Стереохимическая природа специфичности

Стереохимическая природа специфичности [c.334]

Ферменты являются катализаторами биологических реакций. Их каталитическая эффективность часто совершенно удивительна и в сочетании со специфичностью к субстрату позволяет организму выбрать для данной конкретной молекулы только один единственный путь метаболизма из многочисленных возможных химических реакций, в которые может вступать эта молекула и продукты ее превращений. Специфичность фермента к определенному субстрату может иметь структурную или стереохимическую природу. Структурная специфичность может быть либо достаточно отчетливо выраженной, либо, напротив, она может быть относительно широкой как, например, это показано для гидролитических ферментов пищеварительной системы. Стереоспецифичность является характерной особенностью ферментативно катализируемых реакций, в ко- [c.24]

В природе с белками связано относительно небольшое число металлов. Если рассматривать также ферменты, активируемые металлами, то к этому списку элементов следует добавить лишь натрий, калий и магний. Биологическая роль иона металла в белке характеризуется высокой специфичностью. И тем не менее в зависимости от типа белка один и тот же ион металла осуществляет различные функции разнообразие выполняемых функций является, очевидно, следствием ограничений, накладываемых белковым окружением. В связи с этим биологическая специфичность функций металла имеет, по-видимому,- стереохимическую природу. Основная тема обзора — значение структурных и стереохимических данных и сведений о строении координационных центров металл —лиганд для выяснения функциональной роли металлов в ферментативных процессах — не требует, таким образом, дополнительного обоснования. [c.16]

Сама природа этого вида катализа обусловливает его высокую специфичность и избирательность, так как циклическая структура переходного комплекса типа I требует строгого соответствия как между донорно-акцепторными свойствами катализатора и реагентов, так и их стереохимическим строением. [c.211]

Однако чем глубже исследователи вникают в существо дела, тем все яснее становятся ограничения, проистекающие из природы классического органического синтеза. Получение эффективных лекарственных средств только путем построения молекул заданной структуры не всегда может привести к желаемым результатам, ибо биологическое действие соединения нельзя выразить только его структурной формулой. Поэтому безошибочно можно предсказать, что в будущем акцент сместится на стереохимию, теоретические положения которой станут основополагающими при синтезе биологически активных веществ. Вероятно, очень важным будет и точное знание потенциального рельефа молекулы, т.е. распределения в ней зарядов. Примерно к 1985 г. наши представления о взаимосвязи между химической структурой и биологической активностью молекул станут настолько полными, что в последующее за этим десятилетие с помощью ЭВМ будут выведены основные закономерности. Отсюда следует, что в 90-е годы начнется систематическая разработка лекарств с заданными свойствами по планам, включающим структуру и стереохимические и электрохимические параметры молекул. Помимо придания лекарству большей специфичности в заданные свойства будут включать среди прочих отсутствие побочного действия, малую токсичность, повышенную стойкость, наиболее подходящую форму употребления. Можно составить перечень групп препаратов, для которых следует ожидать наибольшего темпа разработок (группы расположены в порядке убывания интенсивности их развития) успокаивающие или стимулирующие средства вещества, снимающие возбуждение (транквилизаторы) антибактериальные средства болеутоляющие, противораковые, противовоспалительные препараты противоревматические вещества, сердечно-сосудистые средства понижающие кровяное давление и спазмолитические лекарства. [c.326]

Весьма широкая специфичность пероксидазы к субстратам различной природы вызывает самый пристальный интерес. В настоящее время почти отсутствуют исследования, в которых приводился бы достаточно полный анализ избирательности изоэнзимов этого фермента по отношению к стереохимическому расположению окисляемых субстратов. В реакциях взаимодействия фермента и субстрата молекула субстрата должна иметь две структурные особенности 1) специфическую химическую связь, которую фермент мог бы атаковать 2) функциональную группу, ориентирующую молекулу субстрата в активном центре так, чтобы атакуемая связь субстрата была правильно-расположена по отношению к каталитическому центру фермента. Так, для многих ферментов лимитирующей стадией реакции является изменение конформации белка, индуцируемое субстратом, коферментом или эффектором [Гольдштейн и др., 1974]. [c.16]

Специфичность ассоциации особенно наглядно проявляется при взаимодействии ферментов с их субстратами. Часто небольшие молекулы, по некоторым стереохимическим характеристикам напоминающие субстраты, действуют как ингибиторы, конкурируя с субстратами за специфические адсорбционные центры на поверхности молекулы фермента. Природа специфичности ферментов, по метафорическому выражению, аналогична соответствию ключа и замочной скважины [934]. Однако результаты последних исследований позволяют предположить, что для объяснения некоторых важных экспериментальных фактов необходима комилементар-ность двух жестких поверхностей. Природа этого явления изображена схематически на типичном примере (рис. 121). Известно, что фермент Р-амилаза оказывает каталитическое действие на гидролиз глюкозидной связи, отстоящей на два глюкозных звена от конца цени амилозы поэтому ферментативный катализ должен быть связан с механизмом, учитывающим расстояние реакционноспособной связи субстрата от конца цепи. Однако было обнаружено, что циклогексаамилоза и циклогептаамилоза, не имеющие концов цепи, являются конкурентными ингибиторами [935] и поэтому могут адсорбироваться на каталитически активном центре. Это поведение может быть объяснено теорией индуцированного соответствия действия ферментов, согласно которой активный участок фермента обладает определенной гибкостью, и поэтому он может охватывать конец цепи амилозы, приводя каталитически активные группы в соприкосновение с чувствительными связями субстрата. [c.324]

Специфичность действия. Еще в конце XIX и в начале XX столетия было установлено, что способность того или иного фермента катализировать превращение определенного вещества (субстрата) зависит от природы как фермента, так и субстрата. Высокая избирательная способность взаимодействия фермента с компонентами биологической реакции особенно наглядно проявляется при оценке стереохимических превращений. Э. Фишер одним из первых показал высокую стереоспецифичность ряда ферментов и постулировал, что это обусловлено комплементарным присоединением субстрата к ферменту в процессе каталитической реакции. Это особенно ярко проявляется в процессе реакций, характерных для ь- или о-форм субстрата. Например, фермент лак-татдегидрогеназа катализирует превращение только ь-формы молочной кислоты и полностью инертен в отношении ее в-формы. ь-Аспарагиназа, катализирующая реакцию превращения аспарагина, действует только на его Ь-форму [c.60]

Поскольку, как уже упоминалось ранее, тонкая структура кристаллизующегося полимера в первом приближении может быть опи-сана как своего рода агрегация монокристаллов, совершенно естественно начать обсуждение с анализа влияния условий кристаллизации на свойства монокристаллов. Концы ценей и стереохимические дефекты, сходные по химической природе со связями главной цепи, могут также внедряться внутрь монокристалла, являясь дефектами кристаллической решетки, однако в силу специфичности самого явления складывания макромолекул, а также с учетом относительного содержания различных дефектов можно сделать вывод о том, что наиболее характерным дефектом монокристаллов, ответственным за образование неупорядоченных областей, являются все же участки петель на поверхности кристалла. В прошлом существовали различные мнения по поводу проблемы кристалличности, связанные большей частью с неопределенностью самого этого понятия (неупорядоченных областей), и поэтому теперь мы воспользуемся возможностью коснуться этой проблемы в ходе обсуждения явления образования полимерных монокристаллов. [c.223]

Ферменты, подобно белковым веществам, термолабильны, т. е. неустойчивы при высокой температуре. Каждый отдельный фермент проявляет способность ускорять реакцию только при определенном значении pH. Характерное свойство ферментов — их специфичность, т. е. способность ускорять реакцию превращения только одного вещества или близких ему по природе веществ. Различают три вида специфичности ферментов абсолютную, когда фермент действует только на одно определенное вещество, например, фермент уреаза разрушает только мочевину, фермент инвер-таза расщепляет только дисахарид сахарозу, не затрагивая мальтозу, лактозу и другие дисахариды относительную, когда фермент обладает более широким диапазоном действия, как, например, фермент пепсин, действуя на пептидные связи, способен расщеплять разнообразные белковые вещества, а фермент трипсин гидролизует не только пептидные, но и эфирные связи оптическую, или стереохимическую, когда действие фермента проявляется только на одном стереоизомере, например, а-глюкозидаза действует только на а-глюкознды, но не на р-глюкозиды. [c.61]

В кинетических исследованиях и в исследованиях с использованием стереохимических моделей степень стерео-дифференциации, достигаемой в исключительно специфичных условиях реакции, используется просто как параметр, характеризующий стерео-дифференцирующую способность реагента или катализатора. Однако, как показано в гл. 8, степень стерео-дифференциации не дает прямого указания на природу стерео-дифференцирующей способности. Поэтому этот подход эффективец только в случае реакций, в которых участвует небольшое число различных субстратов, реагентов и катализаторов, и в очень узких пределах условий осуществления реакций, и только в этих случаях оказывается возможным удовлетворительно предсказать степень стерео-дифференциации. [c.217]

Отдельные примеры присоединения диенов были известны и описаны в литературе еще в прошлом веке. Так, Цинке [343] открыл димеризацию тетрахлор-циклопентадиепопа и позднее правильно объяснил ее характер. В текущем столетии Эйлер и Джозефсон [344] определили природу продуктов присоединения изопрена к г-бензохинону. Однако между этими наблюдениями не устанавливалась какая-либо связь, пока в 1928 г. и последующих годах Дильс и Альдер [345] не показали разнообразные возмо кности этой реакции. Присоединение диенов во многих отношениях стереохимически специфично . 146]. Во-первых, по отношению к диену протекает всегда только цис-прж-гоодиненпе, на что указывает циклическая структура продуктов реакции, [c.893]