Природа ферментативной активности

В большинстве ншвотных и растительных клеток содержится два фермента, способных окислять (+)-изоцитрат — вещество, весьма распространенное в природе. Один из них использует НАДФ, а другой — НАД. Долгое время полагали, что первый фермент, существенно более активный в гомогенатах клеток или экстрактах, и есть тот самый фермент, который непосредственно участвует в цикле лимонной кислоты. Правда, было одно смущающее обстоятельство, состоявшее в том, что основная ферментативная активность почти всегда оказывалась связанной с растворимой фракцией цитоплазмы, хотя уже в то время считалось общепринятым и отмечалось в качестве наиболее характерной особенности цикла, что все ферменты цикла локализованы в митохондриях. Положение прояснилось, когда было показано, что митохондриальные НАД-зависимые ферменты неустойчивы и обладают довольно своеобразными молекулярными и кинетическими характеристиками. Однако эти свойства были как раз такими, которых и следовало ожидать от фермента, выполняющего ключевую регуляторную роль в столь важном участке метаболизма, каким является цикл лимонной кислоты. Оказалось, что в присутствии АДФ фермент становится гораздо устойчивее. Более того, АДФ требуется ферменту для проявления полной активности при малых концентрациях субстрата. Это обусловлено резким влиянием АДФ на К, для изоцитрата. Таким образом, АДФ действует как аллостерический активатор. Существуют веские основания считать, что кроме АДФ фермент может акти- [c.353]

Знакомство с этими свойствами нужно начинать с изучения каучука. Следуя таким путем, мы, в конечном счете, придем к пониманию природы ферментативной активности. [c.61]

Но ферменты сложны и разнообразны. В одних случаях реализуется подгонка замка и ключа, в других — замок и ключ соответствуют друг другу без подгонки. Здесь непочатый край работы, очень многое еще неизвестно, и мы только начинаем понимать природу ферментативной активности. [c.237]

Существенная зависимость ферментативной активности от pH среды определяется полиэлектролитной природой фермента. Ферментативная активность, характеризуемая, в частности, константой /сг, зависит от pH колоколообразно — /сг имеет максимум при некотором значении pH и убывает при уменьшении или увеличении pH. Предложен ряд теоретических моделей, объясняющих в общих чертах такую зависимость. Подлинная теория требует, однако, более подробных сведений о ферментах, чем нам пока известные. [c.182]

Выяснение природы ферментативной активности будет означать громадный сдвиг в медицине — ведь при -всех заболеваниях происходят те или иные нарушения в течении биохимических реакций. [c.237]

ПРИРОДА ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ [c.260]

Установление природы ферментативной активности в первую очередь связано с изучением тех особенностей, которые отличают ферменты от остальных катализаторов. Для этого нужно знать состав активного и адсорбционного центров, установить механизм ферментативной реакции и указать на те причины, по которым определенные функциональные группы в ферментах проявляют свойства, не характерные для них в свободном состоянии. Последнее является весьма существенным, поскольку почти ни в одном ферменте его каталитические группы не обладают обычными для них свойствами молекул в растворе. [c.260]

Тепловая коагуляция. Регенерация растворимых белков посредством изоэлектрического осаждения не является полной. В частности, альбумины могут оставаться в растворе. Для белков, которые от природы растворимы (преимущественно белки листьев и клубней у растений, белки крови у животных), один из способов регенерации состоит в коагуляции под действием тепла. Действительно, за пределами определенного порога температуры белки денатурируются (они теряют свои функциональные свойства растворимости, ферментативную активность и т. п.) и образуют осадок. Это осаждение позволяет выделять их из водной среды, в которой остаются в растворенном состоянии растворимые продукты (углеводы, минеральные соединения). Как и при применении осаждений, следует уточнить оптимальное значение рн, которое необходимо обеспечить, помимо тепловой обработки. [c.427]

Важную роль в понимании природы ферментативного катализа сыграло (и продолжает играть) изучение механизмов органического ка тализа, а также катализа ионами и комплексами металлов. Это связано с тем, что в активные центры ферментов входят боковые группы аминокислот, такие как имидазольная, карбоксильная, гидроксильная, или аминогруппа, либо ноны металлов (Си , Ре , и др.), координационно связанные с этими группами. Поэтому [c.71]

Для познания природы ферментативного катализа представляет несомненный интерес другой результат, а именно то, что реакционная способность составного нуклеофила, действующего в активном центре, значительно возрастает при сорбции на ферменте специфического субстрата. Следует, однако, помнить, что этот результат (см. стр. 162) исходит из допущения, справедливость которого в принципе можно оспаривать. [c.166]

Если каждую составную часть сложной системы заменить на ее зеркальный образ, то получится зеркальное изображение всей первоначальной системы. Однако если только некоторые части сложной системы заменяются на их зеркальные двойники, то в результате возникает хаос. Химические системы, являющиеся точными зеркальными двойниками, ведут себя идентично, а системы только с частичной заменой имеют совершенно различные химические свойства. Если, например, в природе существует фермент, состоящий из Е-аминокислот и синтезирующий О-нуклеотид, то соответствующий искусственный фермент, полученный из О-аминокислот, будет синтезировать Ь-нуклеотид. В то же время соответствующий полипептид, содержащий как 0-, так и Е-аминокислоты, видимо, не будет обладать ферментативной активностью. [c.77]

В основе факторного эксперимента лежит одновременное варьирование всех изучаемых факторов на небольшом числе уровней. Такая постановка эксперимента особенно важна на начальных стадиях, когда природа наиболее значимых факторов, интервалы их варьирования и возможные взаимные влияния еще недостаточно хорошо известны. В ходе факторного эксперимента возможно изз чение влияния факторов в широких пределах их значений. Факторные эксперименты позволяют достаточно точно описывать влияние факторов при относительно небольших затратах ресурсов, а также выявлять эффекты совместного действия факторов, например зависимость ферментативной активности одновременно от величины pH и концентрации кофермента. [c.497]

Протекание большого числа ферментативных реакций невозможно в отсутствие ионов металлов, активно участвующих в каталитическом процессе. Природа ионов металлов, необходимых для проявления ферментативной активности, варьируется в широких пределах — от ионов щелочных металлов Ыа+ и К" " и двухзарядных ионов Са-+, 1п-+, Ре2+, Со + и [c.149]

Факторы, регулирующие активность ферментов, разнообразны по своей природе (рис. 28). Физические факторы (температура, давление, свет, магнитное поле, электрические импульсы) оказывают менее специфическое действие, чем химические. В свою очередь действие последних также может быть разделено на несколько типов. Одни химические вещества связываются с активным центром фермента, например субстраты, кофакторы, конкурентные ингибиторы, что приводит к изменению ферментативной активности. Другие вещества взаимодействуют со специальными участками на поверхности молекулы определенного типа фермента, не имеющими непосредственного отношения к центрам каталитической активности, но тем не менее приводящими к ее изменению. [c.113]

Интересно отметить, что эти работы, так же как и первые попытки исследовать свойство индивидуальных ферментных препаратов, были встречены критикой ряда видных биохимиков. При этом снова было выдвинуто возражение, что нарушение целостности живой клетки настолько нарушает условия ее жизнедеятельности, что ни о какой правильной интерпретации полученных результатов не может быть и речи. Высказывались сомнения в возможности получать кристаллические ферментные препараты. Предполагалось, что это лишь кристаллы белка, на которых адсорбированы низкомолекулярные активные ферменты, природа которых еще не известна. Однако после того, как Норт-роп привел убедительные доказательства, что именно выделенные им белковые препараты обладают ферментативной активностью, была признана белковая природа ферментов. Все выделенные с тех пор ферменты оказались белками. [c.173]

Чрезвычайно важные данные, говорящие о белковой природе ряда пищеварительных ферментов, в частности фермента желудочного сока — пепсина, были получены в лаборатории И. П. Павлова. И. П. Павловым и его учениками было впервые установлено, что ферментативная активность желудочного сока, получаемого через желудочную фистулу у собак, всегда прямо пропорциональна содержанию в соке коагулируемого белка. Низкое содержание белка в соке всегда указывало на недостаточное содержание в нем пепсина. Исходя из этих, а также и из других данных, полученных в его лаборатории, И. П. Павлов пришел к выводу, что ферменты являются белками. [c.121]

Огромное значение для молекулярной биологии последнего десятилетия имеет развитие генетической инженерии (возникшей в 1972—1973 гг. П. Берг, П. Лобан, С. Коэн и Г. Бойер) и методов работы с рекомбинантными ДНК в сочетании с методами химического синтеза крупных фрагментов ДНК. В результате сделались доступными для исследования индивидуальные гены и регуляторные генетические элементы, было стимулировано изучение ферментов биосинтеза и обмена нуклеиновых кислот. Благодаря этому после 1977 г. были обнаружены мозаичное (экзон-интронное) строение генов, явление сплайсинга и ферментативной активности у РНК, усилители ( энхансеры ) экспрессии генов, многие регуляторные белки, онкогены и онкобелки, мобильные генетические элементы. Возникла белковая инженерия, которая позволяет получать новые, не существующие в природе белки. Молекулярная биология начала оказывать существенное влияние на развитие биотехнологии, медицины и сельского хозяйства. [c.9]

Знание величин ДЯ и Д5 может помочь также при идентификации природы кислотных или основных групп, от которых зависит ферментативная активность (см. гл. VII), и при решении вопроса о природе сил, обеспечивающих связывание субстратов или ингибиторов с ферментами. [c.35]

Поскольку химические и структурные свойства белков, координирующих ионы металла, изучены в значительной мере на основе сравнительных данных по замещению ионов металлов, оценка этих результатов с точки зрения трехмерной структуры нативного белка может привести к важным корреляциям между структурой и функцией. Изменение биологической активности при замещении иона металла может происходить по многим причинам. При определении причин изменения биологической активности необходимо учитывать изменения, обусловленные как геометрией координации, так и химической природой иона металла и самих лигандов. Поскольку изменение ферментативной активности может происходить по многим причинам, в равной мере важно объяснить как увеличение активности, так и утрату ее при замещении иона металла. [c.31]

Изучение химических реакций белков проливает свет на их структуру. Способность почти всех аминокислотных остатков в белке принимать участие в химических реакциях, аналогичных реакциям аминокислот, подтверждает общепринятую в настоящее время концепцию о том, что основной ковалентной связью в белках является пептидная связь. Однако наличие экранированных групп, обнаруживаемое нрй помстщг денатурации и химических реакций, заставляет предполагать, что некоторые фенольные, сульфгидрильные и др. группы либо образуют лабильные связи, которые могут разрываться при денатурации, либо остаются стерически недоступными для химических реагентов до тех пор, пока структура белка не будет изменена. Последнее объяснение окажется, пожалуй, более приемлемым, если в дальнейших исследованиях будет вскрыта зависимость реакционной способности групп от размера молекул реагента. Тот факт, что для проявления биологической активности существенно важное значение имеет лишь часть функциональных групп определенного вида, подчеркивает сложность топографии белков. Различие в скорости реакций амино- и фенольных групп в ряде белков указывает на индивидуальные особенности структуры белка. В настоящее время не может быть сделан обобщающий вывод о важности тех или иных функциональных групп белка для обеспечения биологической активности. Поэтому для того, чтобы иметь возможность сделать подробные заключения о природе ферментативной активности или вирусного действия, следует еще очень многое изучить. Например в таблице, составленной Олькоттом и Френкель-Конратом (см. последующие тома настоящего сборника), указывается, что фенольные [c.354]

На стыке молекулярной биологии с физической и физико-органической химией возникла еще одна не менее важная задача — создать сравнительно простые каталитические системы, в которых использовали< ь бы принципы действия активных центров, работающих в ферментах. Подобного рода исследования обогащают физико-органическую химию познанием нетрадиционцых путей (механизмов), позволяющих ускорять или в общем случае регулировать скорости химических реакций. Изучение механизмов молекулярной биологии, в частности движущих сил ферментативного катализа, поможет найти пути создания избирательных химических катализаторов с управляемыми свойствами [7, 8]. В то же время анализ как общих закономерностей, так и различий, наблюдаемых в ферментативных и модельных системах, можно рассматривать как качественно новую ступень углубленного изучения самих ферментов. Иными словами, подобного рода исследования в области молекулярной химической бионики должны способствовать формированию новых взглядов на природу ферментативного катализа. [c.3]

Фруктозо-1,6-дифосфатаза (КФ 3.1.3.11) катализирует расщепление фруктозо-1,6-дифосфата на фруктозо-6-фосфат и неорганический фосфат. Фермент локализован в гиалоплазме, поэтому в качестве источника используют безмитохондриальный гомогенат печени крысы. Для проявления ферментативной активности необходимы ионы или Мп , оптимум водородного показателя сильно зависит от концентрации активирующих ионов и природы буфера. В глициновом буфере в присутствии Mg2+ максимальная скорость наблюдается при pH 9,2. [c.66]

Обнаружена ферментативная активность, связанная с эндоплазма-тическим ретикулумом, также требующая присутствия Ог, которая осуществляет превращение насыщенных жирных кислот в цис-ленасы-шенные кислоты (например, стеароил-СоА или олеоил-СоА табл. 2-7) [160]. Вероятно, начальной стадией этих реакций является гидроксилирование. В этой системе, по-видимому, в роли специфического переносчика элб Ктронов выступает цитохром 5, однако природа самой гидроксилазы неиз.вестна. [c.449]

Активность липазы в семенах и в вегетативных органах колеблется в значительных пределах. Эти колебания зависят от природы и состояния органа. Зависимости между активностями в семенах и вегетативных органах нет, Семена чернушки посевной и чернушки дамасской богаты липазой, а вегетативные органы имеют незначительную ферментативную активность. В то же время семена крапивы и ку пальницы бедны липазой, а в вегетативных органах обнаруживается значительная активность фермента. Отмечено наличие активности фермента в семенах сои, ячменя, льна, подсолнечника, зародышей пгпеницы, тунга, рапса, хлопчатника, а также черного и белого перца [45-47, 51, 55, 60, [c.209]

Интенсивное изучение биологических катализаторов дало возможность составить целостное представление об этих, по сути, наиболее важньгх структурах живой материй. В частности, было установлено, что все ферменты являются макромолекулами белковой природы. (Каталитическая активность специфичных полинуклеотидов, принимающих участие в сплайсинге РНК, является исключением, подтверждающим общее правило.) Первостепенное значение для функций ферментов имеет первичная структура, определяющая тип катализируемых реакций. Гидролиз пептидных связей трипсином или пепсином необратимо инактивирует ферменты. Для проявления каталитического действия большое значение имеет также нативность высших белковых структур (гл. 3). Обратимая денатурация является фактором подавления или восстановления ферментативной активности. Физико-химические свойства ферментов соответствуют таковым для белков, причем заряд играет существенное значение для каталитического акта. Молекулярные массы ферментов лежат в пределах от 10 до 1000 kDa и более, т. е. в большинстве случаев фермент по размерам гораздо больше, чем субстрат. [c.61]

Более детальное изучение свойств вы-сокоочищенных ДНК-полимераз позволило получить по крайней мере частичный ответ на вопрос о природе этих факторов. Напомним, что ДНК-полимеразы I и III обладают тремя различными ферментативными активностями. Мы уже видели, как фермент функционирует в качестве полимеразы, а также как он может удалять нуклеотидные остатки с 5 -конца фрагмента ДНК. Однако З -эк-зонуклеазная активность ДНК-полимераз I и III очень озадачивала исследователей, ибо она означала, что эти ферменты способны пятиться , отщепляя З -концевые нуклеотиды в направлении, противоположном тому, в котором они действуют как полимеразы. З -экзону-клеазная активность ДНК-полимераз I [c.908]

Впервые после работ Меринга и Минковского заболевание, давно известное под названием сахарный диабет , было поставлено в причинную связь с нарушением функции панкреатической железы. Минковскому удалось получить экспериментальный диабет у собак путем удаления панкреатической железы. Однако и после этих работ прямая связь между нарушением гормональной функции панкреатической железы и сахарным диабетом не могла еще считаться бесспорно установленной. Причиной этому были многочисленные неудачные попытки лечения сахарного диабета препаратами, полученными из цельной панкреатической железы. Позднее выяснилось, что безуспешность такого лечения была обусловлена особой химической природой гормона, разрушающегося во время получения препарата из железы. Это было в убедительной форме показано исследованиями Л. В. Соболева (1902). На основании морфологических работ Соболев пришел к выводу, что гормональная функция панкреатической железы связана только с островками Лангерганса. Заслуга Соболева заключается и в том., что он объяснил причины безуспешного лечения сахарного диабета препаратами цельной панкреатической железы. Основываясь на том, что гормон, выделяемый островками, разрушается под влиянием протеолитических ферментов железы, Соболев предложил извлекать гормон из панкреатических желез, в которых имеется слабая ферментативная активность. Для этого можно пользоваться либо железами новорожденных животных (в которых островки хорошо развиты по сравнению с паренхимой), либо предварительно перевязывать выводной проток железы взрослых животных, вызывая этим атрофию части железы, вырабатывающей протеолити-ческие ферменты. После работ Соболева прошло почти 20 лет исканий в этом направлении, и только в 1921 г. Бантинг и Бест получили активные препараты из панкреатической железы по методу, предложенному Соболевым. [c.187]

Трехмерная структура белка высокоспецифична. Иными словами, иоли-нептидная цепь или цепи не просто свертываются с образованием структуры, близкой к сферической свертывание проходит ряд строго фиксированных этапов, в результате чего возникает уникальная или почти уникальная конфигурация. Этот вывод непосредственно следует из того факта, что биологическая активность белков, в частности ферментативная активность, крайне чувствительна к любым измененияйг в третичной структуре белка (см. ниже). Ввиду большой сложности и высокой специфичности третичной структуры, естественно, очень важно, во-первых, изучить тонкие дета.ли этой структуры и, во-вторых, попытаться понять природу сил, ответственных за ее поддержание. Данные по вязкости, коэффициенту трения и светорассеянию дают информацию относительно общей топографии макромолекул. Более точные сведения, касающиеся деталей третичной структуры белков, удается получить с помощью рентгеноструктурного анализа. [c.103]

Ферменты этого типа чрезвычайно широко распространены в живой природе, что свидетельствует об их большом значении в метаболизме (см. также фиг. 101 и 102). Фермент из тканей позвоночных представляет собой полимер (мол.вес. около 10 ), сравнительно легко диссоциирующий па субъединицы с сильно пониженной ферментативной активностью. На активность фермента влияют многие соединения — аллостерические регуляторы в основном это пуриновые нуклеозиддифосфаты. С обоими никотипамидными коферментами активность фермента практически одинакова. Иными свойствами обладает фермент, выделенный из микроорганизмов он специфичен в отношении либо НАД, либо НАДФ и сравнительно малочувствителен к действию аллостерических регуляторов. [c.362]

Поскольку 2п(П) играет существенную роль в ферментативной активности [200], следует ожидать, что влияние замещения катиона металла на пептидазную активность приведет к пониманию природы функциональной роли металла. Действительно, Волли и сотр. [190, 191] показали, что при диализе КПА, предварительно обработанной о-фенантролином, против солей различных переходных металлов происходит заметное восстановление ферментативной активности. Поскольку в ходе протеолиза ион 2п(11) связывает карбонильный кислород гидролизуемой пептидной группы, выступающей в качестве лиганда (рис. 19), и поскольку многие металл-замещенпые аналоги КПА сохраняют каталитическую активность [84, 85, 201, 202], можно исследовать зависимость ферментативной активности от электронной конфигурации и геометрии координации замещенных ионов металлов. [c.81]

Изучение структуры. Как и при замещении 2п(П) в КПА, при взаимодействии ионов металлов с апокарбоангидразой наблюдается специфическое замещение иона 2п(П) на добавленный катион металла [260]. В табл. 11 суммированы данные по ферментативной активности металлокарбоангидраз и сродству к ингибитору — ацета-золамиду. Зависимость ферментативной активности и связывания специфического ингибитора карбоангидразы от природы катиона [c.101]

Пероксидаза хрена в действительности не является простым ферментом. По-видимому, у многих, если не у всех, высших растений имеется множество форм пероксидазы (иногда их называют изоферментами) которые удается разделить методами электрофореза и (или) хроматографии. Множественность форм пероксидазы можно сопоставить с неоднородностью, обнаруженной у гемоглобинов (разд. 7.1 и 7.2). В корнеплоде репы найдено, например, семь изоферментов [151 ], а в хрене — около десяти изоферментов [131 ]. Относительная концентрация изоферментов может варьировать в зависимости от времени года [151 или от одной части растения к другой [147]. Подобные колебания в относительной концентрации изоферментов, возможно, связаны с различными и изменяющимися функциями пероксидаз в метаболизме растений. Четыре изофермента пероксидазы хрена, которые удалось выделить в очищенном состоянии, как оказалось, все содержат углеводный фрагмент и имеют примерно одинаковый аминокислотный состав [131]. Природа неоднородности остается неясной. Спектры различных изоферментов пероксидазы хрена почти идентичны, и практически совпадает их ферментативная активность, что облегчает сопоставле- [c.197]

Влияние pH обнаружено для каталазы, пероксидазы хрена и хлоро-пероксидазы, причем оно распространяется как на константы равновесия связывания анионов, так и на константы скорости окис-, лительно-восстановительпых реакций, протекающих при участии анионов. Можно предположить, что природе пришлось развить это свойство для какой-то специальной цели и что оно каким-то способом участвует в обеспечении ферментативной активности. Поэтому целесообразно рассмотреть такого рода эффекты более подробно. [c.206]

ВЫЙ сигнал gj = 1,989, = 2,023). Было высказано предположение, что этот сигнал обусловлен Мо(1П). Такая возможность не исключена, однако есть основания полагать, что сигнал ЭПР Мо(П1) должен иметь низкую интенсивность вследствие обменного уширенкя. Поскольку заметного снижения интенсивности при восстановлении дитионитом не наблюдается, можно предположить, что или поле лигандов становится достаточно асимметричным, чтобы ослабить либо совсем устранить обменное уши-рение, или новый сигнал определяется Mo(V) в другом лигандном окружении, которое образуется в ходе восстановления. Сигнал Mo(V) подавляется также при ферментативном восстановлении водородом в присутствии препарата гидрогеназы из Desulfovibrio gigas. Однако в этом случае никакие новые сигналы ЭПР не наблюдаются. Поскольку кинетика всех этих процессов детально не изучена, невозможно сделать твердых выводов о природе каталитически активного состояния окисления молибдена в бактериальных ферментах восстановительной диссимиляции нитрата, однако наличие сигнала ЭПР Mo(V) в покоящемся ферменте и исчезновение этого сигнала в процессе ферментативного восстановления нитрата указывают на большую вероятность участия Mo(V) в каталитическом цикле, чем Mo(IV) или Мо(Ц1). [c.292]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология