Другие примеры субстратной специфичности

Фермент, обладающий абсолютной субстратной специфичностью, катализирует превращения только одного субстрата. На другие вещества, даже очень близкие по строению к этому субстрату, фермент не действует. Примером фермента с абсолютной субстратной специфич-26 [c.26]

Способность микроорганизмов выступать в роли химических катализаторов впервые удалось использовать в полной мере для синтеза промышленно важных стероидов. В последние тридцать лет субстратная и стереоспецифичность ферментов нашла широкое применение в производстве стероидов при осуществлении разнообразных реакций гидроксилирования, дегидроксилирова-ния, эпоксидирования, окисления, восстановления, гидрогенизации, дегидрогенизации, этерификации, гидролиза эфиров и изомеризации. Целью всеобъемлющих исследований в этой области было осуществление специфических структурных перестроек стероидов при мягких условиях. Специфичность таких реакций определяется либо выбором оп-ределеннога вида микроорганизмов, либо химической модификацией субстрата, стереохимически исключающей другие реакции. Понимание зависимости между строением молекул субстрата и характером его перестройки, осуществляемой микроорганизмами, позволило сформулировать требования для каждой конкретной реакции, например для гидроксилирования, В определении скорости и направления реакции главную роль, как выяснилось, играют положение и ориентация замещающих групп в молекулах-стероидов. История развития методов микробиологического преобразования стероидов представляет собой прекрасный пример сочетания химического подхода со специфичностью и разнообразием биологических систем. Кроме того, на этой основе может быть осуществлен синтез новых стероидов, обладающих лучшими фармакологическими свойствами. [c.161]

В активных центрах ферментов содержится обычно две или более каталитических групп. Они могут воздействовать на субстратную группу двумя совершенно различными путями. Один из них заключается в том, что нуклеофильный, или общий основной катализ протекает одновременно с общим кислотным, в одном и том же переходном состоянии. Механизм этого типа, приложимый к гидролизу сложных эфиров, представлен в (15). Этот механизм часто постулировался в качестве вероятной модели катализа более чем одной функциональной группой, однако при исследовании модельных систем не было получено серьезных свидетельств в его поддержку [32]. Для реакций, подверженных нуклеофильному или общему основному катализу, общий кислотный катализ не характерен (и наоборот). Другой способ предусматривает действие двух каталитических групп по отдельности на различных стадиях сложной реакции. Если одна из групп специфично действует на скоростьопределяющей стадии такой реакции, в результате чего скоростьопределяющей становится уже следующая стадия, то именно на последней необходимо действие второй каталитической группы (примером такого процесса является описанный в предыдущем разделе гидролиз сложных эфиров диметилмалеиновой кислоты). [c.471]

ДРУГИЕ ПРИМЕРЫ СУБСТРАТНОЙ СПЕЦИФИЧНОСТИ [c.96]

Изучение регуляции и контроля ферментов — молодая и быстро развивающаяся область биохимии, уже установившая, однако, ряд весьма сложных механизмов. Представляется возможным различить механизмы, общие для всех ферментов, такие как субстратная специфичность, оптимум pH и т. д. механизмы, общие для всех организмов, включающие ингибирование и репрессию по принципу обратной связи и механизмы, характерные для высших организмов, где существуют другие виды регуляции активности ферментов, например посредством действия гормонов. Приведя только один, уже известный нам пример, можно отметить, что вся сложная система описанных выше реакций, кульминацией которой является высвобождение глюкозы из гликогена, может приводиться в действие несколькими молекулами адреналина [148]. [c.538]

Конкретные примеры будут рассмотрены в соответ ствующих главах книги, но уже сейчас из общих соображений можно заключить, что, например, в той области структуры, где действуют полифункциональные и, следовательно, относительно сильные водородные связи, на поверхности фермента будет создаваться высокая локальная концентрация некоторых группировок. Аналогичным образом в молекуле фермента могут возникнуть области, обладающие относительно высоким сродством к неполярным группировкам, и т. п. Более того, пространственное расположение функциональных групп боковых цепей аминокислот может определять субстратную специфичность фермента, которая предполагает, что различные функциональные группы субстрата реагируют со строго фиксированными в пространстве участками структуры фермента. Наконец, третичная структура определяет возможность кооперативного эффекта другого типа, который состоит в том, что в результате взаимодействия субстрата с одной из группировок фермента облегчается его взаимодействие с другой соответствующим образом расположенной группировкой. [c.29]

Семейство глутатионпероксидаз является примером наиболее филогенетически старых белков. Они выявлены у бактерий и простейших [325]. У позвоночных известны четыре гена, контролирующих синтез различных селен-содержащих ферментов [325, 326]. Кроме рассмотренных выше классической , плазматической и мономерной глутатионпероксидаз, особый изофермент найден в желудочно-кишечном тракте [326]. Аминокислотная последовательность у всех ферментов, за исключением мономерной глутатионпероксидазы, совпадает приблизительно на 90 %, тогда как гомология между классической и мономерной глутатионпероксидазой — менее 30 % [326]. Такое значительное различие в аминокислотной последовательности этих белков указывает, что расхождение между соответствующими генами началось около миллиарда лет назад. Наиболее консервативным фрагментом у глутатионпероксидаз является каталитический центр, состоящий из селеноцистеина, триптофана и глутамина [325]. Его высокая филогенетическая устойчивость обусловлена, по-видимому, идеальным выполнением своих функций, исключающим одноэлектронный перенос и образование радикальных и других высокоактивных интермедиатов, как это характерно для гем-содержгццих и селен-независимой пероксидаз [326]. Дивергенция селен-содержащих ферментов проходила в направлении изменения субстратной специфичности связывающего участка. Более высокая его липофильность у глутатионпероксидазы фосфолипидов обусловлена отсутствием остатков аргинина в этом локусе [326]. [c.44]

Многие К. способны также катализировать транс-гликозилирование, т. е. перенос гликозильного остатка с одного сахара на другой. В зависимости от субстратной специфичности К. обычно подразделяют па гликозидазы и полиазы. Первые гидролизуют гликозидные связи в гликозидах и олигосахаридах, но пе действуют на полисахариды. Примером их могут служить мальтаза, 6-фруктофуранозидаза, эмульсин. Полиазы расщепляют гликозидные связи как в поли-, так и в олигосахаридах. К их числу относятся а- и Р-ами-лазы, целлюлаза и др. Известна и другая классификация, согласно к-рой все ферменты, гидролизующие гликозидную связь, в том число и нуклеозидазы, объединяют под общим названием гликозидаз. Специфичность действия К. определяется гл. обр. конфигурацией расщепляемой гликозидпой связи (а- или А-), а также природой гликозидного остатка. [c.215]

Все названные ферменты представляют собой гидролитические ферменты, и настройка их на тот или иной субстрат зависит, по-видимому, от общего топохимического плана строения молекул. Интересные результаты были получены Шормом при инактивировании лизиновых остатков химотрипсина посредством обработки динитрофенолом. Если заместить четыре лизиновых остатка динитрофенильными группами, то протеазная активность фермента снижается на з, а эстеразная остается практически без изменения. Замещение двух остатков лизина вызывает даже повышение эстеразной активности. С другой стороны, имеются примеры, когда значительное изменени.е структуры фермента, по-видимому, не затрагивающее активного центра, не сказывается на величине активности. Из папаина можно отщепить цепочку из 120 аминокислот остающийся пептид содержит 60 звеньев и обладает активностью. Из трипсина удалось даже выделить такие фрагменты, которые обладали иной специфичностью. Таким образом, очень большое число прихотливо расположенных участков в белковой молекуле может так или иначе влиять на уровень активности и субстратную специфичность. Доказано, что фосфоглюкомутаза, переносящая фосфатную группу с одного глюкозного конца на другой, имеет активный центр той же природы, что и активный центр трипсина. Этот пример особенно отчетливо показывает, насколько широк каталитический спектр> молекул белков. [c.93]

Пример 17-Д. Роль кофактора в фермент-субстратном связывании, Дрожжевая алкогольдегидрогеназа превращает этанол в ацетальдегид, но только в присутствии кофактора ннкотинамид-адениндинуклеотида (НАД). Изучение ЯМР приводит к пониманию роли НАД в этой реакции. Линии протонов никотинамида уширяются при смешивании фермента и НАД. Это уширение специфично к данному ферменту (т. е. с другими белками не происходит) и является, следовательно, результатом связывания кофактора с ферментом, а не эффекта вязкости, упомянутого в примере 17-Г. Если этанол (субстрат) или ацетальдегид (продукт) добавляются к смеси НАД — фермент, линии метильных протонов и субстрата, и продукта уширяются. В отсутствие фермента уширения линий не происходит, так что и субстрат, и продукт должны связываться с комплексом фермент — кофактор Если фермент, субстрат и продукт смешиваются в отсутствие НАД, уширения линий метильных протонов этанола либо ацетальдегида не наблюдается. Следовательно, НАД должен связываться с ферментом, чтобы мог связаться субстрат. [c.509]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология