Ферменты изменение специфичности

Специфичность ферментов связана с комплементарностью структуры и их активного центра со структурой субстратов. Активный центр, как правило, располагается в полости макромолекулы фермента. Согласно теории Кошланда эта комплементарность является индуцированной субстрат в момент взаимодействия с активным центром вызывает такое изменение геометрии фермента, которое соответствует оптимальной для данной реакции ориентации каталитических групп. [c.241]

Таким образом, и механизм каталитического действия, и специфичность к субстрату ферментов можно объяснить свертыванием их полипептидной цепи и положением на ней радикалов. Характер свертывания белковой цепи в трипсине показан на рис. 21-20. Этот фермент построен из одной непрерывной полипептидной цепи, включающей 223 аминокислоты. (В нумерацию аминокислот на рисунке внесены изменения-пропуски и вставки, чтобы привести ее в соответствие с нумерацией в химотрипсине и эластазе.) Молекула трипсина имеет приблизительно сферическую форму диаметром 45 А и чашевидное углубление с одной стороны для активного центра. На рис. 21-20 атомы аспарагиновой кислоты, гистидина и серина в активном центре изображены черными кружками. Подлежащая разрыву белковая цепь изображена цветными кружками с черными ободками, а стрелка указывает положение разрываемой связи. Жирные штриховые синие линии с двух концов субстрата указывают, что его цепь растягивается на значительную длину в обоих направлениях. Карман специфичности для радикала R изображен точечными синими линиями в правой нижней части рисунка, и поскольку иллюстрируемой молекулой является трипсин, в карман вставлена аргининовая боковая цепь, притягиваемая отрицательным зарядом аспарагиновой кислоты 189 в нижней части кармана. [c.323]

В клетке, содержащей сотни метастабильных соединений, должно было бы происходить бесконечно большое число реакций, однако число это ограничено в силу высокой специфичности ферментов. Таким образом, присутствующие ферменты полностью определяют характер реакций, протекающих в живой клетке. Состав биологической системы, несомненно, определяется специфичностью, концентрацией и активностью ее ферментов. Изменения специфичности фермента возможны только в результате мутаций. Изменения же концентрации и каталитической активности ферментов могут осуществляться при помощи регуляторных механизмов, контролирующих соответственно [c.101]

Важную роль играет распределение субстрата между фазами И. ф. и р-ра. Ограниченная доступность субстрата к активному центру фермента может привести к изменению специфичности последнего. Особенно это характерно для высокомол. субстратов, к-рые из-за малого коэф, диффузии медленно переходят в фазу И, ф,, что приводит к относит [c.215]

С помощью направленного мутагенеза можно не только повышать стабильность ферментов, но и изменять их каталитическую активность. В настоящее время для существенного изменения ферментативной активности любого достаточно хорошо охарактеризованного фермента необходимо располагать детальной информацией о геометрии его активного центра. В этом случае можно предсказать, какие замены необходимо произвести для изменения специфичности фермента к данному субстрату. [c.171]

От молекулы папаина можно отделить две трети составляющих ее аминокислотных остатков без изменения специфичности и удельной активности фермента. Многие другие ферменты также удается в значительной степени модифицировать, так что утраты активности фермента при этом не произойдет. Эти факты, показывающие, что число аминокислотных остатков, обусловливающих каталитическую активность фермента, невелико, дают нам надежду, что вскоре можно будет создавать ферменты для органических синтезов или даже исправлять врожденные ошибки в обмене веществ. [c.107]

Выявление общих закономерностей различных химических и биохимических реакций при пониженных температурах, в частности в замороженных водных растворах, представляет интерес как с теоретической, так и с практической точек зрения. Реакционная способность белков в основном исследуется в условиях, близких к живым организмам. Изучение ферментов в экстремальных условиях представляет большой интерес для более детального понимания механизма их действия и изменения специфичности функционирования. [c.246]

Изучение свойств ферментов, разработка методов определения активности ферментов и, наконец, получение ферментов в чистом виде окончательно опровергли виталистические представления о ферментах, что создало широкие перспективы для развития ферментологии. Вместе с этим удалось выявить специфические особенности ферментов как биологических катализаторов, отличающие их от обычных катализаторов, являющихся чаще всего неор1 аническими веществами и иногда несложными по своей структуре органическими соединениями. Специфические особенности ферментов определяются их белковой природой. Коллоидальное состояние, большая чувствительность к изменениям температуры и разрушение при 80° и выше, строгая зависимость активности ферментов от концентрации водородных ионов отличают ферменты от обычных катализаторов, не относящихся к белкам. Однако самыми замечательными свойствами, характерными для биологических катализаторов — ферментов, является специфичность их действия и чрезвычайно высокая активность. Эти свойства позволяют считать ферменты идеальными катализаторами, играющими важную роль в процессах обмена веществ, лежащих в основе жизнедеятельности организмов. [c.176]

Одним из замечательных свойств ферментов является специфичность их действия. Это свойство отличает ферменты от иных катализаторов. Незначительные иногда изменения в химической структуре вещества исклю- [c.170]

В селекции на базе существующих штаммов важна адаптация микроорганизмов к потреблению биологически устойчивого, ин >гда токсичного органического ксенобиотика. Цель адаптации сводится к изменению специфичности фермента, катализирующего превращения соединения-аналога, иногда - к преодолению токсического действия ксенобиотика или к получению мутантов, содержащих конститутивные ферменты. [c.340]

В области инженерии белков усилия направлены на изменение термостабильности ферментов, что весьма важно для их практического использования. Так получен термолабильный химозин (ренин), употребляемый в сыроварении. После заверщения коагуляции молока с помощью химозина требуется его быстрая инактивация, чему и способствует полученная модификация белка. Ведутся работы по созданию термостабильной а-амилазы (для осахаривания крахмала) и протеазы, используемой в стиральных порошках. Инженерия белков находится на начальном этапе своего становления. В будущем можно ожидать создания ферментов с измененной специфичностью. [c.163]

Солюбилизацию фермента осуществляют в присутствии детергента в сильно щелочной среде при защите активного центра субстратом. Солюбилизированный таким образом фермент подвергают очистке без применения процедур, которые могут вызвать изменение специфичности фермента (В. 3. Горкин, 1972). [c.23]

Изменение специфичности ферментов [c.435]

Наряду с субстратами и продуктами к числу регу-, ляторов ферментов можно отнести коферменты и кофакторы. В ряде случаев они являются участниками каталитического акта, в других случа 1х выступают в качестве эффекторов. Поскольку кофакторы и коферменты не обладают высокой специфичностью в отношении ферментов, изменение их концентрации в биологической системе может привести к изменению активности не одного фермента, а целой группы (например, НАД+ может регулировать активность нескольких десятков ферментов, участвующих в окислительно-восста- новительных реакциях), [c.11]

Фосфорилирование Р-субъединиц приводит к изменению субстратной специфичности фермента теперь он способен фосфорилировать другие внутриклеточные белки — субстраты РИ. Активация и изменение специфичности обусловлены конформационными изменениями РИ после связывания инсулина и после ауто-фосфорилирования. РИ обнаруживаются в клетках почти всех типов, но в разном количестве. Больше всего их в гепатоцитах (до 250 ООО рецепторов на одну клетку) и в адипоцитах (до 50 ООО) в моноцитах и эритроцитах на порядок меньше. Клетки с разным содержанием рецепторов реагируют по-разному на одну и ту же концентрацию инсулина. [c.218]

Иммобилизованные ферменты имеют ряд преимуществ в сравнении со свободными молекулами. Прежде всего такие ферменты, представляя собой гетерогенные катализаторы, легко отделяются от реакционной среды, могут использоваться многократно и обеспечивают непрерьгеность каталитического процесса. Кроме того, иммобилизация ведет к изменению свойств фермента субстратной специфичности, устойчивости, зависимости активности от параметров среды. Иммобилизованные ферменты долговечны и в тысячи и десятки тысяч раз стабильнее свободных энзимов. Так, происходящая при температуре 65 С термоинактивация лак-татдегидрогеназы, иммобилизованной в 60 %-м полиакриламидном геле, замедлена в 3600 раз по сравнению с нативным ферментом. Все перечисленное обеспечивает высокую экономичность, [c.85]

Изменение специфичности фермента Олигонуклеотид-направленный мутагенез используют в основном для улучшения уже суше-ствуюших свойств ферментов, но, вероятно, с его помошью можно изменять ферменты таким образом, чтобы они преобретали другую специфичность. Например, таким способом на основе относительно неспецифичной эндонуклеазы Еок были получены новые сайтспецифичные эндонуклеазы. [c.173]

Механизм действия ферментов до конца не раскрыт. Наиболее общим представлением является система замок — ключ (фермент — субстрат), выдвинутая Э. Фишером в 1894 г. и развитая Дж. Холдейном в 1930 г. Согласно этой теории, молекула субстрата точно соответствует по своей форме некоторому участку на молекуле фермента. Причем при связывании субстрата с ферментом его связи, подлежащие изменению, несколько растягиваются, что облегчает их последующий разрыв. Многие ферменты строго специфичны уреаза — катализирует только гидролиз мочевины аргиназа — гидролизует только Ь-аргинин до L-opнитинa и мочевины. [c.567]

Регулирование концентраций ферментов на этом высщем уровне иерархии метаболического контроля имеет очевидные преимущества и ограничения. Механизм активации и репрессии генов позволяет эффективно изменять концентрации ферментов весьма специфичным образом, поэтому он обеспечивает чрезвычайно щирокие возможности контроля. Однако в эукариотических клетках, с которыми мы будем почти исключительно иметь дело в этой книге, активация генов — процесс очень медленный. Обычно время, необходимое для того, чтобы индуцирующий или репрессирующий сигнал мог повлиять на концентрацию фермента, измеряется по меньшей мере часами. Изменения же во внешней среде могут совершаться в течение секунд или минут, и поэтому выживание часто зависит от способности к столь же быстрой биохимической адаптации. [c.16]

Включение фторурацила в sPHK также изменяет характерный профиль элюирования акцептора РНК из метилированной альбуминовой колонки [236]. Это может быть следствием изменения специфичности sPHK для активирующего фермента или изменения каких-либо физико-химических свойств. [c.193]

Расщепление углеводных цепей последовательным действием А- и [или) В-, Н- и Ье -ферментов. Данные, полученные выше, показывают, что. за исключением А-фермента из С1. tertium [16Ц, те ферменты, которые нарушают серологическую специфичность и которые можно охарактеризовать по их химическому действию, представляют собой экзогликозидазы, отщеп-.ияющие от углеводных цепей групповых веществ один невосстанавливающий углеводный остаток. Удаление этого остатка приводит в некоторых случаях к появлению новой специфичности, которая до этого не обнаруживалась в исходном групповом веществе. С помощью последовательного ферментативного расщепления группового вещества можно получить некоторые данные относительно его строения и путей биосинтеза [98, 104]. На рис. 6 показано изменение специфичности вещества В нри последовательном действии на него нескольких ферментов. Оказалось, что в веществе В находятся детерминантные группы Н и Le , а также группы, ответствеппые за специфичность перекрестной реакции с лошадиной антисывороткой к пневмококку типа XIV. Активность этих групп проявляется по мере укорочения углеводных ценей вещества В. Подобное изменение специфичности можно наблюдать при ферментативной деструкции некоторых А-веществ. Таким образом, с помощью частичного расщепления этих веществ выяснено строение участков, ответственных за определенную специфичность, что позволяет в общем пред- [c.195]

Р и с. 6. Ступенчатое изменение специфичности при последовательной обработке вещества В ферментами из Т. foetus. [c.196]

Изменение специфичности трипсина наблюдалось 090] при -чтилировании фермента триэтилоксонийфторборатом. Полученное производное теряло способность гидролизовать катионные субстраты и связывать специфические ингибиторы, но сохраняло и даже увеличивало способность связывать и гидролизовать нейтральные субстраты. Т дрофобизация химотрипсина увеличивает значение к в 2.3 раза [20913. [c.197]

Очень перспективным представляется третий подход. Наиболее ярким примером особым образом модифицированных ферментов, активных в органических средах, являются ферменты, включенные в обращенные мицеллы. Эта область, чрезвычайно активно развивающаяся в последние 5 лет, получила название мицеллярной энзимологии (К. Мартинек, И. В. Березин с соавт., 1977). Обращенные мицеллы в своем ядре содержат некоторое количество гидратационной воды, которая и обеспечивает микросреду для функционирования фермента. Включение некоторых ферментов в состав обращенных мицелл приводит к заметному изменению свойств, например активации в случае перокси-дазы и люциферазы или изменению специфичности действия в случае алкогольдегидрогеназы. Достоинства ферментов, включенных в состав обращенных мицелл, особенно ярко проявляются при синтезе аполярных соединений, таких, как стероиды (С. Laane et al, 1984). [c.65]

В регуляции процесса споруляции ключевую роль играет РНК-полимераза. Можно получить устойчивые к рифампицину мутанты Вас. subtilis, мутационное повреждение РНК-полимеразы у которых блокирует споруляцию на самых разных стадиях. Обнаружено также, что в процессе споруляции изменяется поли-пептидный состав этого фермента. На определенных стадиях вместо обычного сигма-фактора появляются новые субъединицы, которые, очевидно, являются сигмаподобными факторами, специфичными для споруляции. Они отсутствуют в составе РНК-полимеразы тех мутантов, у которых споруляция блокирована на предыдущих стадиях. Имеются также данные, что у мутантов по РНК-полимеразе, не способных к споруляции, фермент изменен таким образом, что эти сигмаподобные полипептиды не могут с ним связываться. [c.24]

Каталитический центр ТП находится на внутриклеточных доменах р-субъединиц. Присоединение инсулина к центру связывания на а-субъ-единицах активирует фермент, причем субстратом служит сама ТП, т.е. происходит аутофосфорилирование фосфорилируются Р-субъединицы по нескольким тирозиновым остаткам. Это в свою очередь приводит к изменению субстратной специфичности ТП теперь она способна фосфорилировать другие внутриклеточные белки. Активация и изменение специфичности обусловлены [c.108]

Ферменты, катализирующие окислительные реакции, в соответствующих условиях также часто проявляют измененную специфичность. Например, при обработке лизин-монооксигеназы реагентами, взаимодействующими с тиольными группами, можно добиться перехода от монооксигеназных реакций к оксидазным (рис. 8.4). В случае моноаминоксидазы тип реакции остается тем же, но модификация приводит к потере активности по отношению к природному субстрату тирамину и повышению активности к гистамину. При модификации флавопротеиндегидрогеназ их акцепторная специфичность может меняться так, что диапазон соединений, восстанавливаемых этими ферментами, расширяется и, кроме NADiP" ) включает красители и кислород. Фактически эти ферменты из дегидрогеназ превращаются в оксидазы, как, например, в паре ксантиндегидрогеназа/оксидаза [25]. Глутатионредуктаза катализирует реакцию [c.109]

Модифицирующая субъединица меняет специфичность каталитической субъединицы таким образом, что последняя начинает присоединять галактозу уже к глюкозе, образуя лактозу. Содержание модифицирующей субъединицы находится под гормональным контролем. Во время беременности в молочной железе синтезируется каталитическая субъединица, содержание же модифицирующей субъединицы незначительно. При родах содержание гормонов в крови резко меняется, что приводит к синтезу больших количеств модифицирующей субъединицы. Далее модифицирующая субъединица присоединяется к каталитической, образуя активный лактозо-синтазный комплекс, продуцирующий большие количества лактозы. Из всего сказанного очевидно, что гормоны могут оказывать физиологический эффект путем изменения специфичности ферментов. [c.106]

Мембраны ионоселективных электродов обладают большой специфичностью по отношению к определенному виду ионов возникающий прн этом потенциал составляет значительную часть э.д.с. соответствующей электрохимической снстемы. Если ионоселективный электрод сочетать с ферментом, сг[особным избирательно катализировать одну определенную реакцию, протекающую с участием ионов, по отношению к которым обратим этот электрод, то по изменению потенциала электрода можно следить за ходом реакции. Ионоселективные электроды применяются при изучении либо естественных, либо моделирующих их искусственных биологических мембран, что составляет одну из задач науки биоэлектрохимии, родившейся на стыке электрохимии и биологии. [c.207]

Известно, что ферменты проявляют три уровня специфичности структурную специфичность, региоспецифичность и стереоспецифичность. Во-первых, фермент должен узнать некоторые общие структурные свойства субстрата (и кофермента) для проведения специфического катализа. Во-вторых, каталитический акт должен произойти в определенном районе субстрата (или кофермента), причем стереохимия изменения контролируется ферментом. [c.207]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология