Изменение химических свойств каталитических групп в активных центрах

Известно, что скорость ферментативной реакции может быть сравнительно легко изменена при изменении условий реакции. Наиболее часто встречаются случаи, когда скорость реакции изменяется вследствие влияния некоторых веществ на структуру и реакционноспособность (каталитическую активность) ферментов. Вещества, уменьшающие активность ферментов, называются ингибиторами ферментов. Вообще говоря, активность ферментов, являющихся белками, может быть уменьшена при различных воздействиях, вызывающих необратимую денатурацию белков (нагревание, действие сильных кислот и оснований и т. п.). Однако такое неспецифическое ингибирование ферментов не представляет большого интереса для изучения механизма ферментативных реакций. Наоборот, изучение действия веществ, не вызывающих денатурации белка в обычном смысле слова, но способных лишать ферменты их каталитических свойств благодаря специфическому взаимодействию с определенными функциональными группами, имеет большое значение для изучения химического строения активных центров и механизма ферментативных реакций. [c.78]

Каталитическую активность а-химотрипсина нельзя приписать исключительно наличию системы переноса зарядов. Из рентгено структурных исследований следуют многие другие факторы, от ветственные за каталитический процесс. Было обнаружено де вять видов специфических ферментсубстратных взаимодействий которые повышают эффективность а-химотрипсина. Например стабилизация тетраэдрического интермедиата, а следовательно понижение энергетического барьера переходного состояния, со провождается образованием водородной связи между карбониль ной группой субстрата и амидным атомом Ser-195 и Gly-193 В химотрипсиногене эта водородная связь отсутствует. Действи тельно, уточнение структур химотрипсиногена и а-химотрипсина с помощью рентгеноструктурного анализа показывает различия в расположении каталитической триады в зимогене и ферменте. Это конформационное изменение в общей трехмерной структуре фермента, возможно, вызывает значительные изменения химических свойств каталитического центра, что может играть важную роль в увеличении ферментативной активности при активации зимогена. [c.221]

ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП В АКТИВНЫХ ЦЕНТРАХ [c.260]

Число примеров, которые можно использовать для иллюстрации отмеченных особенностей ферментов, равно общему числу изученных ферментов, поскольку для каждого из них свойства каталитически активных групп в той или иной мере отличаются от свойств гомогенных растворов аминокислот или соответствующих молекул—простетических групп ферментов. При этом речь идет о трех основных свойствах — уровне удельной (молекулярной) каталитической активности, способности избирательно участвовать в тех или иных химических реакциях и способности координационно связывать те или иные лиганды. Каталитические свойства ферментов являются суммарным результатом действия по крайней мере трех факторов — изменения химических свойств отдельных групп, способа взаимодействия этих групп в активном центре и изменения механизма каталитической реакции. По этой причине простое сопоставление активностей фермента и его изолированных составных частей или сравнение активностей ферментов и остг льных катализаторов мало что дает для понимания природы ферментативного катализа. [c.261]

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]

И, наконец, очень большое значение имеет и третье отличие ферментных глобул от модельных систем. Это различный ближний порядок для кислотно-осповных групп в отсутствии и присутствии субстрата. На этом, например, полностью основана высокая каталитическая активность лизоцима (см. гл. VI 2) при практически полной неакТивности аспарагиновой и глутаминовой кислот в растворе. Неполярное окружение Glu 35 в отсутствие субстрата, нарушаемое контактом с полярной превращаемой связью, делает карбоксильную группу Glu 35 эффективным донором протонов в активном центре лизоцима, а по аналогичным причинам Asp 52 одновременно играет роль эффективного акцептора протонов. В модельных системах трудно осуществить избирательное изменение химических свойств идентичных или близких по строению молекул, расположенных в благоприятных для катализа положениях, но в составе ферментных глобул регулируемый ближний порядок позволяет в широких пределах (и в нужную сторону) изменять сродство каталитических групп к электрону, протону или субстрату. Все эти в общем достаточно ясные причины делают кислотно-основные превращения в ферментах значительно более эффективными, чем в растворах. [c.269]

Углеродные материалы находятся на стыке металлических и неметаллических электрокатализаторов. С одной стороны, возможно варьирование их каталитических и электрокаталитических свойств в широких пределах путем изменения кристаллической структуры и химического состава поверхности [39]. Химическое строение поверхностных групп углеродных материалов является определяющим в электрокаталитических явлениях. С другой стороны, графитированные и даже переходные формы углерода имеют весьма узкую запрещенную зону, что существенно приближает их по поведению к металлическим материалам [40]. В связи с этим при интерпретации электрокаталитических явлений следует учитывать в общем случае как локальные эффекты, обусловленные связыванием субстрата в активном центре, так и коллективные, обусловленные полупроводниковым характером углеродных материалов. [c.16]