода рентгеноструктурного анализа пространственного строения ряда ферментов явилось надежной основой для построения рациональных схем механизма их действия. В одних случаях эти схемы основываются почти целиком на анализе структуры фермент-субстратных комплексов а кристалле, а в других — используются также результаты исследований по химической модификации ферментоа, кинетике катализируемых реакций и другие данные. Установление механизма действия ферментоа имеет ключевое значение для раскрытия структурно-функциональных взаимосаязей во множестве биологически актианых систем. В данном разделе приведены сведения о механизме действия ряда ферментов они могут служить иллюстрацией используемых подходов. [c.188]

При специфич. взаимодействии белка с др. соед. (напр., при образовании фермент-субстратного комплекса, формировании четвертичной структуры) Т. с. может щ)етерпевать локальные перестройки, имеющие важное функц. значение. Необходимую для функционирования белка точность организации Т. с. обеспечивает система водородных связей, пронизывающая всю глобулу. В. М. Степанов. [c.588]

Любое локальное химическое изменение молекулы белка (присоединение субстрата или ингабитора к активному центру, редокс изменения металла в простетической группе, ионизация кислотной или основной группы и т.д.) приводит к появлению конформационно неравновесного состояния. Быстрая колебательная релаксация активного центра и его ближайшего окружения происходит немедленно после локального возмущения, в то время как структура основной белковой глобулы остается практически неизменной. Молекула становится неравновесной. Новое, кинетически доступное состояние фермент-субстрат-ного комплекса соответствует конформационно измененной структуре с продуктом, связанным с активным центром. Превращение субстрата в продукт реализуется в ходе конформационной релаксации фермент-субстратного комплекса к новому состоянию равновесия. Этот переход протекает чрезвычайно медленно по сравнению с масштабом времени колебательной релаксации. В некоторых случаях этот процесс занимает несколько сотен миллисекунд или даже несколько секунд [37]). [c.68]

Такой субстрат бьш найден для лизоцима, гидролизующего определенные связи в цепях бактериальных полисахаридов. На рис. 1 показана (в масштабе) предполагаемая структура нормального фермент-субстратного комплекса для лизоцима. Это изображение бьшо получено. на основе данных рентгеноструктурного анализа кристаллического комплекса лизоцима и ложного , т. е. негидролизуемого, субстрата, представляющего собой аналог обьиного субстрата лизоцима. Эти исследования бьши проведены Дэвидом К. Филлипсом и его сотрудника- [c.250]

Предшественники (зимогены) — пепсиноген, трипсиноген и химо-трипсиноген получены в чистом виде. Активация заключается в удалении небольшого пептидного фрагмента и катализируется либо активной формой самого фермента, либо энтерокиназой, другим ферментом, имеющимся в пищеварительном тракте. При превращении трипсиноге-на в трипсин с N-конца белка отщепляются гексапептид вал— (асп)4 — лиз и N-концевой аминокислотой становится изолейцин (Нейрат , 1955). Активация других зимогенов более сложна. Ранние работы Бергмаина (1937) на простейших модельных пептидах показали, что ферменты избирательно расщепляют определенно пептидные связи. Пепсин, трипсин и химотрипсин известны как эндопептидазы, так как они расщепляют пептидные связи, расположенные внутри молекулы. Пепсин расщепляет амидные связи, образованные аминогруппами фенилаланина или тирозина химотрипсин расщепляет связи, образованные карбоксильными группами этих ароматических аминокислот. Трипсин расщепляет амидные связи, образованные карбоксильными группами основных аминокислот (лиз, арг). Эти протеолитические ферменты расщепляют также эфиры аналогичной структуры. Во всех случаях затрагиваются только пептиды, образованные -аминокислотами. Предположение Михаэлиса (1913), что реакции, катализируемые ферментами, проходят через стадию образования промежуточного фермент-субстратного комплекса, были подтверждены всеми последующими работами. С большой очевидностью показано, что каталитическая активность определяется небольшим участком фермента, так называемым его активным центром. [c.697]

ДОЛЖНО происходить за счет тех же множестьенных сил, которые ответственны за стабилизацию третичной и четвертичной структуры белков. И лишь для субстратов значительно меньшего молекулярного веса могут оказаться успешными попытки оценить индивидуальные силы связывания в чистом виде . Связывание белками различных небольших молекул, например неорганических ионов и некоторых ароматических структур, изучалось совершенно независимо от развития проблем ферментативного катализа. Но при этом были получены результаты, имеющие важнейшее значение для понимания механизма образования фермент-субстратных комплексов. [c.57]

Смотреть страницы где упоминается термин Фермент-субстратные комплексы структура: [c.59] [c.167] [c.497] [c.713] [c.588] [c.161] [c.110] [c.244] [c.130] [c.142] [c.147] [c.374] [c.497] [c.201] [c.332] [c.268] [c.413] [c.397] [c.369]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология