Ферменты гидролизующие каталитическая активность

Для большинства ферментов имеется определенное значение pH, при котором их активность максимальна выше и ниже этого значения их активность уменьшается. Для разных субстратов оптимум по pH может сдвигаться. Некоторые примеры приведены в табл. 6.9. Однако не во всех случаях кривые зависимости каталитической активности от pH имеют колоколообразную форму. Примером может служить инвертаза, катализирующая гидролиз сахарозы. Она сохраняет постоянную активность в интервале pH 3,0—7,5. С увеличением концентрации фермента скорость реакции увеличивается (см. уравнение [c.302]

На рис. 15.15 приведена структура протеолитического фермента карбоксипептидазы А. Полипептидная цепь этого фермента образована 307 аминокислотными остатками и содержит один ион цинка. В цепи имеется несколько а-спиральных участков, а также несколько искривленных участков складчатого слоя (около центра молекулы). Каталитически активный центр фермента расположен рядом с атомом цинка. Пространственная структура части молекулы лизоцима (этот фермент, обнаруженный в слезах и яичном белке, защищает организм от инфекций, гидролизуя полисахариды клеточных стенок бактерий) вместе с [c.445]

Каждый из первооткрывателей каталитических реакций находил свои, главным образом чисто физические, объяснения к наблюдаемым им явлениям. И хотя все эти объяснения в конечном счете были направлены к одной цели — найти причины неучастия масс катализатора в стехиометрических уравнениях, цельного представления о катализе не существовало вплоть до 3 -х годов XIX в. Лишь в 30-х годах появились попытки объединить известные тогда отдельные каталитические реакции [1, 2] в одно целое. Наиболее удачной из этих попыток явилось обобщение Берцелиуса [3], открывшее в химии эпоху катализа. Несмотря на различные формы каталитических явлений, Берцелиус увидел в них некое единство, имеющее важное значение в химии. Превращение сахара в углекислоту и спирт под влиянием ферментов, разложение перекиси водорода в присутствии платины, гидролиз с помощью серной кислоты крахмала до сахара и, наконец, многочисленные химические процессы, совершающиеся в живой природе, он объединил одной общностью причин и назвал эту общность каталитической силой, или каталитической способностью вещества. Берцелиус показал, что эта сила (теперь бы мы сказали каталитическая активность, что совершенно не изменяет существа дела), свойственна как неорганической, так и органической природе [3]. Он не дал и не мог дать объяснений ее природы. Однако указал на то, что каталитическая способность многих как простых, так и сложных тел в твердом виде и в форме раствора является одним из проявлений электрохимических отношений материи [3]. [c.8]

СООН, N1 2, ЫН, ОН, 5Н, а также гидрофобные группы, способные ориентировать молекулы реагирующих веществ в определенном положении по отношению к активному центру. В состав активного центра многих ферментов входят ионы металлов, причем при удалении иона металла из металлофермента последний теряет каталитические свойства. Каталитическая активность ферментов имеет максимум на шкале pH, в сильнокислых и сильнощелочных средах она, как правило, не проявляется. Каталитическая активность ферментов наиболее оптимальна при температуре от 20 до 40° С, при 60 — 70° С происходит их денатурация. Активные центры имеют строго определенную структуру, что позволяет ферменту присоединять только молекулы определенного строения. Так, например, фермент уреаза гидролизует карбамид СО(NH2) в 10 раз быстрее, чем ион водорода, и не оказывает влияния на реакции гидролиза других родственных карбамиду соединений. В настоящее время известно около тысячи ( )ер-ментов, одни из которых катализируют только окислительно-восстановительные процессы, другие—реакции с переносом групп, третьи—реакции гидролиза и т. д. [c.184]

Осахаривающая способность амилазы солода, приготовленного из зерна различных культур (гидролиз 2%-ного раствора крахмала при pH 4,9 в течение 15 мин), по данным Хжоища, приведены на рнс. 64. Из него видно, что наряду с различием в осахаривающей способности разные солода имеют неодинаковый температурный оптимум, который у одних солодов (кукурузный, просяной, овсяной) приходится на одну строго определенную температуру, у других (ржаной, пшеничный, ячменный) — на некоторый интервал температур. Для всех солодов, за исключением овсяного, максимальная температура для действия амилазы не превышает 55Х, за ней наступает резкое снижение осахаривающей способности, а при 75—85°С— полное ее прекращение. Это объясняется тепловой денатурацией белковой молекулы фермента и связанной с ней потерей каталитической активности. [c.181]

На рис. 5.1 представлен активный центр рибонуклеазы — фермента, гидролизующего РНК, которая состоит из множества мононуклеотидов. В каталитическом центре находятся два остатка гистидина Гис 12 и Гис 119. Оба эти гистидина участвуют в процессе катализа, причем Гис 12 образует комплекс [c.64]

Ферменты отличаются высокой каталитической активностью, специфичностью и избирательностью. Например, одна молекула фермента уреэзы гидролизует карбамид в 10 раз быстрее, чем ион водорода, но не оказывает влияния на реакции гидролиза других амидов, хотя карбамид по реакционной способности мало отличается от других соединений с амидной связью. Э. Фишер образно сравнил взаимодействие фермента и субстрата с ключом и замком. Как ключ отпирает только определенный замок, так и фермент катализирует только определенную реакцию. [c.631]

Различие в механизмах гидролиза под действием химотрип-сина и карбоксипептидазы и в механизмах декарбоксилирования под действием металлозависимых ферментов и ферментов, действующих через основание Шиффа, является отражением различия в восприимчивости карбонилсодержащих соединений к кислотному и основному катализу. Нуклеофильные и основные свойства боковых цепей белковой молекулы вполне достаточны для проявления ферментом каталитической активности, тогда как ионы металлов являются гораздо более эффективными кислотными катализаторами по сравнению с протонами, о чем убедительно свидетельствует пример металлоферментов. Другая причина широкой распространенности металлоферментов связана, вероятно, с полидентатным характером комплексов металлов. Строго определенное пространственное расположение не- [c.148]

Ферменты катализируют самые разнообразные реакции гидролиз и дегидрирование, конденсацию, изомеризацию, окислительно-восстановительные реакции и многие другие процессы. Они обладают рядом особых свойств, которые отличают их от органических катализаторов гомогенного типа и других известных катализаторов. Для них характерны исключительно высокая каталитическая активность и низкие энергии активации. [c.186]

Вероятно, первым в процессе эволюции у предшественников современных ферментов появилось свойство каталитической активности, а свойство субстратной специфичности возникло значительно позднее. В качестве предшественников современных ферментов можно рассматривать простые пептиды, для которых показана способность ускорять определенные реакции, в частности, реакции гидролиза, аминирования различных соединений, а также реакции карбоксилирования а-кетокислот. Эволюция ферментных белков [c.199]

Na /K -АТФ-аза представляет собой олигомерный белок, состоящий из субъединиц двух типов (а и 3), входящих в состав фермента в эквимолярных количествах. Большая а-субъединица (-112 kDa) формирует каталитически активный центр, осуществляющий гидролиз АТФ меньшая р-субъединица ( 45 kDa) гликозилирована, при этом углеводные цепи экспонированы на наружной стороне мембраны (рис. 22.7). [c.311]

Молекула АТФ из цитоплазмы связывается с активным центром одной из а-субъединиц АТФ-азы (конформация Е . Присоединение АТФ сопровождается связыванием трех ионов натрия, что активирует каталитическую активность фермента, происходит гидролиз АТФ, при этом фосфорилируется карбоксильная группа боковой цепи остатка аспарагиновой кислоты другой субъединицы. [c.312]

Одним из возможных объяснений высокой активности ферментов может быть принцип аггравации (утяжеления), предложенный Н. И. Кобозевым в 1945 г. Известно, что в некоторых случаях увеличение молекулярного веса катализатора приводит к росту каталитической активности. Так, например, гидролиз белков в присутствии жирных кислот с длинными цепями протекает в 100 раз быстрее, чем в присутствии НС1. Согласно [c.265]

Рефрактометрия использовалась для изучения скорости тау-томерных превращений [53], гидролиза эфиров и ангидридов кислот [53, 54], некоторых газовых реакций [55] и реакций полимеризации [56—59]. В последней весьма важной области применение чисто химических методов затруднительно. Наконец, здесь следует отметить использование скорости изменения показателя преломления для характеристики каталитической активности ферментов при различных технических, биохимических и медицинских работах [60]. [c.66]

Механизм катализа химотрипсином гидролиза пептидов и других карбоксильных производных до настоящего времени неизвестен. Однако много ценных сведений было получено на базе изучения скоростей реакций при использовании различных субстратов, особенно в присутствии соединений, подавляющих каталитическую активность путем образования комплексов с активными участками фермента, в результате чего предотвращается контакт с реагентами, являющимися истинным объектом катализа. [c.129]

Если бы одна основная группа, например имидазольная, была единственной составляющей каталитического центра, то известную каталитическую активность производных имидазола в гомогенных реакциях гидролиза можно было бы сравнивать с активностью фермента. [c.335]

Всем приведенным выше наблюдениям можно, однако, дать и совершенно иное толкование, а именно можно предположить, что каталитическая активность фермента зависит от скопления большого количества ионных групп на ограниченном пространстве белковой молекулы фермента. Хорошо известно (хотя это явление до сих пор остается необъясненным), что активность ионов в концентрированных растворах щелочей или минеральных солей более чем в 100 раз выше теоретической величины. По аналогии можно представить, что скопление большого количества полярных групп в какой-нибудь небольшой части белковой молекулы приведет к необычайно высокой активности и, следовательно, к высокой каталитической эффективности. Действительно, было найдено, что четырехвалентные ионы лантана способны катализировать гидролиз мета- или пирофосфатов с образованием ортофосфата [46]. Выше уже указывалось, что многие [c.287]

Не менее поучительно сопоставление сорбционных функций а-химотрипсина и другой сериновой протеазы — трипсина. Размеры и форма субстратсвязывающего (сорбционного) участка в активных центрах обоих ферментов примерно одинаковы [3]. Единственное различие в первичной структуре полипептидных фрагментов, образующих гидрофобный карман , состоит в том, что в а-химотрипсине остаток 189 — это серин (см. рис. 9), а в трипсине в соответствующем положении находится отрицательно заряженная аспарагиновая кислота. Это приводит к тому, что в отличие от а-химотрипсина трипсин обнаруживает специфичность к гидролизу пептидных связей, образованных положительно заряженной аминокислотой (Lys, Arg). Сорбция положительно заряженного субстрата на ферменте (вблизи каталитически активного нуклеофила активного центра) происходит в данном случае за счет электростатических взаимодействий (рис. И, б). [c.35]

Ферменты, гидролизующие амидные и эфирные связи, можно разделить на три класса 1) требующие для каталитической активности наличия тиольной группы, такие, как папаии, фицин и другие растительные ферменты, 2) ингибируемые диизопропил-фторфосфатом (ДФФ), такие, как а-химотрипсин, трипсин, [c.343]

Трипсин и химотрипсин, очевидно, имеют второй активный центр, содержап ий гистидин. Второй участок удален от первого, но на спиральной цепочке они сближены. Установление активной роли гистидина основывалось частично на изменении скорости ферментативной реакции в зависимости от pH, что соответствовало предположению о стратегическом расположении слабоосновного остатка, имеющего характер гистидина. Даже сам имидазол также катализирует гидролиз простейших сложных эфиров (БрюИ С" и Шм Ир 1965—.19i57 Бендер, 1957). 7 о, что фермент в 10 раз эффективнее, чем имидазол, имеет аналогию в модельных опытах по мутаротации глюкозы — реакции, катализируемой кислотами и основаниями. о -Оксипиридин, содержащий кислотный и основной центры (оба относительно слабые), более эффективен как катализатор, чем смесь пиридина и фенола (Свайн, 1952). И в а-окси-пиридине, и в протеолитическнх ферментах бифункциональность повышает каталитическую активность, поскольку протоны могут быть одновременно поданы и отщеплены в сопряженной реакции. Механизм действия, предложенный, Нейратом (1957) для химотрипсина, сводится к следующему. При взаимодействии гидроксильной группы серина с имидазольным кольцом гистидина отщепляется протон и образуется активированный комплекс П, имеющий электрофильный и нуклеофильный центры. [c.714]

Аденилатциклаза (КФ 4.6.1.1) эукариот является ферментом плазматических мембран. Она катализирует реакцию образования цАМФ из АТФ. Фермент состоит из трех компонентов рецептора к гормону, ГТФ-связывающего белка (Ы-белка) и каталитической су единицы. Гормональная активация аденилатциклазы осуществляется в результате следующих взаимодействий компонентов. Гормон, связываясь с рецептором, индуцирует образование тройного комплекса гормон — рецептор — Ы-белок. Связывание ГТФ с К-белком вызывает диссоциацию тройного комплекса с образованием активированного N-бeлкa. Активированный N-бeлoк, содержащий ГТФ, взаимодействует с каталитической субъединицей фермента, увеличивая ее активность. Гидролиз ГТФ до ГДФ и неорганического фосфата ГТФазой Ы-белка приводит к диссоциации комплекса Ы-белка с каталитической субъединицей и выключению фермента [c.368]

Каталитический компонент аденилатциклазы, выделенный из разных тканей животных, представлен одним полипептидом с мол. массой 120000-150000 в отсутствие С-белков он практически неактивен содержит две 8Н-группы, одна из которых вовлечена в сопряжение с С -белком, а вторая необходима для проявления каталитической активности. В молекуле фермента имеется несколько аллостерических центров, через которые осуществляется регуляция активности низкомолекулярными соединениями ионами М , Мп" и Са , аденозином и форсколином. Под действием фосфоди-эстеразы цАМФ гидролизуется с образованием неактивного 5 -АМФ. [c.291]

По сравнению с другими катализаторами ферменты в большинстве случаев обнаруживают высокую специфичность 3.3.9]. С одной стороны, каталитическая активность может быть направлена исключительно на определенное соедин ние (субстратная специфичность). Так, уреаза катализирует только одну единственную реакцию — гидролиз мочевины (абсолютная субстратная специфичность). Многие дегидрогеназы, эстеразы и гликозидазы действуют не только на свои природные субстраты, но также и на аналогичные по строению соединения относительная субстратная специфичность), С другой стороны, многие ферменты катализируют только один определенный тип реакции реакционная специфичность). Так, эстеразы расщепляют самые разнообразные сложные эфиры, дегидро- [c.658]

Ферменты, как правило, работают в определенном диапазоне pH и. чарактери-зуются некоторым оптимальным значением pH, при котором при прочих равных условиях скорость реакции имеет наибольшее значение. Причины такого характера зависимости можно пояснить на примере кинетики гидролиза цитидин-2, 3 -фосфата, катализируемого панкреатической рибонуклеазой. Как следует из рис. 60, изображающего активный центр фермента на второй стадии реакции расщепления РНК, каталитически активной является форма фермента, у которой остаток имидазола, принадлежащий Н1з-12, протонирован и способен подать протон на атом 2 -0 циклофосфааного фрагмента, а остаток имидазола, принадлежащий Н18-119, не протонирован и способен принять протон у атакующей 212 [c.212]

Интенсивное изучение биологических катализаторов дало возможность составить целостное представление об этих, по сути, наиболее важньгх структурах живой материй. В частности, было установлено, что все ферменты являются макромолекулами белковой природы. (Каталитическая активность специфичных полинуклеотидов, принимающих участие в сплайсинге РНК, является исключением, подтверждающим общее правило.) Первостепенное значение для функций ферментов имеет первичная структура, определяющая тип катализируемых реакций. Гидролиз пептидных связей трипсином или пепсином необратимо инактивирует ферменты. Для проявления каталитического действия большое значение имеет также нативность высших белковых структур (гл. 3). Обратимая денатурация является фактором подавления или восстановления ферментативной активности. Физико-химические свойства ферментов соответствуют таковым для белков, причем заряд играет существенное значение для каталитического акта. Молекулярные массы ферментов лежат в пределах от 10 до 1000 kDa и более, т. е. в большинстве случаев фермент по размерам гораздо больше, чем субстрат. [c.61]

Ма /К -АТФ-аза была открыта в 1957 г. Й. Скоу во фракции плазматических мембран нервов краба, впоследствии она была обнаружена во всех исследованных клетках животных, особенно велико ее содержание в органах, осуществляющих интенсивный солевой обмен (почки) или выполняющих электрическую работу (мозг, нервы). Ма УК. -АТФ-аза представляет собой олигомерный белок, состоящий из субъединиц двух типов а и р, входящих в состав фермента в эквимолярных количествах (рис. 3.3). Большая субъединица а (-112 кДа) формирует каталитически активный центр, осуществляющий гидролиз АТФ меньшая р-субъединица (-45 кДа) гликозили-рована, при этом углеводные цепи экспонированы на наружной стороне мембраны. [c.58]

УРЕАЗА, фермент класса гидролаз. Содержится в растениях, бактериях и у нек-рых беспозвоночных. Для У. из соевых бобов мол. м. 400 ООО, р1 5,0—5,1, оптим. каталитич. активность при pH 6,5—7,5, содержит 8 каталитически активных субъединиц. Катализирует гидролиз мочевины (до NHa и HiO), а 1 кже тиомочевины и п-нитрофенилкар-бамата. Ингибируется ионами металлов, ртутьорг. соед., N-эгилмалеиаимидом. Использ. для определевия мочевины в биол. жидкостях. [c.607]

Большой интерес вызывает вопрос о том, сохраняют ли ферменты в монослоях каталитическую активность. Имеющиеся по этому поводу данные являются противоречивыми. Каплан [179] нашел, что каталаза, нанесенная на поверхность в виде монослоя и затем сжатая в нить, сохраняет способность к каталитическому разложению перекиси водорода. Чисмэн и Шуллер [180] сомневаются, что в этих опытах пленки действительно были образованы развернутыми молекулами. Авторы нашли, что пепсиновые монослои, осажденные на бумагу путем отсасывания подложки через фильтровальную бумагу, не сохраняют активность. По данным Хаяши [181] в смешанной пленке с альбумином пепсин может катализировать гидролиз последнего. Ферментативная активность перенесенных трипсиновых пленок зависит от доли развернутых молекул в пленке [162]. [c.141]

Ферменты являются катализаторами реакций, протекающих в живой материи. В настоящее время многие ферменты выделены в виде чистых кристаллических веществ. Оказалось, что некоторые из этих кристаллических ферментов являются чистыми протеинами таковы пепсин — один из протеолитических ферментов, катализирующий гидролиз пептидной связи (— СО — ЫН —) в протеинах, и уреаза, катализирующая гидролиз мочевины. Другие ферменты содержат, помимо самого протеина, простетшескую группу, существенную для каталитической активности часто про-стетическая группа представляет собой флавин, как в различных ферментах, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, или гематин, как в каталазе или пероксидазах, катализирующих некоторые реакции перекиси водорода. Некоторые другие ферменты активны только тогда, когда, помимо субстрата, присутствует кофактор. Кофактор, подобно ферменту, принимает участие в катализируемой ферментом реакции, однако он не разрушается он может иметь простое химическое строение типа неорганического иона, и тогда его называют активатором, или же представлять сложную органическую молекулу, известную под названием кофермента. Кофакторы, по-видимому, действуют подобно простетическим группам (или части таких групп), которые легко отделимы от фермента. Хотя различие между кофакторами и про-стетическими группами в пределах фермента имеет важное значение с точки зрения биологии, оно может быть весьма искусственным, когда речь идет о механизме катализа. [c.107]

Путем измерения окраски образующегося индофенолята при помощи спектрофотометра или электрофотоколориметра можно определять активность фермента. В дальнейшем был описан синтез большого ряда эфиров замещенных фенолиндофенолов, исследованы их строение и каталитическая активность холинэстераз в реакциях гидролиза этих эфиров [64—66]. При этом установлено, что незамещенный индофенилацетат гидролизуется как холинэстеразой, так и ацетилхолинэстеразой примерно с одинаковой скоростью. [c.155]

Другие доказательства участия анионной группировки активного центра фермента в каталитическом действии холинэстераз были получены при исследовании субстратов и ингибиторов, содержащих способные к ионизации группировки. С этой целью изучалась кинетика гидролиза диметиламиноэтилацетата при различных значениях pH среды, т. е. при разной степени ионизации субстрата [c.186]

В настоящее время протеолитические ферменты являются наиболее активными каталитическими агентами гидролиза белков, но они обладают рядом недостатков а) гидролиз редко идет до конца б) благодаря термолабильности протеолитиче-ских ферментов температура реакции должна поддерживаться при 80° С или ниже, в) сами ферменты являются белками так как они подвергаются частичному автолизу, то через них в гидролизат вводят аминокислоты, которые затем определяются как составные части исследуемого белка. Поэтому чаще пользуются сильно диссоциирующими кислотами и щелочами. Нужная концентрация их до известной степени зависит от белка, подлежащего гидролизу, но она всегда обратно пропорциональна вре.мени и температуре гидролиза. Применяют 5—20-кратный объе.м кислоты или щелочи по сравнению с весом взятого белка. При атмосферном давлении всего употребительнее следующие [c.350]

Фе1 1енты повышают скорости катализируемых ими реакций в раз. Например, уреаза ускоряет гидролиз мочевины в раз при pH 8 и 20°С. Как же удается ферментам проявлять такую необычайно высокую каталитическую активность в столь мягких условиях [c.248]

На основе рентгеноструктурного анализа с высоким разрешением проведено сравнение стереохимических свойств трех типов взаимодействий металл—белок. Для установления структурных и электронных факторов, ответственных за регуляцию активности иона металла, рассмотрены координационные центры металл — лиганд в белках и прослежена связь между молекулярной структурой, стереохимией и электронной структурой и биологической ролью функции иона металла. Гидро( бное взаимодействие порфиринового кольца гемоглобина и миоглобина рассмотрено по данным измерений магнитной восприимчивости, спектроскопии парамагнитного резонанса и исследования поляризационных спектров поглощения монокристаллов. С точки зрения электронной конфигурации (1-орбиталей и геометрии координации обсуждается взаимодействие замещенных ионов металлов в карбоксипептидазе А с карбонильной группой субстратов при гидролизе пептидов. Предполагается, что спектральные изменения, зависящие от pH и наблюдаемые в спектре электронного поглощения, замещенного иона Со(П), каталитически активного в карбоангидразе, обусловлены образованием упорядоченной структуры растворителя вблизи иона Со(И), Корреляция между молекулярной структурой, определенной методами рентгеноструктурного анализа, и электронной структурой координационного центра металл — лиганды, оцененной из спектроскопических данных, указывает на происхождение структурной регуляции реакционной способности иона металла в белках и ферментах. [c.123]

Успехи в этой области достигнуты благодаря применению к эстеразам электронной теории органической химии. Для холинэстеразы Уилсон [38] получил веское доказательство преимущественного образования комплекса (ЕЗ)] (I), сопровождаемого отщеплением спирта и образованием ацетилирован-ного фермента (Е5)2, который затем гидролизуется. Фосфорные ингибиторы действуют путем образования крепко связанного фосфорилированного фермента, и имеются доказательства того, что активным центром является имидазол. Этот вывод подтвердили Догерти и Васлоу [39] в случае химотрипсина. Лейдлер [40] более склонен принять механизм для гидролитической активности, предложенный на основании работы Свена и Брауна по каталитической активности 2-оксихинолина [41], который предполагает наличие промежуточного комплекса (Е5)1 (II), содержащего молекулы эфира и воды. [c.319]