Функциональные группы, входящие в активный центр фермента

Кислотно-основные группы входят в состав молекул всех белков. Однако не все белки являются катализаторами. Это объясняется тем, что только при вполне определенном расположении этих групп друг относительно друга, т. е. только при строго определенной вторичной, третичной, а иногда и четвертичной структуре белка, эти кислотно-основные группы становятся активными каталитическими центрами. Поэтому функциональные группы, входящие в состав ферментов, проявляют свойства, не характерные для них в низкомолекулярных соединениях. [c.499]

Активный центр состоит из ряда функциональных групп, определенным образом ориентированных в пространстве. Среди них различают группы, входящие в состав каталитически активного участка, т. е. группы, принимающие непосредственное участие в каталитическом акте. Контактный, якорный, или адсорбционный, участок активного центра включает функциональные группы, обеспечивающие специфическое сродство, т. е. связывание фермента с субстратом. Это разделение условно, условно и отграничение активного центра от остальных частей молекулы фермента. Однако можно принять, что активный центр — это такой, который включает, как минимум, все контактные группы фермента, участвующие в образовании активированного комплекса, т. е. отстоящие в этом комплексе от молекулы субстрата не дальше чем на длину межатомной связи (2,3 А). [c.92]

Одно из замечательных свойств ферментов — высокая избирательность (селективность) их действия. Под селективностью катализаторов подразумевают их способность различать субстраты, отличающиеся химич. природой реакционноспособной связи, строением групп, непосредственно не участвующих в каталитич. акте, и конфигурацией асимметрич. центра молекулы. Селективность ферментативных реакций связывается со стадией предварительной адсорбции вследствие взаимодействия якорных групп субстрата и связывающих или контактных функциональных групп, входящих в активный центр фермента. Т. о., для осуществления селективности процесса К. п., помимо каталитически активных групп, должен содержать также связывающие группы. Синтетич. селективные К. п. делят на две группы 1) полиэлектролиты (полиамфолиты), работающие в области значений pH, близких к рК полиэлектролита, 2) сополимеры, в состав к-рых наряду с каталитически активными сомономерами входят сомономеры, осуществляющие связывание субстрата за счет сил электростатич. взаимодействия, водородных или гидрофобных связей. [c.478]

Среди функциональных групп, входящих в активный центр, нередко различают группы активного участка фермента, непосредственно принимающие участие в каталитическом акте, и группы, образующие так называемый контактный участок ( якорный участок), обеспечивающий специфическое сродство, т. е. связывание субстрата с ферментом. Такое разделение условно и неточно, так как взаимодействие в контактном участке фермент-субстратных соединений оказывает существенное влияние на направление и скорость реакций, протекающих на активном участке [c.203]

У простых однокомпонентных ферментов функциональные группы, входящие в активный центр, находятся либо в пределах ограниченного отрезка полипептидной цепи, либо весьма удалены друг от друга по цепи, но сближены за счет скручивания и складывания пептидной цепочки в макроструктуре (рис. 27). [c.203]

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ, ВХОДЯЩИЕ В АКТИВНЫЙ ЦЕНТР ФЕРМЕНТА [c.204]

Однако в ряде случаев удалось установить характер функциональных групп, входящих в активный центр фермента. В активных центрах раз- [c.204]

Активность гидроксильной группы серина в активном центре фермента зависит от других функциональных групп, которые пространственно сближены с гидроксильной группой серина и вступают с ней во взаимодействие (внешний индуктивный эффект, образование водородной связи). Такими группами, например, могут быть имидазольное кольцо гистидинового остатка или соседняя карбоксильная группа, увеличивающие подвижность атома водорода в ОН-группе серина. Гидроксильная группа серина, входящая в активный центр фермента, способна к реакциям алкилирования и ацилирования (фосфорилирования и дефосфорилирования) этим и объясняется ее участие в реакциях переноса фосфорных групп. В качестве реагентов для обнаружения остатка серина в активном центре используются фосфорсодержащие соединения типа [c.207]

Для установления структуры активных центров используют кинетические методы, которые позволяют получить лишь косвенные данные по интересующей проблеме, и методы химического анализа компонентов, входящих в состав белка-фермента, приводящие к прямым результатам. Большинство химических методов основано на специфических реакциях функциональных групп, входящих в активный центр фермента. [c.210]

Приближение субстрата к ферменту вызывает значительные изменения структуры активного центра. Группы, входящие в активный центр фермента, соответствующим образом располагаются относительно друг друга и по отношению к той связи, которая участвует в ферментативной реакции (рис. 33, а). При этом создается уникальная пространственная структура фермента, обеспечивающая образование фермент-субстратного комплекса и строго согласованное взаимодействие субстрата с определенными функциональными группами фермента (А, В, С). [c.220]

В образовании фермент-субстратного комплекса участвует не вся молекула, а функциональные группы, входящие в состав активного центра [c.228]

Существуют общие закономерности, характерные для любых ферментативных реакций. Как было сказано выше, комплементарное взаимодействие фермента и субстрата, согласованность реакций, внутримолекулярный характер взаимодействия в фермент-субстратном комплексе — все это присуще любому ферментативному процессу. Особенности каждой ферментативной реакции определяются характером катализируемых реакций, характером субстрата и природой функциональных групп, входящих в активный центр фермента. [c.237]

Контактные участки активного центра фермента специфически связывают субстраты и обеспечивают их взаимную ориентацию и сближение. Упорядоченное расположение субстратов приводит к снижению энтропии, а значит, и энергии активации процесса. Функциональные группы аминокислотных остатков, входящих в активный центр фермента, могут проявлять кислотно-основные свойства, т. е. фермент может играть роль акцептора или донора протонов, что невозможно для обычных катализаторов. После закрепления субстрата в активном центре на его молекулу воздействуют электрофильные и нуклеофильные группы каталитического участка. Это вызывает перераспределение электронной плотности и разрыв связей в молекуле субстрата, атакуемого кислотно-основными группами. До присоединения к ферменту субстрат имеет расслабленную конфигурацию. После связывания с активным центром молекула субстрата как бы растягивается ( напряженная , или деформированная , конфигурация). Места деформации легче атакуются реагентами. [c.103]

Таким образом, на основании проведенных исследований химической модификации пероксидазы можно высказать предположение, что в активном центре пероксидазы имеется несколько участков связывания субстратов. Поэтому поверхностными и доступными модификации являются лишь те боковые функциональные группы белка, которые входят в участок активного центра фермента, предназначенного для связывания о-дианизидина. Основная часть функциональных групп пероксидазы, в том числе и группы, входящие в состав других участков активного центра, маскированы либо располагаются внутри белковой глобулы, либо защищены углеводными остатками и поэтому недоступны модифицирующим агентам. Такая структурная организация пероксидазы обусловлена особенностями механизма действия этого фермента, т.е. необходимостью защищать каталитически важные функцио- [c.122]

Одним из методов выявления функционально значимых групп в ферментах является метод химической модификации. Как правило, эти группы обладают более высокой реактивностью, чем такие же группы, не входящие в активный центр или регуляторный участок. Благодаря этому в какой-то степени преодолеваются ограничения метода, связанные с его недостаточной специфичностью, и применение химической модификации оказывается достаточно эффективным подходом в целом ряде случаев. Для подтверждения специфичности модификации (т. е. для того, чтобы удостовериться, что модификация произошла в-активном центре или другом функционально значимом участке) пользуются критерием защиты от модификации или потери активности в присутствии субстрата или иного специфического лиганда. [c.398]

Идентификация аминокислотных остатков, входящих в активный центр того или иного фермента, осуществляется различными методами. Так, применение ингибиторного анализа дает возможность выявить функциональные группы, отвечающие за проявление ферментативной активности. Локализация активного центра возможна также при применении протеолитических ферментов, гидролизующих молекулу фермента на отдельные фрагменты. [c.65]

Катализаторы полимерные — катализаторы, каталитически активные группы к-рых входят в состав макромолекул. Исследование процессов, катализируемых К. п., в значительной мере стимулируется успехами в области синтеза и модификации полимеров, благодаря к-рым появилась возможность вводить в макромолекулы практически любые функциональные группы и получать макромолекулы с участками различной структуры и регулярности. Проблемы катализа К. п. связаны с необходимостью расширения круга высокоспецифич. катализаторов, обладающих высокой активностью и работающих в мягких условиях. С другой стороны, К. п.— подходящие объекты для моделирования ферментов. Знание химич. состава и конформационного состояния К. п. дает возможность выяснить роль и механизм влияния на каталитич. активность отдаленных групп макромолекулы, входящих в состав активных центров наряду с каталитически активными группами, а также значение и функции координационносвязанного металла и другие вопросы, к-рые на природных соединениях изучать гораздо труднее. [c.478]

На фоне этого многообразия строение активного центра выглядит поразительно однообразно. Большая или малая щель (величина зависит от размера и формы молекулы субстрата) построена при участии большого числа аминокислотных заместителей, входящих в адсорбционный центр. Однако щелевой характер активного центра обусловлен не только необходимостью адсорбировать субстрат. С помощью щелевой адсорбции субстрата каталитически активные группы располагаются наиболее эффективным образом относительно превращаемых связей в молекуле субстрата и можно думать, что этим достигается высокая каталитическая активность функциональных групп фермента. Каталитический участок образуется немногими специфически ориентированными группами, функционирование которых в решаю- [c.122]

По зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации водородных иопов можно определить, какие ионогенные группы фермента участвуют в каталитическом процессе (входят в активный центр фермента). Так как группы, входящие в активный центр фермента, могут выполнять каталитические функции только в определенной ионной форме, то, определив константу ионизации (р ) этих групп, можно сделать предположение о присутствии той или иной функциональной группы в активном центре фермента. Например, для целого ряда гидролитических ферментов значение рК лежит в области 6,5—7,5 и совнадает со значениями рК имидазольной группы свободного гистидина. [c.232]

Математическая модель Кошланда, целью которой является оценка кинетических вкладов в общую скорость реакции, не учитывает ожидаемой взаимной компенсации потенциального (эн-тальпинного) и кинетического (энтропийного) активационных ленов, которая обычно наблюдается при переходе от некаталитических процессов низших порядков к каталитическим процессам высших порядков. Почти любая ферментативная реакция может быть представлена в виде процесса, протекающего с участием одной функциональной группы, выполняющей каталип -ческие функции. Если считают, что в активный центр фермента входит более одной фупкционалыюй группы, то это означает, что дополнительные группы выст пают в роли катализаторов, облегчающих работу одной акцепторной группы. Однако каждая дополнительная группа, выступающая в роли катализатора и входящая в состав активного центра, должна снплоть энтальпию активации процесса. Поскольку в ферментативной реакции все каталитические группы в активном центре правильно ориентированы по отношению к акцепторной группе, энтропия активации, обусловленная переносом групп п т. д., не должна уменьшаться. Однако для реакций в растворе каждый [c.135]

Диксон разработал метод, который позволяет на основе данных по ферментативной кинетике идентифицировать функциональные группы, входящие в активный центр фермента. Если связывание субстрата или сам катализ сопровождаются диссоциацией функциональных групп белка или субстрата, то, используя кривые, характеризующие зависимость величин lg Утах, — gKм и lgvo от pH, можно приблизительно определить природу этих функциональных групп К В благоприятных случаях на графиках будут наблюдаться резкие перепады при значениях pH, соответствующих значениям рКа функциональных групп, непосредственно участвующих в ферментативном акте. Как известно, многие ферменты содержат каталитически важные сульфгидрильные и имидазольные группы, и приходится лишь сожалеть, что теплоты ионизации этих двух групп почти одинаковы. Если бы это было не так, то, используя метод Диксона, а также уравнение (4.51), можно было бы не только обнаруживать, но и различать эти два вездесущих нуклеофила. [c.248]

При образовании ФСК малая молекула субстрата стехиомет-рически связывается с большой молекулой фермента. Очевидно, субстрат непосредственно взаимодействует с определенным малым участком молекулы фермента — с ее активным центром. Природа активного центра, т. е. совокупность и расположение аминокислотных остатков, а также кофакторов (см. стр. 94), входящих в его состав, устанавливается посредством химических и физических исследований. Изменения активности, возникающие в результате химической модификации белка, позволяют выявить функциональные группы активного центра. Сведения [c.374]

Стереоспецифическое ферментативное превращение можно объяснить на основе теории Огстона В образовании фермент-субстратного комплекса участвует несколько функциональных групп (X, У, 2) (рис. 34). Из них группа X входит в каталитически активный участок активного центра фермента, а две другие функциональные группы У и 2 — в контактный участок (см. стр. 203). Каждая группа субстрата должна связываться с определенной группировкой в молекуле фермента. Причем только одна из двух симметричных оксиметильных групп глицерина связывается с каталитически активной группой X, входящей в активный центр фермента, а вторая оксиметпльпая и гидроксильная группы взаимодействуют с функциональными группами контактного участка У и 2. Отсюда следует, что реакционная способность двух оксиметильных групп в данном фермент-субстратном комплексе неодинакова. В промежуточном комплексе жезо-углеродный атом становится асимметрическим, это и определяет стереоспецифическое протекание реакции. [c.224]

Проблемы торможения ферментов имеют огромное практическое и теоретическое значение. Ингибиторы играют решающую роль при изучении механизма ферментативных реакций, при идентификации функциональных групп фермента. Существуют соединения, которые специфически связывают определенные группы в молекуле фермента (см. раздел Активный центр ферментов ). Если в результате действия таю1х реагентов заметно нарушается ход ферментативной реакции, то можно сделать некоторые заключения о характере групп, входящих в активный центр фермента. [c.232]

В итоге приходим к выводу, что конформационно-сольватационные изменения в активном центре, осуществляющиеся при (и за счет) сорбции субстрата на ферменте, приближают комплекс Михаэлиса (или, соответственно, ацилфермент), к переходному состоянию химической стадии (см. гл. II, теоретические воззрения Дженкса, Ламри и Эйринга относительно механизма напряжения ). Не исключено, что именно при этом происходит тонкая настройка по отношению друг к другу функциональных групп белка, входящих в составной нуклео-фял активного центра. [c.156]

Субстраты — малые молекулы или малые группы больших молекул. Напротив, фермент макромолекулярен. Следовательно, субстрат непосредственно взаимодействует с определенным малым участком молекулы фермента — с ее активпы.и центром. Природа активного центра, т. е. совокупность и расположение аминокислотных остатков, а также кофакторов (см. с. 48), входящих в его состав, установлена для ряда ферментов. Мы уже упоминали о фермент-субстратном узнавании (с. 58). Изменения активности, возникающие в результате химической модификации белка, позволяют выявить функциональные группы активного центра. Сведения о его структуре дают оптические и спектраль- ные методы, а также рентгеноструктурный анализ комплексов фермента с конкурентными ингибиторами, строение которых близко к строению субстратов. [c.182]

Окисление функциональных групп фермента. При повышенных температурах некоторые функциональные группы в белках, и в первую очередь SH-группы цистеина и индольные фрагменты триптофана, окисляются. В результате окисления образуются модифицированные производные аминокислот сульфоксисоеди-нения цистеина (SOH, SO2H и т. д.), продукты раскрытия ин-дольного кольца триптофана и др. В некоторых ферментах сульфгидрильные группы, входящие в состав активного центра, обладают повышенной реакционной способностью и окисляются даже при комнатной температуре. [c.122]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология