Проблема специфичности ферментов

Пристальное внимание к проблеме получения меченых тритием органических соединений определяется несколькими объективными предпосылками достоинствами трития как радиоактивной метки (удобный период полураспада, высокая молярная радиоактивность и т.д.) наличием в настоящее время методов разделения сложных смесей с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) существенным преимуществом меченых тритием препаратов в исследованиях по лиганд-рецепторному связыванию высокими молярными радиоактивностями практическим отсутствием изотопных эффектов при специфическом связывании с рецепторами, что необходимо для изучения механизма действия биологически активных препаратов частым использованием меченых тритием соединений при фармакокинетических исследованиях для определения органа-мишени, где преимущественно накапливается лекарственный препарат, или скорости выведения этого препарата из живых организмов необходимостью тритиевых соединений для исследования метаболизма, изучения субстратной специфичности ферментов, а также использования их для поиска новых эффективных ингибиторов ферментов. Если при этом учесть, что тритиевые препараты как минимум в десять раз дешевле аналогичных С-меченых, то становится понятным большой интерес ко всему, что связано с получением тритиевых аналогов биологически активных соединений. [c.484]

Структурные различия между амилозой и целлюлозой являются одной из величайших шуток природы. Амилоза способна перевариваться, целлюлоза — нет. А ведь единственное различие между ними заключается в неодинаковой ориентации кислородных мостиков. Между тем проблема усвояемости сводится к вопросу о природе соответствующих ферментов (которые специфичны в отношении конфигурации высокомолекулярного субстрата). Люди и плотоядные животные просто не имеют ферментов, которые могли бы катализировать гидролиз (это и есть переваривание) целлюлозы. Между тем многие микроорганизмы, улитки и жвачные животные способны усваивать целлюлозу. Жвачные животные обладают такой способностью потому, что в их пищеварительном тракте имеются соответствующие микроорганизмы, ферментные системы которых катализируют гидролиз целлюлозы. Конечным продуктом такого гидролиза является, естественно, глюкоза, которая может использоваться жвачными животными. [c.281]

Чрезвычайно сложна проблема специфичности протеолитических ферментов. Раньше считали, что специфичность протеаз определяется размерами частиц субстрата, и по этому признаку разделяли их на протеиназы и пептидазы. После изучения свойств этих групп ферментов с помощью низкомолекулярных синтетических субстратов стало ясно, что определяющим моментом реакции является природа аминокислотных боковых цепей и других радикалов, соседних с гидролизуемой связью. Фермент гидролизует только те связи, которые удовлетворяют его структурным требованиям. Среди протеаз на основании их специфичности различают две группы эндопептидазы, расщепляющие пептидную цепь белка в средних участках и гидролизующие ее на более мелкие фрагменты, и экзопептидазы, которые не могут расщеплять связей в середине цепи, а действуют последовательно, отщепляя одну за другой концевые аминокислоты — либо с аминного, либо с карбоксильного конца цепи. Первые — протеиназы (пепсин, трипсин, химотрипсин, папаин, фицин, катепсины), вторые — пептидазы (аминопептидазы, карбокси-, дипептидазы и др.). При расщеплении белка эндо- и экзопептидазы действуют как бы синхронно первые образуют значительное число свободных концов, вторые влияют на образовавшиеся фрагменты. [c.60]

ПРОБЛЕМА СПЕЦИФИЧНОСТИ ФЕРМЕНТОВ [c.204]

Проблеме специфичности ферментов посвящено очень большое число исследований. В идеале для таких исследований требуется серия структурных аналогов субстрата, подобранная с таким расчетом, чтобы каждая из групп, принимающих участие в данной реакции, у какого-нибудь из аналогов была модифицирована. Изучение кинетических параметров реакции, протекающей с участием модифицированного субстрата, позволяет оценить влияние модификации на процесс связывания субстрата и на способность субстрата атаковаться данным ферментом. В опытах по изучению специфичности необходимо использовать чистый фермент или хотя бы препарат, не содержащий других ферментов, катализирующих тот же самый тип реакции, т. е. нужно быть уверенным в том, что реакция ни в какой мере не вызывается действием другого фермента. Кроме того, для таких исследований требуются тщательно очищенные субстраты, чтобы исключить возможность реакции за счет примесей. [c.204]

Другой подход к получению необходимых лекарств связан с созданием особых ингибиторов ретровирусных аспартатных протеиназ. Среди требований, предъявляемых к свойствам ингибиторов, главное и самое трудновыполнимое касается избирательности их действия. Ингибиторы, обладающие терапевтическим эффектом, должны быть, прежде всего, специфичными до такой степени, чтобы, дезактивируя ретровирусную протеиназу, не нарушать нормального функционирования как аспартатных, так и других протеолитических ферментов клетки-хозяина. Для целенаправленного поиска ингибиторов, удовлетворяющих этому требованию, необходимо располагать количественными данными о всех стадиях каталитического акта вирусной протеиназы, аналогичными сведениями о механизмах функционирования протеиназ инфицированной клетки и методом решения обратной структурной задачи, т.е. конструирования химического строения ингибитора по наперед заданной пространственной форме. В связи с проблемой специфичности фермент-субстратных взаимодействий особое значение [c.91]

В настоящее время представление об активном центре со строго определенными стерическими свойствами дает наиболее логическое объяснение одному из важных свойств ферментов как катализаторов, а именно их очень высокой специфичности. Ферменты специфичны для определенных типов реакций, например для гидролиза некоторых связей или переноса некоторых групп, и могут быть специфичными даже в отношении определенного количества субстратов среди большого числа других, обладающих такими же связями. Если не во всех, то по крайней мере в большинстве случаев ферменты катализируют реакции только одного из пары оптических энантиоморфных изомеров. Таким образом, любые детальные механизмы ферментативных реакций должны быть в состоянии объяснить химическую и стереохимическую специфичность. Связанные с этим проблемы часто аналогичны тем, с которыми приходится сталкиваться при интерпретации механизма действия катализаторов циглеровского типа (см. разд. 10 гл. IV) в реакции получения стереорегулярных полимеров. [c.108]

Взаимодействия между заряженными группами, безусловно, вносят вклад в специфичность фермент-субстратного взаимодействия. Однако, в какой степени электростатическое притяжение в состоянии обеспечить движущую силу межмолекулярных взаимодействий в водном растворе, еще не вполне ясно. Также недостаточно полно разработаны теоретические основы ионных взаимодействий в водных растворах. Существует обширная литература по теории ионных взаимодействий, однако при отсутствии детальных сведений о структуре воды и о природе микроскопических взаимодействий ион-вода и ион-ион в воде существующие теории не дают в общем случае возможности количественно описать их. В этой главе будет рассмотрен эмпирический подход, основанный на описании различных проявлений этих взаимодействий. Будут также сделаны, в основе своей феноменологические, попытки их корреляции и объяснения. Читатель может ознакомиться более подробно е теоретическими и экспериментальными основами проблемы электростатических взаимодействий в воде по другим источникам [1]. [c.274]

Главные цели изучения биокатализа, по-видимому, можно ограничить следующими тремя. Во-первых, достижением понимания принципов стереохимического механизма ферментативного катализа и возможностью количественного описания, исходя из знания структур взаимодействующих молекул, каталитического акта как спонтанно протекающего, взаимообусловленного на всех своих стадиях непрерывного процесса. Во-вторых, выяснением в каждом конкретном случае причины специфичности фермент-субстратных и фермент-ингибиторных взаимодействий. В-третьих, целенаправленным конструированием наборов ингибиторов, обладающих наперед заданными свойствами. Возникающие при достижениях этих целей проблемы и возможные подходы к их разрешению будут подробно обсуждены в четвертом томе монографии "Проблемы белка". А сейчас попытаемся ответить на вопрос о том, что нового привнес рентгеноструктурный анализ в изучение аспартатных протеиназ и в какой мере знание трехмерных структур ферментов и их ингибиторных комплексов смогло углубить понимание механизма каталитической реакции аспартатных протеиназ. Ответ на этот вопрос имеет общее для энзимологии значение, поскольку, как отмечалось, протеиназы являются наиболее изученными во всех отношениях объектами биокатализа. Рассмотрим гипотетические модели механизма действия аспартатных протеиназ, в основу разработки которых были положены данные о трехмерных [c.98]

Общепринятым подходом к изучению проблемы специфичности взаимодействия низкомолекулярных биологически активных веществ с субклеточными структурами является сопоставление химической структуры и биологической активности различных соединений [1—7]. Этот подход позволил установить организацию активных центров ряда ферментов [1, 2], а также структуру ряда гормональных рецепторов [3—7] [c.122]

Будучи вьщелены из организма, ферменты не утрачивают способности осуществлять каталитическую функцию. На этом основано их практическое применение в химической, пищевой, легкой и фармацевтической промышленности. Особое значение для химического производства имеет специфичность ферментов ведь до 80% затрат в производстве многих химических веществ приходится на отделение примесей, возникших в результате побочных реакций. Проведение синтеза при посредстве высокоспецифичного фермента, ускоряющего только ту реакцию, которая ведет к образованию нужного продукта, упрощает технологический процесс. Кроме того, ферменты позволяют осуществлять ряд процессов, выполнение которых обычными методами органического синтеза остается пока нерешенной проблемой. Так обстоит дело, например, при получении лекарственных препаратов путем ферментативной трансформации стероидов. [c.96]

Успехи, достигнутые в области рентгеноструктурного анализа, кинетики переходных процессов и химического катализа за последние 20 лет, в корне изменили наши представления о ферментативном катализе и механизме действия ферментов. Данная монография представляет собой краткий обзор последних достижений в этой сфере и адресована студентам и аспирантам, уже прослушавшим соответствующие курсы по химии и биохимии. В книге в теоретическом и методологическом аспектах рассматриваются два вопроса природа взаимодействия между ферментом и его субстратами, обусловливающего ферментативный катализ и специфичность действия фермента, и взаимосвязь между структурой фермента и механизмом ферментативного процесса. Обсуждаются экспериментальные подходы, позволяющие проводить прямые исследования ферментов на молекулярном уровне. Большое внимание уделяется, например, исследованию ферментативных реакций в предстационарных условиях, когда ферменты используются в концентрациях, сопоставимых с концентрациями субстратов, и можно непосредственно наблюдать за промежуточными фермент-содержащими соединениями. Кратко освещены проблемы взаимодействия ферментов с несколькими субстратами в стационарных условиях, а также некоторые вопросы химии коферментов и кофакторов. [c.9]

Таким образом, отметим, что существует проблема распознавания, связанная с взаимодействием фермента с его субстратом. Ферменты — не единственные субклеточные системы, проявляющие свойства специфичности или распознавания. [c.509]

Структура и функции ферментов, а также механизм их действия почти ежегодно подробно обсуждаются на многих международных симпозиумах и конгрессах. Важное место отводится рассмотрению структуры всей молекулы фермента и ее активных центров, молекулярному механизму действия различных типов ферментов, общей теории энзиматического катализа. Тем не менее до сих пор нет полной ясности по двум кардинальным проблемам энзимологии чем вызваны специфичность действия и высокая каталитическая эффективность ферментов [c.129]

Ферменты обладают очень высокой каталитической активностью. В присутствии ферментов химические процессы протекают при комнатной температуре, причем превращения чрезвычайно регио- и стереоспецифичны и практически в ряде случаев не сопровождаются побочными реакциями (что представляет особый интерес для промышленности сегодня, когда со все большей остротой встают проблемы сохранения биосферы, предупреждения загрязнения сточных вод и воздуха). Некоторые ферментные системы настолько специфичны, что способны катализировать превращения одного-единственного вещества, причем трансформируют только одну группу атомов, да еще и направленно в трехмерном пространстве. Все это вызывает бурное развитие [c.5]

Ферментативный катализ с каждым годом приобретает все большее и большее народнохозяйственное значение (различные виды брожения и ферментации растительных и животных продуктов). Вначале А. Я. Данилевский в 1862 г., а затем А. Н. Лебедев в 1911 г. впервые изолировали отдельные ферменты и разработали наиболее важные методы их приготовления в чистом виде. Эти методы до сих пор являются общепринятыми. В классических работах А. Н. Баха (1894 г.) выяснен механизм действия окислительных ферментов и их роль в процессах жизнедеятельности. Последние годы в Советском Союзе исследования в этой весьма важной области катализа приняли очень большой размах, но специфичность вопроса не позволяет здесь подробней остановиться на этой проблеме. [c.11]

Увеличение литературного материала потребовало систематизации его изложения, поэтому книгу пришлось почти заново переработать. Заново написана гл. IV Связь между строением и активностью . Кроме того, из текста было изъято описание методик, которое теперь отнесено к практической части. Новые данные относительно кинетики, специфичности органических катализаторов и их сходства с ферментами изложены в соответствующих главах. Где это было необходимо, я указал на вопросы, которые еще остаются открытыми. Так, появился новый раздел Технические проблемы в гл. VII. [c.7]

Проблема механизма ферментативного катализа имеет большое значение для развития химии и химической технологии. Как известно, каталитическое действие ферментов количественно в значительной степени превосходит соответствующий эффект небиологических катализаторов. Помимо того, ферменты, в отличие от небиологических катализаторов, обладают высокой специфичностью действия, т. е. способностью катализировать реакции строго определенных партнеров и в строго определенном направлении, что исключает различные побочные реакции. Как уже говорилось ранее, ферменты в отличие от многих небиологических катализаторов оказывают каталитическое действие в мягких условиях (водные растворы, низкая температура, нейтральная среда и т. п.), что предотвращает возможность разложения неустойчивых веществ и — самое главное — позволяет осуществлять часто очень сложные химические процессы со значительно меньшими энергетическими затратами. [c.6]

В клетках постоянно Происходит синтез молекул многих сотен различных белков, в том числе и белков-ферментов. Известно также, что каждому виду растения или животного свойственны свои специфические белки, характеризующиеся в первую очередь определенной последовательностью аминокислот в полипептидной цепи. Возникает вопрос, каким образом ъ живых клетках регулируется синтез белков с определенной последовательностью аминокислот, а не образуются случайные сочетания из 20 или более аминокислот, которые находятся в клетках В последние годы ученые значительно подвинулись вперед в решении данного вопроса, и хотя многие детали этого механизма еще неясны, в общей форме этот механизм расшифрован. Проблема воспроизведения специфичности белков широко изучается сейчас с точки зрения переноса информации в биохимических системах. [c.295]

Будет, однако, неоправданным считать, что механизм ферментативных реакций—это прямое развитие представлений обычного катализа, так как все ферменты являются белками, т. е. веществами высокомолекулярной природы, и их действие обычно строго специфично. Представляется возможным, что эти две особенности ферментов взаимосвязаны и что более глубокое исследование кинетики ферментативных реакций обнаружит такие особенности механизма, которые смогут объяснить как необходимость больших размеров молекул, так и высокую специфичность их действия. Данный раздел в основном будет посвящен описанию одной ферментативной реакции, когда изучение влияния pH на ход процесса привело по крайней мере к частичному разрешению поставленной проблемы. [c.721]

Изучение спектра действия мало специфичных ферментов оказалось весьма полезным инструментом при рассмотрении всей проблемы специфичности ферментов. В этом отношении особенно показательны свойства гидролаз, которые в общем относятся к менее избирательно действующим ферментам, хотя и среди них есть высокоспецифичные сфолипазы, эстеразы и пептидазы. [c.68]

Изложенная концепция, которая качественным образом вскрывает причины специфичности фермента по отношению к структуре субстрата, представляет собой синтез взглядов ряда научных школ, рабо-таюш,их в области физико-органической химии и ферментативного катализа (Бендер, Дженкс, Брюс, Блоу, Ноулис, Бернхард, Гесс и др.). Ее количественное кинетико-термодинамическое обоснование (в приложении к химотрипсину, как одному из наиболее изученных ферментов) было получено прежде всего в исследованиях, проводимых в Московском университете [15]. В последующих параграфах будут детально рассмотрены наиболее важные, по-нашему мнению, аспекты этой проблемы. При этом будет сконцентрировано внимание именно на взаимосвязи между структурой и реакционной способностью субстратов и оставлены, по-существу, вне поля зрения ингибиторные подходы , изложенные весьма подробно в [16]. [c.135]

Итак, этот важный вопрос остался без ответа. Если бы этот ответ гласил Да, полисахариды клеточной стенки специфичны ,— то перед нами возникла бы другая интересная проблема, которая в свою очередь повлекла бы за собой целый ряд вопросов. Каким способом специфическая информация может передаваться полисахаридам клетки Для синтеза всех специфичных биополимеров необходима нуклеиновокислотная матрица необходима ли она также для синтеза полисахаридов клеточной оболочки Нельзя ли предположить, что перенос необходимой информации в случае полисахаридов осуществляется через посредство специфичных ферментов в сочетании с различными пиримидиновыми или пуриновыми основаниями нуклеотидных производных сахаров Список вопросов можно было бы продолжить, но гораздо более желательно получить ответы хотя бы на некоторые из уже поставленных вопросов. [c.176]

Эта проблема имеет два аспекта. Прежде всего нужно найти, в чем состоят различия между теми животными, которые выживают при воздействии ФОС, и теми, которые погибают, а затем нужно решить, как использовать эти различия для создания новых соединений. При решении первой части вопроса нельзя ограничиваться изучением различий в метаболизме только ФОС следует испытать и другие, более простые субстраты. После того как различие установлено, нужно определять специфичность фермента, обусловливающего это различие. Если он не отличается высокой специфичностью, то это может послужить основанием для введения селекто-форной группы в уже известное токсофорное ядро. [c.396]

Успехи изучения ферментативных процессов, развитие представлений о кинетике и механизме ферментативных реакций, проблема специфичности и т.д., требовали изучения всех частностей биокаталитических процессов с использованием чистых пре)[апатов ферментов. В 20-30-х годах исследования ферментов велись со все возрастающей интенсивностью, В Мюнхене работали Р.Вильштеттер и его сотрудники Э.Вальдшмидт-Лейтц, Р.Кун, Э.Баман в Стокгольме Г.Эйлер, К.Мирбек и другие в Кембридже Ф.Гопкинс, М.Диксон исследовали окислительные ферменты в Берлине исследованиями ферментов брожения и дыхания занимались К.Ней-берг, О.Мейергоф. [c.152]

Существование набора синтетаз, каждая из которых специфична к одной аминокислоте, и соответствующего набора тРНК, очень близких по форме, но различающихся по последовательности нуклеотидов, является одной из наиболее удивительных проблем специфичности ферментов. Каким образом каждый фермент безошибочно выбирает свою тРНК из смеси Какая часть молекулы тРНК распознается именно ее синтетазой Для решения этой очень сложной проблемы было проведено много исследований, в которых часто получали прямо противоположные результаты. [c.35]

Сейчас можно считать решенными проблемы выбора ферментов, имеющих необходимую специфичность для терапии. Имеются способы высокоэффективной их очистки из различных источников, а также способы синтеза ферментов человека путем генной инженерии. Достаточно хорошо известна биохимия действия ферментов на уровне организма. Задачи же стабилизации ферментов, снижения их иммуногенности и способность быть направленными к пораженному органу решаются тиетодами иммобилизации — связывания ферментов и других белковых физиологически активных соединений с полимерными носителями. [c.123]

При разработке конкретного варианта ИФА перед исследователем встает проблема выбора фермента в качестве метки. Для правильного выбора следует учитывать многие факторы например, в гомогенном ИФА в исследуемом образце должны отсутствовать свободный фермент-метка, или фермент, имеющий сходную с ним специфичность, ингибиторы или активаторы фермента и т. д. Выбор фермента может быть обусловлен также и целями ИФА. Например, при одновременном анализе очень большого числа образцов, выполняемого в течение довольно длительного времени, необходимо для уменьшения ошибки анализа использовать более стабильные субстраты. Гидролитические ферменты, например щелочная фосфатаза и р- )-галактозидаза, имеют более стабильные субстраты, чем оксидоредуктазы, такие, как пероксидаза и глюкозооксндаза, поэтому последние менее предпочтительны в случае реакции с продолжительным периодом инкубации, но могут быть с успехом использованы в быстрых методах иммуно-анализа. [c.68]

Основная задача физической химии биокатализа состоит в выявлении некоторой общности причин, обуславливающих уникальные свойства биологических катализаторов. Может показаться, что постановка такой задачи слишком контрастирует с тем положением, которое господствовало в энзимологии еще несколько лет тому назад, когда, несмотря на обширные качественные сведения о специфичности действия многих сотен ферментов, мы не имели,— как отмечает Уиль-. ям Дженкс (1969),— ни в одном конкретном случае сколь либо детального или количественного представления о движущих силах катализа [11. Однако с тех пор благодаря усилиям ряда научных школ произошли существенные сдвиги. Хотя и трудно отдать предпочтение тем или иным методическим подходам, однако вряд ли можно оспаривать важность вклада, который в решение поставленной проблемы внесли кинетико-термодинамические исследования. Они приобрели особое значение, когдэ в результате рентгеновских исследований структуры кристаллических ферментов появилась возможность трактовать их результаты на молекулярном уровне. [c.3]

Первое положение программы Пастера — это теоретическое обоснование открытых им дисимметрических сил в живой природе и отсутствия таковых в абиогенных системах. Второе положение— утверждение о существенных отличиях структурно-функцио-нальных изменений химических объектов от поведения организованного существа и выдвижение принципиально нового понятия организация , что предполагало разработку проблемы иерархии уровней организации неорганических и органических веществ. Третье положение программы Пастера, вытекающее из его утверждения о том, что брожение проявляется всегда в связи с жизнью, с организацией, а не в связи со смертью, что брожение не является контактным процессом, в котором превращение сахара происходит в присутствии фермента, ничего ему не давая и ничего от него не беря (цит. по [18]), было, по сути, направлено против метафизической трактовки сущности жизни, против какого бы то ни было противопоставления предмета и процесса, части и целого. И, наконец, четвертое положение программы заключалось в четко выраженном историческом подходе к проблеме происхождения специфичности живого, в его тезисе о том, что специфичность живого следует рассматривать не как результат простой композиции, а как эво-люционно сложивщийся жизненный потенциал . [c.179]

К середине 1940-х годов пептидная теория белков Фишера и Вальд-шмидт-Лейтца была почти повсеместно принята. Встал вопрос о точном знании деталей химического строения, т.е. о конкретном порядке расположения аминокислот в белковых цепях. Впервые такое сложное исследование удалось провести в течение десятилетия (1945-1954 гг.) ф. Сенгеру, определившему аминокислотную последовательность инсулина. Вторым белком была рибонуклеаза А. Полная структура этого фермента расшифрована С. Муром, К. Хирсом и У. Стейном (1960 г.). Вскоре идентификация химичекого строения белков стала производиться с помощью автоматических секвенаторов и приобрела рутинный характер. Однако достижения в решении первой фундаментальной задачи проблемы белка не принесли удовлетворения. Сначала не вызывало сомнений, что химические и физические свойства белков получат свое объяснение, как только станет известно химическое строение их молекул. Однако основанная на опыте всей органической химии и биохимии надежда на то, что установление химического типа и строения молекул окажется достаточным для понимания хотя бы в общих чертах их специфического функционирования, не оправдалась. Тем самым определение структуры из конечной цели исследования превратилось в необходимый для последующего изучения белков начальный этап. Утвердилась мысль, что химическая универсальность и практически необозримое многообразие свойств соединений этого класса при строгой специфичности его отдельных представителей связаны с особенностями пространственных структур белковых молекул. [c.67]

С другой стороны, ферменты открывают возможность анализировать с высоким уровнем специфичности присутствие определенных соединений в биологических образцах. В специальных книгах, посвященных проблемам медицинской биохимии, можно найти ряд важных биохимических критериев, необходимых для диагностических целей, в первую очередь анализов крови. В качестве примера можно прикзсти ферментативное определение глюкозы. Содержание глюкозы в крови является важным показателем состояния организма, особенно в случае диабета. Основная задача заключается в том, чтобы отличить глюкозу от других моносахаридов и превратить ее в производное, легко определяемое фотометрически. Одна из наиболее распространенных систем состоит из двух ферментов глю-козооксидазы и цероксидазы из хрена. Первый, будучи флавопротеином, катализирует превращение глюкозы в глюконолактон [c.255]

Главной проблемой является синтез in vivo таких соединений, как белки и нуклеиновые кислоты со строго определенным строением. По этому вопросу имеется хороший обзор Шпигельмана [1928]. Теория матрицы , которой он придерживается, открывает широкие возможности для участия Н-связей. Действие ферментов также относится к реакциям матричного типа [1584]. В этом случае требуется несколько меньшее соответствие в строении, чем при синтезе генетических продуктов. Фермент и субстрат должны соприкасаться лишь на небольшой части своей площади [50]. Н-Связи могут способствовать такому соприкосновению и тем самым влиять на специфичность реакции. [c.287]

Начнем с проблемы подбора катализаторов, которая нам представляется самой трудной из всех проблем теории катализа и разработана меньше других. Подбор неотделим от представлений о глубоком механизме процессов, который нам недостаточно известен, но несомненно, не один и тот же во всех случаях. Он требует четкого представления о химии и структуре активных контактов, а для применяемых многофазных систем эти данные, как правило, отсутствуют. Он требует также объективной характеристики большого числа контактов разного типа и состава, полученных в сравнимых условиях, а такого материала также нет. Трудность усугубляется тем,что,нарядустакими почти универсальными катализаторами, как галогениды алюминия или ионы водорода в органическом катализе или платина и палладий, встречаются контакты с узкой областью применения, как, например, металлический натрий при полимеризации дивинила или серебро при мягких окислительных реакциях и, наконец, ферменты с их сугубой специфичностью . Мы знаем, с одной стороны, такие реаг ции, как разложение перекиси водорода и озона, ускоряемые почти любым твердым телом, и, с другой стороны, такие реакции, как синтез аммиака или окисление этилена в окись этилена, для которых известны единичные катализаторы. Повидимому, —это отражение многообразия глубоких механизмов катализа, с одной стороны, и существования веществ, поливалентных и моновалентных по своим каталитическим функциям, с другой. [c.10]

Не будет преувеличением сказать, что одной из наиболее фундаментальных и важных по своим последствиям проблем, стоящих перед современной биохимией, является выяснение механизма действия биологических катализаторов — ферментов. Эта проблема интересна в равной степени и для биолога, и для химика. В первом случае позпапие основных закономерностей ферментативных реакций не только будет способствовать все более точному познанию взаимосвязей процессов обмена веществ, но и откроет новые нути для контроля регуляции, управления, а впоследствии и преобразования химических превращений в организме, что вызовет поистине революционные изменения во многих областях экспериментальной и прикладной биохимии. Химикам же познание механизма действия ферментов даст возможность осуществлять, возможно в промышленных масштабах, с большой скоростью, почти со стопроцентным выходом и абсолютной избирательностью (специфичностью) такие реакции, осуществление которых в лабораторных условиях остается пока мечтой. [c.164]

В книге изложена теория органического катализа и принципы создания наиболее активных органических катализаторов. Рассмотрены следующие вопросы главновалентные и металлоком-ллексные катализаторы, кинетика реакций, зависимость между строением и активностью катализаторов, структурнохимическая и стереохимическая специфичность, история развития органических катализаторов. Обсуждается также актуальная проблема химизма действия ферментов. [c.4]

Исследование этой проблемы связано с некоторыми трудностями, обусловленными, с одной стороны, тем, что ферменты различного происхождения ведут себя по-разному по отношению к одному и тому же субстрату, и, с другой стороны, тем, что ферментативные экстракты часто содержат несколько ферментов различной специфичности. Так, например, несмотря на то что эмульсин миндаля обладает активностью Р-гликозидазы, этот фермент гидролизует также р-галактозиды, а-галак-тозиды, а-маннозиды, Ь-арабинозиды и р-О-ксилозиды. На основании того, что при очистке активность по отношению к некоторым из этих субстратов возрастает, а по отношению к другим она убывает, был сделан вывод, что эмульсин представляет собой смесь нескольких ферментов. [c.280]

В таком кратком введении нельзя дать исчерпывающего списка гемопротеинов. По-видимому, аналогичные или близкие структуры имеют и другие ферменты, например некоторые оксидазы и так называемые цитохромы, однако они еще не так хорошо охарактеризованы и по взаимоотношению их с перекисью водорода проведено лишь небольшое число исследований. При описании структуры гемопротеинов нужно подчеркнуть возможность занятия перекисью водорода одного из координационных положений при центральном атоме группы протопорфирина железа. Как указывает Роулинсон [371], атом железа в этих гемопротеинах является центром активности протеиновая же и протопор-фирииовая части молекулы выполняют функцию приспосабливания железа к этой роли, часто весьма специфическим образом, в среде, где более простые производные железа были бы совершенно инертны или не специфичны. Именно это связывание перекиси водорода с железом способствует активации перекиси, делая ее чувствите.пьной к разложению или к реакции с другими молекулами. Проблема изучения механизма реакции перекиси водорода с ферментами сводится, таким образом, в значительной мере к выяснению природы и судьбы этих комплексов. Эти процессы можно сравнить с теми, которые происходят с другими веществами, присоединяющимися к ферментам, например с окисью углерода, и особенно с другими кислородными соединениями, родственными перекиси водорода,—молекулярным кислородом, гидроксильным ионом и водой. [c.351]

Многочисленные исследования с ингибиторами, проведенные Тиманом, Штраусом и др., дали противоречивые результаты. Ингибирование специфической стадии синтеза быстро нарушает уровень равновесного состояния промежуточных продуктов непосредственно на пути синтеза конечного соединения, а также на других путях синтеза с общими промежуточными продуктами. При изучении in vivo влияния ингибиторов на процессы, которые развиваются в течение нескольких дней, нельзя ожидать получения узкой специфичности. Пуриновые и пиримидиновые аналоги вначале могут ингибировать синтез нуклеиновых кислот, что в конечном результате приводит к спаду синтеза белков. Эта проблема особенно важна для растений, так как содержание белков в них очень низкое и они должны непрерывно синтезировать новые белки-ферменты. Выводы из длительных опытов с ингибиторами нужно делать с большой осторожностью. [c.345]

Необходимо подчеркнуть, что субстратная специфичность поли-сахаридаз изучена недостаточно, несмотря на огромное значение этой проблемы. Однако в тех случаях, когда она известна, применение ферментов дает исключительно ценные сведения о структуре полисахаридов. Так, например, если полисахарид полностью расщепляется Р-амилазой, не содержащей примесей других ферментов, то это свидетельствует, что это линейный а-1,4-глюкан. [c.95]

Наконец, остается еще вопрос о сигналах, вызывающих адаптивные изменения. Во всех рассмотренных нами случаях первичным сигналом для той или иной адаптивной реакции служит изменение концентрации солей в крови и других внеклеточных жидкостях тела. Однако действие этого сигнала, вероятно, во многих случаях опосредовано нейроэндокринными механизмами. Например, для приспособления функции солевой железы к солевой нагрузке требуется непрерывное выделение ацетилхолина холинэргическими нервами железы. Хотя механизм действия ацетилхолина еще не вполне выяснен, весьма возможно, что он включает второе опосредствующее звено — вероятно, активацию аденилатциклазы, приводящую к образованию в клетке циклического АМФ. Если эффект ацетилхолина действительно связан с образованием циклического АМФ в результате активации фермента аденилатциклазы, то возникает интересная проблема. Аденилатциклаза есть, вероятно, во всех тканях тела, а между тем ацетилхолин воздействует на этот фермент только в солевой железе. Такого рода тканевая специфичность наводит на мысль, что у птиц, возможно, существуют различные регуляторные формы аденилатциклазы. Такие регуляторные изофер-меиты могли бы иметь общую каталитическую субъединицу, но различные регуляторные субъединицы — в каждом случае [c.165]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология