Механизм гидролиза белка

Еще задолго до того, как были поняты механизмы микробного метаболизма, человек интуитивно научился использовать их в своей жизни. Давно известны способы выпечки хлеба, приготовления кваса, пива, вина. Например, у народов Севера с древних времен и до нащих дней сохранился способ приготовления китового мяса, позволяющий им восполнять недостаток витаминов и аминокислот (сырое мясо заворачивают в шкуру и кладут под снег для вызревания , происходит развитие микроорганизмов, образующих витамины, а также частичный гидролиз белка, дающий пептиды и аминокислоты). [c.299]

Все эти примеры служат иллюстрацией пассивного, но стереоселективного переноса, когда органические модельные системы осуществляют асимметричное узнавание. Однако можно провести аналогию между этими результатами и процессом опосредованного переноса через биологические мембраны. Все липидные мембраны практически непроницаемы для внутриклеточных белков и высокозаряженных органических и неорганических ионов, находящихся с обеих сторон мембраны. Диффузия Na+ через клеточную мембрану из клетки и К+ в клетку происходит в направлении отрицательного градиента химического потенциала и называется пассивным переносом. Пассивный перенос ионов через мембраны может быть вызван ионофорами [см. разд. 5.1.3]. К счастью, концентрации катионов по обе стороны мембраны различные, и такое состояние поддерживается активным переносом, который зависит от метаболической энергии. Механизм этого процесса известен под названием натриевый насос, функция которого сводится к поддержанию высокой внутриклеточной концентрации К+ и низкой концентрации Na+. Кальций, по-внднмому, также активно выводится из клеток. В этих случаях энергия для переноса обеспечивается за счет гидролиза АТР. Однако диффузия сахаров и аминокислот к важнейшим клеточным объектам — пример простого опосредованного пассивного переноса. [c.282]

Механизм гидролиза белка катализаторами из ионообменных смол [1803]. [c.228]

Кроме того, реакции с белками происходят, когда липиды находятся в нативном состоянии, а также после гидролиза и окисления их компонентов. Эти продукты гидролиза и окисления сами являются липидами, а иногда природными метаболитами. Поэтому вначале представим механизмы гидролиза и окисления, а уж затем рассмотрим во всей совокупности взаимодействия между белками и различными категориями липидов. [c.287]

Для расщепления белков используют также катионо- и анионообменные смолы [40, 125, 177, 182, 190, 191]. По-видимому, наибольшей эффективностью отличается сульфированный полистирол — дауэкс 50, который для ряда белков является более специфичным агентом, чем 1,081 н. HG1 [191]. Относительная скорость гидролиза приблизительно одинакова, но для большинства изученных пептидов дауэкс 50 в 115 раз эффективнее, чем HG1. При изучении энтальпии и энтропии активации гидролиза пептидов при помощи HG1 и дауэкс 50 было найдено, что энтальпии одинаковы, в то время как энтропийный член больше нри гидролизе с помощью дауэкс 50. Это согласуется с наблюдаемой большей эффективностью гидролиза. Были высказаны предварительные соображения относительно механизма гидролиза пептидов [190]. [c.393]

За исключением особых случаев [109, 169] щелочной гидролиз белков не получил применения из-за значительной деструкции [40, 140]. При щелочном гидролизе происходит не только разложение аминокислот, но возможно и получение артефактов. Кроме того, вследствие ионизации атома водорода у а-углеродного атома происходит рацемизация, возможно, через образование промежуточного карбаниона [43]. Однако этот механизм не согласуется с тем фактом, что пептиды рацемизуются значительно быстрее аминокислот, а в случае С-концевых аминокислот рацемизация отсутствует [120]. [c.394]

В тканях животных выявлен еще один ферментативный механизм обезвреживания аммиака — связывание его путем амидирования карбоксильных ] упп тканевых белков. Белки имеют незначительное количество амидного азота, который сравнительно легко отщепляется при гидролизе белков он принадлежит к амидным группам остатков глутамина и аспарагина. [c.95]

Химический механизм реакций гидролиза, катализируемых химотрипсином. При гидролизе молекулы субстрата, сорбированной на активном центре, в роли атакующего нуклеофила выступает ОН-группа 5ег-195 [2, 6—9, 32]. Химика-органика, малознакомого со спецификой реакций, протекающих с участием белков, могло бы насторожить то, что нуклеофильность гидроксила серина в модельных низкомолекулярных соединениях низка, поскольку при физиологических значениях pH 7—8 группа ОН слабо ионизована (рКа 13,6) [33, 34]. В связи с этим укажем, что исключительно высокая активность 8ег-195 связана именно с его окружением в активном центре. Так, в среде 8 М мочевины (при денатурации белка) он теряет свои уникальные свойства [35, 36]. [c.129]

Основные принципы механизма протеолитических ферментов (по г. Нейрату). Гидролиз белков, как и другие химические реакции, сопровождается обменом электронами между определенными атомами реагирующих молекул. При гидролизе полипептидов химический разрыв связи вызывается, как правило, нуклеофильным реагентом — активная группа соединения, имеющая избыток электронов. Когда углеродный атом пептидной связи [c.246]

Тем не менее были высказаны гипотезы, в которых предлагались различные специальные механизмы синтеза белка [626, 982, 1124]j. Возможно, полимеры, содержащие предшественники аминокислот, образовывались в одноступенчатом процессе при нагревании смеси H N + NH3 или при воздействии электрических разрядов на смесь H4-I-NH3 [1222— 1225, 1452]. При этом не предполагалось, что в качестве промежуточных соединений в заметных количествах образовывались мономеры, но при гидролизе возникающих полимеров были получены многие аминокислоты. [c.51]

Изучение деструкции биологических полимеров — белков, нуклеиновых кислот, целлюлозы и др. — является одним нз важнейших методов исследования состава и строения этих полимеров. Деструкция полимеров используется для получення мономеров из природных полимеров, например для получения аминокислот и нуклеотидов. Наконец, изучение кинетики и механизма деструкции биологических полимеров под действием ферментов представляет большой интерес в связи с тем, что эти процессы являются важными звеньями обмена веществ в живых организмах. Поскольку все важнейшие природные полимеры получаются путем поли конденсации, то их деструкция, представляющая собой обратный процесс, идет путем гидролиза этих полимеров. [c.436]

Недостаточность познания структуры белковых молекул не позволяет установить истинный механизм гидролиза, хотя некоторые авторы приводят различные схемы. Так, например, по М. С. Рез-ниченко [34], белки представляют собой трехмерные молекулы, в которых линейные полипептиды связаны в пространстве еномостиками [c.542]

Однако некоторые авторы оспаривали эти утверждения [38, 44], Хофстен и Лаласидис [54] и Эриксен и Фагерсон [38] не наблюдали существенного повышения молекулярной массы в ходе реакции пластеина и поэтому пришли к выводу, что реакции транспептидации играют более важную роль, чем конденсация, Азо с соавторами [23] продемонстрировали отсутствие или почти полное отсутствие образования S — S-связей в ходе этой реакции, Ввиду этого трудно определить механизм, который мог бы точно объяснить видоизменения, происходящие с различными остаточными продуктами гидролиза белков во время данного технологического процесса, причем в тем большей степени, чем сильнее варьируют условия проведения экспериментов. В самом деле, среди факторов, влияющих на образование пластеина, — природа используемых протеиназ [126], характер и концентрация субстрата [112], pH [126], ионная сила и концентрация соли [111] и достигнутая степень гидролиза. [c.611]

Продукты гидролиза белков всасываются в пищеварительном тракте в основном в виде свободных аминокислот. Кинетика всасывания аминокислот в опытах in vivo и in vitro свидетельствует, что аминокислоты, подобно глюкозе, всасываются свободно с ионами Na. Для лизина, цистеина и цистина, глицина и пролина, очевидно, существует более одной системы транспорта через стенку кишечника. Некоторые аминокислоты обладают способностью конкурентно тормозить всасывание других аминокислот, что свидетельствует о вероятном существовании общей переносящей системы или одного общего механизма. Так, в присутствии лизина тормозится всасывание аргинина, но не изменяется всасывание аланина, лейцина и глутамата. [c.425]

Что касается механизма синтеза белка из отдельных аминокислот, то здесь наши сведения отличаются крайней недостаточностью. Было высказано предположение о возможности осуществления этого синтеза также под влиянием протеиназ. Эта точка зрения основывается на примерах обратимости ферментативного действия. Из нее следует, что катепсины могут не только гидролизовать белок на аминокислоты, но и ресинтезировать из них белок. В выдающихся исследованиях А. Я- Данилевского эти представления были впервые сформулированы и обоснованы экспериментально. [c.326]

Дальнейшие доказательства истинной неколлоидной природы белков по Лебу могут быть получены при изучении механизма взаимодействия белков с кислотами и щелочами. Проктер, теория набухания которого была уже изложена выше, рассматривает процесс взаимодействия л<елатины с кислотой как процесс гидролиза [c.327]

Кишечный сок. Кишечный сок выделяется железами слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, когда химус выходит из желудка. Каков механизм, регулирующий отделение этого сока, еще не совсем понятно. Очевидно, регуляция осуществляется несколькими путями, в том числе и гормональным. Основные компоненты кишечного сока перечислены в табл. 55. Богатый ферментами кишечный сок имеет очень большое значение для переваривания пищи. Различные пептидазы заканчивают гидролиз белков до аминокислот. Сахараза, мальтаза и лактаза превращают основные дисахариды — сахарозу, мальтозу и лактозу — в глюкозу, фруктозу и галактозу. Простые жиры расщепляются липазой, более сложные — гидролизуются лецитииазой и фосфатазой. Нуклеиновые кислоты (см. гл. 22) расщепляются своими специфическими ферментами. [c.367]

Предполагаемый механизм гидролиза пептидов, основную роль в котором играют атом цинка и остатки Glu-270 и Туг-248, основан на предположении о большом сходстве комплекса с глицилтирозином и кинетически важного ферментативного комплекса ES [2, 3]. Рентгеноструктурное исследование показывает, что боковые группы только этих аминокислот белка находятся вблизи атомов пептидной связи. Следовательно, в интересующем диапазоне pH донором протона и нуклеофильным агентом могут быть только остатки Туг-248 и Glu-270. Кроме них, обе эти функции могут выполняться [c.545]

Оптимум проводимой пепсином реакции гидролиза белков находится в сильно кислой области (pH 2), где карбоксильные группы существуют преимущественно в недиссоциированном состоянии. При pH 2 возможным становится участие в катализе свободных ионов гид-зоксония Н3О+. Один из обсуждавшихся в литературе механизмов [c.182]

Механизм синтеза белка. На протяжении многих лет полагали, что синтез белков в теле происходит под влиянием обратимого действия гидролитических ферментов, обусловливающих образование пептидных связей в противоположность их расщеплению, имеющему место при гидролизе. Механизм, посредством которого в тканях осуществляется надлежащий подбор аминокислот во вновь синтезируемом белке, все еще окончательно невыяснен. Но наши познания в этой области быстро развиваются. Предметом весьма напряженных исследований, проводимых в настоящее время, служат механизм синтеза белка, последовательность расположения аминокислот в белке и генетический код, ответственный за эту последовательность. [c.380]

В тканях животных обнаружен еще один ферментативный механизм обезвреживания аммиака — связывание его путем амидирования карбоксильных групп белков тканей (Д. Л. Фердман и С. Ф. Эпштейн). Белки содержат некоторое количество так называемого амидного азота. Этот азот сравнительно легко отщепляется при гидролизе белков он принадлежит амидным группам остатков глютамина и аспарагина, имеющихся в белковых молекулах. Установлено, что при введении в организм аммиачной соли содержание амидного азота в белках мышечной ткани увеличивается, а затем возвращается к норме. [c.413]

Структура аспартатной протеиназы HIV-1. Интерес к механизму действия аспартатных протеиназ особенно возрос в последнее время в связи с обнаружением ферментов этой группы у ретровирусов, вызывающих в организмах человека и животных такие болезни, как aids, некоторые виды лейкозов, сарком и онкоопухолей молочных желез. Самое важное здесь заключается в установлении того факта, что ставшие известными аспартатные протеиназы этих вирусов играют ключевую роль в их жизненных циклах. В клетке-хозяине они гидролизуют белки ядерных капсид, окружающих вирусные РНК, расщепляют полибелковые цепи на зрелые структурные белки и ферменты, участвующие в репликации ретровирусов. Вирусные протеиназы в состоянии также гидролизовать белки инфицированных клеток, нарушая тем самым целостность их структурно-функциональной организации. В то же время клеточные протеолитические ферменты не обладают способностью расщеплять вирусные протеиназы и выполнять их функции. Таким образом, в отсутствие протеиназ или при их ингибировании вирусы иммунодефицита человека (HIV-1, ШУ-2) и обезьяны (SIV), а также опухолеродные вирусы не смогли бы приобретать инфекционные формы. По этой причине протеиназы ретровирусов стали объектами пристального внимания энзимологов и медиков. [c.85]

Кинетические аспекты. Трудно представить, что белки могут принимать нативную физиологически активную конформацию, сворачиваясь случайным образом по принципу "проб и ошибок". Даже в условиях in vitro самопроизвольная сборка трехмерной структуры белка, не содержащего дисульфидных мостиков, происходит настолько быстро, что дает основание допустить во много раз большую скорость этого же процесса в условиях in vivo по сравнению со скоростью рибосомального матричного синтеза аминокислотной последовательности. Создание за считанные секунды из развернутой полипептидной цепи трехмерной структуры макромолекулы возможно только при высокой степени кооперативности процесса. Естественно было ожидать, что кинетика этого процесса будет соответствовать такому механизму ренатурации белка, при котором происходящие на каждом участке последовательности события увеличивают вероятность и, следовательно, скорость последующей укладки всех отдельных участков цепи в направлении правильной нативной конформации. Данному условию удовлетворяет самый простой механизм самоорганизации белков, включающий единственный переход между двумя состояниями (N D). Согласно теории этого процесса, которая только что была рассмотрена, никакие другие состояния белковой цепи, кроме N и D, не присутствуют в экспериментально обнаруживаемых количествах в течение всего времени прямой (N -> D) и обратной (N D) реакций. Если развертывание и свертывание белковой цепи действительно следуют двухстадийному процессу, то изучение кинетики и выяснение деталей конкретного механизма денатурации и ренатурации сталкивается с особенно серьезными трудностями. Они вызваны большими скоростями реакции и малыми концентрациями промежуточных состояний, а это требует быстрореагирующей и высокочувствительной экспериментальной техники. Наиболее часто используются спектральные методы (ЯМР, КД, УФ), ферментативный гидролиз, иммунологические методы. Для быстрой остановки процесса применяются методы стоп-флоу. [c.352]

В цикле работ по определению структуры инсулина Сенгер и др. [35—37] впервые наблюдали дисульфидный обмен при частичном гидролизе белка в конц. НС1 на холоду. При более детальном исследовании на модельных системах, включающих бис-2,4-динитрофенил-ь-цистин (бис-ДНФ-цистин) и цистилбис-глицин или окисленный глутатион, установлено, что реакция дисульфидного обмена протекает как в концентрированных минеральных кислотах, так и в слабоосновной среде, правда, по различному механизму. В кислой среде обмен ингибируется тиолами, в основной среде тиолы служат катализаторами, а SH-реагенты ингибиторами [35]. В этой же работе найдены условия частичного гидролиза инсулина с сохранением положения дисульфидных мостиков, благодаря чему было определено их положение в молекуле гормона. В работе [41] на примере взаимодействия цистина с окисленным глутатионом изучена стабильность дисульфидных связей в различных условиях при этом показано, что дисульфидный обмен минимален при pH 2—6,5. Кроме того, при протеолизе рибонуклеазы в условиях, способствующих дисульфидному обмену, получены ци-стинсодержащие пептиды, включающие лишь две из четырех [c.165]

Таким образом, в результате деятельности разнообразных пептидгидролаз (протеиназы и пептидазы) из белков в процессе их гидролиза сначала образуются сложные смеси различных пептидов, а затем смесь свободных белковых аминокислот. Последние являются конечным продуктом гидролиза белков. Механизм действия пептидгидролаз в ряде случаев изучен детально. Этр касается, например, механизма действия химотрипсина,- упрощенная схема которого представлена на рис. 89. [c.262]

Вопросы, решаемые химической кинетикой, исключительно важны для биологических систем. Биологические системы являются неравновесными. Однако многие реакции в них, которые в соответствии с термодинамикой должны протекать самопроизвольно, идут с пренебрежимо малыми скоростями только из-за кинетических ограничений (например, гидролиз нуклеиновых кислот, полисахаридов, белков). Кинетические исследования позволяют понять механизмы регулирования скорости биопроцессов, действия ферментов и ингибиторов, протекания фотохимических и цепных реакций. [c.246]

Одно из неожиданных и удивительных открытий, сделанных в ходе исследований Шёнхеймера (разд. Б), состояло в том, что белки находятся в клетках в стационарном режиме постоянного синтеза и распада. Таким образом, пути синтеза и гидролиза образуют метаболическую петлю (гл. 11, разд. А, 1). Одно из относящихся сюда обобщений заключается в том, что белки, секретируемые во внеклеточную жидкость, часто подвержены более быстрому обороту, чем белки, остающиеся внутри клеток. Вместе с тем внутри клеток некоторые белки распадаются значительно быстрее других, что имеет важное значение для механизмов метаболического контроля. В растениях преобладают относительно низкие скорости оборота белков. [c.94]

Нейроны характеризуются необыкновенно высоким уровнем обмена веществ, значительная часть которого направлена на обеспечение работы натриевого насоса в мембранах и поддержание состояния возбуждения. Химические основы передачи нервного импульса по аксону уже обсуждались в гл. 5, разд. Б, 3. Последовательное раскрытие сначала натриевых и затем калиевых каналов можно считать твердо установленным. Менее ясным остается вопрос, сопряжено ли изменение ионной проницаемости, необходимое для распространения потенциала действия, с какими-либо особыми ферментативными процессами. Нахманзон указывает, что ацетилхолинэстераза присутствует в высокой концентрации на всем протяжении мембраны нейрона, а не только в синапсах [38, 39]. Он предполагает, что увеличение проницаемости к ионам натрия обусловлено кооперативным связыванием нескольких молекул ацетилхолина с мембранными рецепторами, которые либо сами составляют натриевые каналы, либо регулируют степень их открытия. При этом ацетилхолин высвобождается из участков накопления, расположенных на мембране, в результате деполяризации. Собственно, последовательность событий должна быть такова, что изменение электрического поля в мембране индуцирует изменение конформации белков, а это уже приводит к высвобождению ацетилхолина. Под действием аце-тилхолинэстеразы последний быстро распадается, и проницаемость мембраны для ионов натрия возвращается к исходному уровню. В целом приведенное описание отличается от описанной ранее схемы синаптической передачи только в одном отношении в нейронах ацетилхолин накапливается в связанной с белками форме, тогда как в синапсах — в специальных пузырьках. Существует мнение, что работа калиевых каналов регулируется ионами кальция. Чувствительный к изменению электрического поля Са-связывающий белок высвобождает Са +, который в свою очередь активирует каналы для К" , последнее происходит с некоторым запозданием относительно времени открытия натриевых каналов, что обусловлено различием в константах скоростей этих двух процессов [123]. Закрытие калиевых каналов обеспечивается энергией гидролиза АТР. Имеются и другие предположения о механизмах нервной проводимости [124]. Некоторые из них исходят из того, что нервная проводимость целиком обеспечивается работой натриевого насоса. [c.349]