Каталитические свойства имидазола

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИМИДАЗОЛА [c.27]

Известно каталитическое действие имидазола в реакциях гидролиза сложных эфиров, в частности фенилацетатов [5]. Значение константы р для этой реакции равно 1.95. По всей вероятности, имидазольное кольцо гистидина ответственно за каталитические свойства фермента липазы, с помощью которой осуществляется гидролиз липидов и других сложных" эфиров. Однако изучение гидролиза замещенных фенилацетатов в присутствии липазы привело к значению константы р=0.12. На этой основе был сделан вывод [6], что энзиматический гидролиз менее чувствителен к электронной структуре фенилацетата, чем катализ с помощью одного имидазола. Это объясняется способностью фермента стабилизировать заряды, в результате чего распределение электронов в эн-зим-субстратном комплексе оказывается менее чувствительным к влиянию заместителей в фенильном радикале. [c.365]

В ферментных системах имидазол проявляет свойства кислотно-основных катализаторов и участвует в переносе электронов, протонов, ацильных и фосфатных групп. Каталитические свойства имидазольной группы зависят от степени ионизации ее подвижного атома водорода. На активность имидазольной группы оказывают влияние смежные с ней функциональные группы. [c.209]

Имидазол — один из тех аминов, которые в нейтральных растворах существуют в непротонированном виде и относятся к сравнительно сильным основаниям Льюиса. Это весьма существенно для биохимии, поскольку здесь накладываются особенно жесткие ограничения в отношении pH раствора и состава водной фазы. Вероятнее всего этим и объясняется тот факт, что ни специфический кислотный, ни специфический основной катализ не играют большой роли в энзимологии, а подходящими свойствами обладают основания Льюиса. Каталитическая активность молекулы гистидина в основном связана с наличием атома азота, обладающего свободной парой электронов, что и объясняет его эффективность как нуклеофильного катализатора при нейтральных значениях pH раствора. [c.27]

Это скорее всего связано с двумя обстоятельствами — изменением механизмов ферментативных реакций при переходе от гомогенных систем к ферментам и с изменением химических свойств каталитических групп в активных центрах. Поэтому, например, имидазол в растворе и имидазол в активном центре — это существенно различные химические объекты. Остатки аминокислот в активном центре фермента, выполняющие роль катализатора, сказываются в исключительных условиях выгоднее взаиморасположение с субстратом, избирательное необходимое окружение, ограниченные контакты с внешней средой и пр. Таким образом, причины, обусловливающие превращение плохой каталитической группы в мощный катализатор, в качественной форме сейчас ясны [I]. Они разбираются в 2 и 3 этой главы. [c.263]

Как отмечалось ранее, зависимость константы каталитической скорости для ряда стерически равноценных имидазолов (или пиридинов) от их основности сходна с законом катализа Бренстеда [91,213]. На рис. 1 приведен график Бренстеда для шести имидазолов. Имидазолы, указанные в табл. 14, не подчиняются бренстедов-скому закону, так как они стерически не равноценны, а также вследствие того, что как нейтральный имидазол, так и его ионы могут проявлять каталитические свойства [98]. [c.86]

Подробнее остановимся на свойствах цитохрома Р-450 (цитохром типа Ь). Он выделяется в лаборатории из клеток печени, коры надпочечников, бактерий и др. Ферментная система цитохрома Р-450, гидроксилирующая связи С-Н субстратов, содержит три компоненты. Первая - это ассоциат из НАДФ (см. XVI), из цитохрома Р-450 вторая - цитохром Р-450 и третья - это фосфолипиды. Исследователи наиболее глубоко проникли в структуру, функции и механизм действия этой ферментной системы. Однако вопросы механизма активации молекулы О2 этим ферментом не решены. Известно, что при функционировании Р-450 происходит экстракоординация фазу двух лигандов -атома S цистеинового остатка белка и О2. Следует учесть то, что атом серы в тиоспиртах и тиоэфирах является слабым экстралигандом даже для атома железа, имеющего достаточное сродство к S и образующего сульфиды с низким значением произведения растворимости. В отличие от имидазола, атом S, подобно гемоглобину, не обеспечивает прочного связывания О2. Поэтому механизм окислительного воздействия О2 должен быть связан с изменением окислительного состояния железа в цитохроме. На рис. 5.4 приведен каталитический цикл цитохрома Р-450. Координационные взаимодействия на атоме железа (экстракоординация) выступают здесь также четко, как в фотосинтезе и фиксации-переносе О2. [c.290]

В зависимости от валентности металла и групп, занимающих пятое и шестое места в координационной сфере, металлопорфирины отличаются по свойствам и, в частности, по величине каталитической активности. В настоящее время не имеется общей номенклатуры не только для металлопорфиринов вообще, но даже для комплексных соединений железа. Обычно называют порфириновый комплекс железа, содержащий двухвалентное железо, гемом, или феррогемом. Это вещество способно присоединять различные азотсодержащие основания, например пиридин, первичные амины, а также имидазол. Все эти соединения объединяются под названием гемохромогены. Образование соединений этого типа происходит при фиксации гема на белках. В частности, фиксация может осуществляться за счет имида-зольных остатков, которые имеются в молекулах белков. Если металлопорфириновое соединение железа содержит трехвалентное железо и свободная валентность использована для присоединения гидроксила, то получается вещество, называемое гематином если же свободная валентность занята атомом хлора, то образуется гемин. Соответствующее соединение с азотистыми основаниями в этом случае называют парагематинами. [c.66]

Свободный имидазол и его производные также обладают этим свойством. Однако активность имидазоловой модели в 10 раз меньше активности фермента химотрипсина. Исследовалась также каталитическая активность 1-гистидина в этой реакции, причем оказалось, что блокирование аминной и карбоксильной групп гистидина в 3—4 раза повы- [c.159]

Физикохимики, принимающие участие в решении проблем молекулярной биологии, работают в настоящее время над выявлением общности причин, обусловливающих уникальные свойства биокатализаторов, что имеет глобальное значение для энзимологии [1]. К этим уникальным свойствам ферментов следует отнести прежде всего их высокую каталитическую эффективность, т. е. способность ускорять реакции значительно сильнее нростых (низкомолекулярных) катализаторов тина НдО , 0Н , Ре +, имидазол и др. Так, для соотношений скоростей ферментативной и неферментативной реакций нередко можно встретить значения 10 — 10 . Наряду с высокой каталитической эффективностью можно отметить также и непревзойденную избирательность ферментов не только по тину катализируемой реакции, но и но отношению к структуре субстрата и, наконец, их высокую способность отзываться на действие тонких изменений в свойствах и специфическом составе среды. [c.208]

Во-первых, в составе каталитических участков большинства изученных ферментов найдены достаточно известные в гомогенном катализе соединения — имидазол гистидина, тиоловая группа цистеина, карбоксильные группы аспарагиновой и глутаминовой кислот, флавины и т. д. Обнаружены также группы, не обладающие самостоятельной активностью в растворах, но необходимые в ферментативном катализе. Это — спиртовая группа серина, пиридоксалевая группа и др. Можно с уверенностью сказать, что большинство ферментов не содержит каких-либо необычных активных элементов, а немногие, относительно экзотические соединения — биотин, витамин В12 или гем встречаются только у малой части ферментов. Поэтому особые свойства ферментов как катализаторов не связаны с присутствием каких-то особых соединений. [c.260]

Ранее мы уже отмечали, что многие процессы в клетке протекают с большей эффективностью благодаря коллоидным свойствам цитоплазмы. Например, липидные капельки в протоплазме обычно стабилизируются за счет образования защитной коллоидной оболочки [31. Далее, белки—это макромолекулы, активность которых часто зависит от их коллоидных свойств. Вероятно, все дело здесь в специфических процессах, протекающих на поверхностях вообще и поверхностях раздела в частности. Исходя из этого предположения был задуман и поставлен следующий эксперимент. Получали коллоидные мицеллы из N-a-миpи тoил-Ь-гистидина и бромида цетилтриметиламмония [17]. Оказалось, что скорость гидролиза /г-нитрофенилацетата и /г-нитрофеиилка-прилата в такой двухфазной системе значительно выше, чем скорость их гидролиза в присутствии имидазола или гистидина в свободном виде в водном растворе. Кинетика этого процесса наводит на мысль, что в данном случае имеет место катализ на поверхности раздела. Хотя в этой реакции участвовали более сложные вещества нежели те, которые, вероятно, встречались в условиях первобытной Земли, эти результаты все же свидетельствуют о том, что двухфазные коллоидные системы с успехом могли в свое время способствовать каталитическому ускорению интересующих нас реакций. [c.267]

Гистидин также является незаменимой аминокислотой. Его регуляторные функции определяются химическими свойствами боковой группы — имидазола. В частности, эта группа участвует в окислительно-восстановительных реакциях и способна устанавливать координационные связи с переходными металлами. В свободном состоянии гистидин содержится в тканях в очень низкой концентрации. В то же время он входит в каталитические (активные) центры многих ферментов (рибонуклеаза, химотрипсин, конвертаза) и регуляторных пептидов (карнозин, гистатин, нейрокинины) благодаря донорно-акцепторным свойствам своей имидазоль-ной группы. Декарбоксилирование гистидина приводит к образованию гистамина — медиатора, который регулирует сосудистое давление, проницаемость капилляров и аллергические реакции. Как медиатор гистамин имеет три вида клеточных рецепторов, в том числе в клетках головного мозга. [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология