Микросреда активного центра

Не менее важную роль в комплексообразовании играет также и повышенная микровязкость в поверхностном слое (см. раздел Микросреда активного центра этой главы). Повышенная микровязкость обусловлена тем, что подвижность полипептидных цепей в известной степени заторможена. Если бы это было не так, то энтропийные потери при образовании сложного комплекса фермент — органический лиганд могли бы стать столь большими, что образование его было бы неэффективным (см. раздел Оценка свободной энергии сорбции этой главы). [c.24]

Микросреда активного центра [c.20]

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]

Аполярная (в частности, дегидратированная) микросреда некоторых активных центров должна способствовать десольватации (хотя бы частичной) электрофильных и нуклеофильных центров, что усиливает их взаимодействие (см. следующий параграф). [c.66]

В процессе иммобилизации возможна денатурация фермента. Однако даже если найден удачный способ иммобилизации фермента, кинетические характеристики ферментативного процесса все равно могут изменяться под воздействием следующих факторов (а) изменения микросреды в непосредственной близости от активного центра фермента (б) пространственных взаимодействий между ферментом, субстратом и носителем (в) фактора диффузии (г) последствий химической модификации молекулы фермента. [c.336]

Однако обратные мицеллы вызывают особый интерес в связи с тем, что они способны солюбилизировать воду в органических растворителях. Важно то, что содержание воды можно строго контролировать, варьируя его от нескольких молекул до нескольких тысяч молекул HjO на мицеллу. Как уже было отмечено, это открывает дополнительные возможности для регулирования скоростей или равновесий химических реакций. Более того, появляется возможность изучать реакционную способность молекул самой воды в уникальных условиях с высокоразвитой микрогетерогенностью, а именно в микросреде, где гидрофобные участки чередуются с электростатически заряженными (ионными) или полярными участками. В этом отношении обратные мицеллы - это удобная модель биомембран или поверхностного слоя белковых молекул (и, в частности, активных центров ферментов). [c.243]

В принципе ускорение может быть обусловлено и эффектами микросреды (способствующими, нанример, десольватации реакционного аниона в слабо гидратированном поверхностном слое мицеллы) [17]. В итоге модельная реакция с участием мицеллообразующего нуклеофила протекает столь же быстро, как и ферментативная реакция (5) на активном центре химотрипсина (с участием специфического аминокислотного субстрата) [14]. Иными словами, исследованная нами мицеллярная реакция моделирует действие фермента как но механизму и его кинетическим проявлениям (более подробно см. в [14]), так и но масштабам наблюдаемых ускорений. [c.214]

В целом микросреда поверхностного слоя обладает, как правило, более низкой диэлектрической проницаемостью (присущей органическим растворителям) по сравнению с водой [23]. Так, значение диэлектрической проницаемости в сорбционном участке активного центра химотрипсина меньше 10 (для воды е = 80 в бутаноле в = 8 в октане е = 2) [c.21]

Подобного рода эффекты возможны также и в ферментативных реакциях, поскольку микросреда активного центра многих ферментов обнаруживает по своей полярности или диэлектрической проницаемости свойства скорее органических растворителей, чем воды (см. гл. I). По аналогии с э ектами, наблюдаемыми в нефермента-тиБных реакциях, десольватация реагирующих групп в активных центрах ферментов может дать ускорение более чем в 10 раз [291 (если сравнивать ферментативный процесс с гомогенно-каталитической реакцией, идущей в воде). В литературе пока не описаны системы, для которых было бы строго доказано участие сольватационных эффектов или электростатической стабилизации, в ферментативном катализе. [c.67]

Микросвязи активного центра. Сорбция субстрата приводит к переводу его молекулы из водной среды в окружение аминокислотных остатков в активном центре. Как правило, микросреда активного центра обладает более низкой диэлектрической проницаемостью по сравнению с водой. Так, значение диэлектрической проницаемости в сорбционном участке активного центра химотрипсина < 10 (для белка обычно принимают 3, для воды = 80). Причина этого связана с фиксированной ориентацией диполей белка по отношению к заряженным группам субстрата. В этом состоит отличие их от свободных диполей воды, которые ослабляют кулоновские [c.434]

Такого рода эффекты возможны при взаимодействии МО активных групп фермента с МО атомов атакуемой связи в субстрате. Появление дополнительной электронной плотности на разрыхляюш ей орбитали в какой-то степени равносильно образованию возбужденного состояния этой молекулы. Во многих случаях дипольные моменты молекул в возбужденном и основном состояниях сильно различаются, так же как и значения рК. Ясно, что эти факторы играют дополнительную роль, обеспечивая специфические условия в микросреде активного центра, благоприятной для акта катализа. [c.436]

Существует ряд особенностей ферментов, облегчающих превращение субстрата в активном центре. Как правило, микросреда активного центра с его аминокислотными остатками более гидрофобна, чем окружающая водная среда. Это снижает значение диэлектрической постоянной активного центра (е < 10) по сравнению с водой (е 80) и усиливает электростатические взаимодействия в гидрофобной среде между субстратом и полярными группами фермента. Кроме того, малополярная по сравнению с водой белковая среда частично экранирует переносимые заряды от действия полярного растворителя. Высокая же локальная концентрация диполей пептидных связей создает в активном центре электрические поля напряженностью порядка тысяч и сотен тысяч В/см. Таким образом, ориентированные полярные группы создают внутриглобулярное электрическое поле, влияющее на кулоновские взаимодействия в активном центре. [c.129]

Можно лишь указать, что в ряде случаев ионизирующиеся группы активного центра, которые при действии фермента несут функциональную нагрузку, действительно имеют необычную величину рКц (табл. 12). Безусловно, большую роль здесь играют эффекты микросреды. [c.67]

Наличие у фермента двух различных функций (оксидазной и пероксидазной) позволяет предположить, что в каталитическом действии фермента могут принимать участие два независимых активных центра пероксидазы, пространственно разделенных, хотя и близко расположенных друг от друга на молекуле фермента [Gibson, Lin, 1978]. Такая полифункциональность пероксидазы модулируется ионами металлов и состоянием микросреды вблизи молекулы [Bakardjieva, 1986 Pang et al., 1989]. При этом идентификация пероксидазного и оксидазного участков фермента затруднена из-за недостаточности количественных данных о деталях структуры пероксидазы и ее молекулярной неоднородности [Андреева, 1988]. [c.32]