Нуклеофильные группы в ферментах

Нуклеофильная группа фермента [c.105]

Нуклеофильное замещение является простой реакцией замещения, в которой нуклеофильный агент (основание) приближается к атому углерода или фосфора с дефицитом электронов (электрофильный центр) и образует с ним связь, замещая при этом какой-либо другой атом, например О, N или 5. Замещаемый атом уходит вместе с неподеленной парой электронов и с любой другой присоединенной к нему химической группировкой, причем все это вместе называется уходящей группой. Обычно для завершения реакции необходимо, чтобы одновременно с замещением или после него к атому О, N или 5 уходящей группы присоединился протон, происходящий из кислотной группы фермента или воды. Заметим, что основание В (которое может нести отрицательный заряд или быть электронейтральным) часто образуется путем ферментативного удаления протона от сопряженной кислоты ВН. [c.91]

Полифункциональный катализ на мицеллах. Многоцентровая атака субстрата электрофильными и нуклеофильными группами фермента в принципе может привести к существенному понижению свободной энергии активации катализируемой реакции (см. 5 гл. И). Однако, как уже отмечалось, на основании одних только теоретических предпосылок трудно оценить вклад полифункционального катализа в ускорение сложных ферментативных процессов. [c.121]

Эти соединения действуют как алкилирующие агенты при этом освобождается N2, а нуклеофильная группа фермента присоединяется к указанному атому углерода. [c.93]

Общий кислотно-основной катализ нуклеофильными группами ферментов [c.138]

Для осуществления реакции необходимо присутствие НАД в некоторых случаях, как, например, для УДФ-глю-козо-4-эпимераз дрожжей [10] и высших растений [11], этот кофермент достаточно прочно связан с апоферментом. Внутри фермент-субстратного комплекса (X) происходит перенос гидрид-иона с образованием восстановленной формы НАД последнее доказано на основании изменения спектров флюоресценции фермента в ходе реакции [12]. Одновременно происходит, по-видимому, атака нуклеофильной группы фермента на водород гидроксильной группы или углеродный атом С-4 с образованием связанного с ферментом УДФ-4-кетосахара, как это изображено на формуле XI, или его производного. Следующей стадией процесса является перегруппировка фермент-субстратного комплекса, в итоге которой изменяется относительное положение НДФ-сахара и восстановленного пиридинового нуклеотида. [c.181]

В заключение отметим, что связывающие участки лизоцима и сериновых протеаз почти комплементарны субстратам неполярные участки субстрата контактируют с неполярными боковыми цепями аминокислот участки субстрата, способные образовывать водородные связи, связываются с NH-группами полипептидного остова белка или (как в случае лизоцима) с полярными боковыми цепями аминокислот. Благодаря этому подвергающаяся каталитическому превращению часть субстрата удерживается вблизи кислых, основных или нуклеофильных групп фермента. [c.43]

Нуклеофильные группы ферментов [c.79]

Это показывает, что подходящее расположение электрофиль-ной или нуклеофильной группы может ускорить реакцию. Аналогичное явление имеет место в активном центре фермента, например лизоцима. Конечно, важную роль играет и природа уходящей группы, а также сольватация, особенно при протекании реакции через переходное состояние. Реакции этого типа, называемые сопряженным гидролизом, встречаются при внутримолекулярном замещении стерические факторы могут замедлять реакцию. [c.17]

Со(1И)-триеновые системы удобны тем, что обмен и замещение воды в координационной сфере иона металла — всегда очень медленный процесс от минут до часов), т. е. кинетические параметры можно легко оценить. Медленный обмен лигандов в водном растворе позволяет использовать изотопную метку для прослеживания реакционного пути координированной молекулы воды или гидроксогруппы и, таким образом, дает возможность различить прямой нуклеофильный и общий основной механизмы гидролиза. Однако помимо указанных преимуществ у этих систем имеются и очевидные недостатки, если рассматривать соответствие их (или отсутствие такового) ферментативным процессам. Например, Со(1П)-триеновые комплексы, инициирующие реакции, находятся в сте-хиометрическом, а не каталитическом соотношении с продуктом гидролиза или гидратации, который остается прочно связанным с находящимся в комплексе металлом. По этой причине комплексы Со(П1) не столь пригодны, как могли бы быть, для моделирования ферментов. Тем не менее из-за благоприятного понижения (ДЯ" практически не меняется) при комплексообразовании с подходящими лигандами наблюдалось увеличение скорости в 10 раз. Несмотря ни на что, обсуждаемая здесь система все же неплохая модель, что обусловлено способностью металлов поляризовать прилегающие молекулы субстрата и активировать координированные нуклеофильные группы. [c.356]

Е= фермент нуклеофильная группа [c.638]

Об одинаковом влиянии концентрации тетраметиламмония на константы скорости реакции всех трех необратимых ингибиторов свидетельствуют данные табл. 32, показывающие снижение величины константы (в %) при увеличении концентрации ионов обратимого ингибитора. Подобные результаты были получены для тетраэтил-аммоний-иона это позволило предположить, что все три ФОС в присутствии ионов тетраалкиламмония реагируют лишь с полностью свободными активными центрами и не реагируют с нуклеофильными группировками ферментов, если анионная группа занята ионом тетраалкиламмония. Иными словами, реакционная способность нуклеофильной группировки к ФОС полностью утрачивается, если анионная группировка занята ионом тетраалкиламмония. [c.225]

Во-вторых, может быть высказано более вероятное предположение о том, что анионная группировка активного центра холинэстераз прямо или опосредованно, через общую структуру белка, влияет на реакционноспособность нуклеофильной группы эстераз-ного центра фермента. [c.227]

Для галогенсодержащих соединений катализируемое ферментом отщепление НХ дает аминоакрилат шнффова основания. Во всех случаях активированные электрофилы атакуются нуклеофильными группами ферментов в активном центре или вблизи него. [c.454]

Тогда на первой стадии реакции (7-6) происходило бы замещение нуклеофильной группы фермента (стадия а) с образованием гликозилфер-мента, а на второй стадии (стадия б) — атака фосфатом, сопровождающаяся регенерацией фермента и свободной нуклеофильной группой В . [c.95]

СИЛЬНЫМИ ацилирующими агентами. Если предположить, что трансацилаза работает по механизму двойного замещения, то начальная атака пенициллина, связанного в активном центре трансацилазы нуклеофильной группой фермента, должна привести к образованию неактивного пеницнллиноилированного фермента. Экспериментальные данные не только подтверждают предположение о таком механизме действия пенициллина, но и позволяют сделать заключение, что он модифицирует более чем один белок следовательно, могут быть другие точки воздействия пенициллина [c.118]

Реакция типа 6.В (табл. 7-1) представляет собой аллильную перегруппировку с одновременной конденсацией с другой молекулой. Эта реакция, приведенная в табл. 7-1, протекает в процессе полимеризации полипренильных соединений (гл. 12, разд. 3). Она могла бы инициироваться образованием карбоннй-нона, происходящим в результате отщепления (пирофосфатной группы), или начинаться с образования аниона, происходящего в результате отщепления протона или присоединения нуклеофильной группы фермента. В работе [173а] приведены доводы в пользу механизма с участием карбоний-иона. [c.177]

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]

Для того чтобы гликозид гидролизовался под действием этого фермента необходима р-конфигурация гликозидной связи и соответствующая глюкозе стереохимия гидроксильных групп у Сз, Сд и С4 остатка моносахарида таким образом, гидролизу подвергаются лишь p-D-глюкопирано-зиды и (с меньшей скоростью) p-D-ксилопиранозиды. Введение электронооттягивающих групп в агликон увеличивает скорость гидролиза фенольных гликозидов . Следовательно, лимитирующая процесс стадия ферментативного гидролиза состоит в атаке нуклеофильной группы фермента на гликозидный центр. [c.400]

К нуклеофильным группам ферментов, которые чаще всего участвуют в катализе, относятся гидроксильная группа серина (сериновые протеазы, холинэстеразы, эстеразы, липазы, кислая и щелочная фосфатазы) и тиоловая группа цистеина (глицер-альдегид-З-фосфат—дегидрогеназа, тиоловые протеазы папаин, фицин и бромелаин и т. д.). Имидазол гистидина обычно является кислотно-основным катализатором, который увеличивает нуклеофильность гидроксильных и тиоловых групп, но при переносе фосфата в реакциях фосфорилирования он иногда выступает в роли нуклеофила. [c.79]

Часто бывает так, что нуклеофильная группа фермента атакует молекулу субстрата Какая гру1нш служит нуклеофильным агентом при катализе химотрипсином и карбоксипептидазой А [c.178]

Согласно представлениям, которые сложились в гомогенном катализе, к каталитически активным радикалам бёлка относятся нуклеофильные группы (такие как имидазол гистидина, оксигруппы серина или тирозина, тиоловые группы цистеина, е-аминогруппы лизина, ионизованные карбоксилы аспарагиновой и глутаминовой кислот и др.) и электрофилы (ион имидазолия, неионизованные карбоксильные группы, ионы металлов и т. п.). В первичной структуре молекулы фермента группы активного центра обычно удалены друг от друга (см. рис. 1). Однако в третичной структуре аминокислотные остатки, принимающие участие в катализе, некоторым образом фиксированы [c.17]

В современной теории о ферментативном ката. и ,е на nepn "i план выдвигается принцип ориентированной сопряженной атаки иуклеофильнь и электрофиль-ных функциональных групп фермента на молекулу субстрата. Пo-вид .oмy, в амилазах функцию электрофильной (протонодонорной) группы выполняет и.мида-зол, нуклеофильной — карбоксил. При кооперированном действии этой пары в а-1,4-глюкозидной связи крахмала произойдет стягивание электро1 ов к точке закрепления имидазола, уход от точки закрепления иона ка-рбоксила ii, как следствие, расщепление связи. [c.173]

Концентрационный эффект действия ферментов заключается в том, что фермент извлекает молекулы из раствора, сводит их вместе на своей поверхности и таким образом концентрирует их на себе, создавая благоприятные условия для их взаимодействия. Этот эффект приводит к тысячекратному и более ускорению реакции. Концентрируя реагирующие молекулы, фермент одновременно ориентирует их определенным образом, способствуя максимальной эффективности их столкновения. Такой ориентационный эффект может приводить К увеличению скорости реакции на 2—3 порядка. Поли-функциональный эффект заключается в одновременном присутствии в АЦ фермента электрофильных и нуклеофильных групп [198]. Сопряженная атака таких двух типов групп на молекулу субстрата обеспечивает возможность протекания реакции по согласованной схеме, что обусловливает резкое снижение энергии активации и колоссальное увеличение скорости реакц11и. [c.178]

Иммобилизация ферментов на носителях, обладающих гидроксо-группами. Наиболее расхфостраненным методом образования ковалентной связи между ферментом и полисахаридным носителем или синтетическим диольным соединением является бромциано-вый метод, который был предложен Р.Аксеном, Дж.Поратом и С.Эрнбаком в 1967 г. При обработке носителя бромцианом возникают реакционноспособные цианаты и имидокарбонаты, которые при взаимодействии с нуклеофильными аминогруппами фермента образуют производные изомочевины и уретанов [c.91]

Это должно привести к значительному увеличению положительного заряда атома углерода, что в свою очередь должно облегчить нуклеофильную атаку. Такое взаимодействие должно также стабилизировать тетраэдрическое промежуточное соединение [уравнение (7-13)]. Карбонильный кислород проявляет очень слабую основность, но он может прото-нироваться подходящим образом ориентированной кислотной группой фермента [НВ в уравнении 7-16)]. В сериновых протеиназах эта функция, очевидно, выполняется двумя ЫН-группами амидных связей, одна из которых в химотрипсине принадлежит остатку 5ег-195 (рис. 7-2). По-видимому, подгонка субстрата к полости оксианиона между двумя NH-гpyппaми хорошо выполняется только для тетраэдрического промежуточного соединения [33]. [c.111]

Заряженные группы фермента становятся более активными, если сольватирующие молекулы воды заменить субстратом. Дестабилизация, основанная на десольватации, по-видимому, вносит вклад в каталитическое действие иона Zn +, связанного с карбоксипепти-дазой А [747]. Замещение сольватирующей молекулы воды на субстрат уменьшает диэлектрическую проницаемость окружения иона металла и увеличивает его активность в поляризации ацильной группы субстрата, необходимой для нуклеофильной атаки. Аналогичный эффект вносит вклад в процессы в о-субцентре лизоцима. Взаимодей- [c.279]

Объяснение начального всплеска состоит в том, что реакция включает ацилирование фермента схема 26 . Ацилирование блокирует нуклеофильную группу активного центра, поэтому фермент остается неактивным, пока образовавшийся ацилфермент (30) не гидролизуется. Если вторая стадия реакции является скоростьолре-деляющей, первоначальная атака сложного эфира свободным ферментом может привести к быстрому замещению АгО , но последующая стадия протекает с меньшей скоростью. Этот механизм постулирует, что концентрация м-ни.трофеноксида, образовавшегося в начальном всплеске реакции, будет равна концентрации [c.483]

Можно теперь представить, как возникает хиральная спец фичность химотрипсина (62а). Если R прочно связывается в гл дрофобном участке pi, а ациламиногруппа располагается в цен тре специфичности рг, то положения остающихся заместителей Н и OR фиксируются. Производные -аминокислот связываютсй в реакционноспособной конфигурации, показанной на (62а), но в случае производных /)-аминокислот группы И и OR меняются местами, в силу чего карбонильная группа субстрата более не на ходится в контакте с нуклеофильными группами активного цен тра. Производные u-аминокислот могут связываться ферментом — [c.513]

Так, у эстераз и эстеролитически активных протеиназ определено наличие в активном центре функционального остатка Сер, который подвергается ацилированию на промежуточной стадии процесса. Активный серил фигурирует в псевдохолинэсте-разе, фосфоглюкомутазе, в химотрипсине и трипсине и в ряде других ферментов. На рис. 6.7 изображена схема связывания субстрата ацетилхо-лина ацетилхолинэстеразой (АХЭ) и схема ингибирования ее активности при высокой концентрации субстрата [32]. В эсте-разный участок АХЭ входят нуклеофильная группа V и смежная с ней диссоциирующая кислотная Рис. 6.9. Схема действия креатинкиназы. группа НХ. Ацильный ос- Переходное состояние, [c.375]

Исследование свойств р-галактозидазы показало существенное значение остатка имидазола и сульфгидрильной группы фермента для протекания реакции. На основании этих данных предложен механизм ферментативной реакции, заключающийся в одновременной нуклеофильной атаке остатка имидазола на гликозидный центр и электрофильной атаке водорода сульфгидрильной группы на кислород гликозидной вязи [c.400]

До недавнего времени считалось, что обязательным компонентом всех ферментов являются белки. Был накоплен огромный материал, свидетельствующий, что именно белки способны опознавать определенные субстраты, обеспечивая тем самым высокую специфичность биологического катализа. Кроме того, многочисленные данные демонстрировали, что белки обеспечивают оптимальную ориентацию субстратов относительно функциональных групп фермента, осуществляющих химическое превращение. Этими группами в случае кислотного, основного и нуклеофильного катализа чаще всего являются группы, входящие в состав белка. В случае электрофильного и окислительно-восстановительного катализа в химическом превращении, как правило, участвуют специальные кофакторы — ионы металла или сложные органические молекулы. Но в этом случае белковая часть фермента организует работу кофактора так, чтобы обеспечивалась свойственная ферменту специфичность и одновременно с Высокой эффективностью реализовался каталитический потенциал кофактора. Однако в начале 80-х годов были от крыты и стали объектом интенсивных исследований ферменты, построенные из молекул рибонуклеиновых кислот (рибозимы). Интерес к этой группе ферментов резко усилился в связи с разработкой методов молекулярной селекции нуклеиновых кислот, позволившей, в частности, начать направленное конструирование рибозимов с разнообразными типами каталитической активности. [c.11]

Михаеля. Реакционноспособные нуклеофильные группы широко представлены в любой живой клетке. В частности, активные центры многих ферментов содержат сульфгидрильные остатки, которые участвуют в механизме их каталитического действия. Непредельные лактоны реагируют с сульфгидриль-ными группами, как показано на схеме 9, и тем самым вызывают дезактивацию ферментов. Это и служит причиной их биологической активности. [c.59]