Использование энергии связывания фермента с субстратом в катализе

А. Использование энергии связывания фермента с субстратом в катализе [c.293]

Как было показано в гл. 2, высокая каталитическая активность многих ферментов обусловливается в значительной мере факторами энтропийной природы, участием в катализе кислых и основных групп фермента и электростатическими эффектами. Важнейшей особенностью ферментов является также их специфичность в отношении субстратов и высокая энергия связывания. В 1930 г. Холдейн высказал предположение, что эта энергия используется для деформации субстрата до структуры продуктов [1], и теоретиками были рассмотрены различные способы использования энергии связывания для понижения энергии активации стадии химического превращения субстрата. [c.293]

Экспериментальные данные об использовании энергии связывания в катализе и комплементарности фермента переходному состоянию субстрата [c.297]

Из структурных и кинетических исследований ферментов известно, что эти молекулы имеют определенные участки, связывающие субстраты, что иногда они образуют промежуточные соединения с ковалентными связями и содержат кислые, основ ные и нуклеофильные группы. В этой главе мы рассмотрим причины, по которым указанные особенности ферментов необходимы для катализа, и механизм их использования. Роль энергии фермент-субстратного связывания будет рассмотрена в гл. 10. [c.46]

Наиболее четкие данные об использовании энергии связывания в катализе получены при кинетических исследованиях сериновых протеаз. Напомним (гл. 1), что эти ферменты имеют ряд подцентров для связывания аминокислотных остатков полипептидных субстратов. Из табл. 10.1 видно, что, когда больщие по размеру группы занимают в химотрипсине центр связывания уходящей группы, их энергия связывания используется для увеличения кш/Кк. К увеличению k ax/Кж приводит и удлинение полипептидной цепи субстратов эластазы. Интересно отметить, что в приведенных примерах энергия связывания добавочных групп не понижает /См, т. е. используется не для связывания субстрата, а для увеличения at- [c.297]

Одному из авторов гипотезы о непродуктивном связывании субстратов лизоцима (т. е. о неправильном расположении субстратов относительно сайтов активного центра), Раили, принадлежат следующие слова Концепция непродуктивного связывания субстратов с лизоцимом была развита, чтобы объяснить, почему хитоолигосахариды (выше димера) имеют одинаковые константы ассоциации с активным центром фермента, но характеризуются различными скоростями гидролиза [147]. Следует напомнить, однако, фундаментальное положение специфичности ферментативного катализа, которое гласит, что один из путей ускорения ферментативного катализа заключается в использовании части свободной энергии связывания субстрата для понижения свободной энергии активации ферментативной реакции (см. [79—84]). Та- [c.195]

КИМ образом, эффект, изложенный Рапли, можно объяснить без привлечения гипотезы непродуктивного связывания, а именно с точки зрения возрастания специфичности ферментативного катализа за счет использования все возрастающей части свободной энергии нековалентного фермент-субстратного взаимодействия при увеличении длины цепи олигосахаридиого субстрата. [c.196]

ЛИТЬ по образованию продуктов катализируемой им реакции. Большинство используемых ферментных меток способно за 1 мин при обычных температуре и давлении превращать в продукты 10 молекул субстрата в расчете на одну молекулу фермента. Каталитическая эффективность фермента сильно зависит от его трехмерной структуры (конформации), Пространственная структура фермента, как и любого белка, поддерживается многочисленными нековалентными взаимодействиями, такими, как гидрофобные и водородные связи, ионные контакты, а также ковалентными дисульфидными связями. Трехмерная структура фермента обеспечивает близкое соседство определенных аминокислотных остатков в положениях, наиболее выгодных для осуществления катализа. Нековалентные химические связи непрочны и легко разрушаются или ослабляются под влиянием тепловой энергии или дополнительных нековалентных взаимодействий, возникающих, например, при связывании ионов, хао-тропных агентов, детергентов, липидов и т. д. Известно, что присоединение к ферменту другой молекулы (скажем, аллосте-рического эффектора) в области, удаленной от активного центра (т. е. каталитического центра), может вызвать конформацион-ную перестройку, изменяющую пространственное расположение аминокислотных остатков в этом центре. Изменения в некова- лентных взаимодействиях, приводящие к новой, необычной конформации фермента, способны существенно повлиять на каталитическую активность. Подобная конформационная гибкость становится одной из помех при использовании фермента в качестве метки. Однако эта же гибкость полезна для разработки иммуноферментного анализа без разделения компонентов, основанного на вызываемых антителами изменениях в конформации конъюгата [лиганд — фермент]. Другое преимущество применения ферментов в качестве меток обусловлено наличием в их молекулах многочисленных функциональных групп (аминогрупп, сульфгидрильных, карбоксильных, карбамоильных, остатков тирозина), через которые можно ковалентно присоединять молекулы лигандов. [c.12]