3.5.1. Особенности функционирования активного центра

1) Связывание субстрата с активным центром осуществляется в результате образования слабых нековалентных взаимодействий, таких как ионные, гидрофобные и водородные связи.

2) Существование активного центра обусловлено наличием у молекулы белков глобулярной структуры.

3) В процессе формирования третичной структуры белка происходит сближение и стабилизация радикалов аминокислот, принимающих участие в формировании активного центра, при помощи дисульфидных связей и множественных слабых нековалентных взаимодействий.

!!! Денатурация нарушает связи, стабилизирующие третичную структуру, активный центр разрушается, и каталитические свойства фермента полностью или частично подавляются.

В активном центре выделяют две части: центр связывания (связывающий участок) и каталитический центр (каталитический участок) (Рис. 3.3):

Рис. 3.3. Структура активного центра фермента

Функция центра связывания: радикалы аминокислот, входящие в центр связывания, обеспечивают фиксацию субстрата, подвергающегося ферментативному воздействию.

!!! Связывание ферментом субстрата - это именно тот процесс, благодаря которому реализуется принцип специфичности действия ферментов.

5) Функция каталитического центра: радикалы аминокислот и (или) коферменты, входящие в каталитический центр, обеспечивают непосредственно протекание каталитической реакции.

На рисунке 3.4 представлен активный центр рибонуклеазы А – фермента, гидролизующего молекулу РНК:

Рис. 3.4. Трехмерная структура активного центра рибонуклеазы А по данным рентгено-структурного анализа. Для удобства показаны лишь участки полипептидной цепи несущие связывающие и каталитические группы. Полипептидые цепи представлены ходом пептидного остов (темно-серые), связывающие и каталитические группы — палочковыми моделями (светло-серые), модель субстрата [уридилил-(3'→5')-аденозин] — черной палочковой моделью. Водородные связи обозначены пунктиром.

Молекула РНК состоит из множества мононуклеотидов, связанных фосфодиэфирной связью.

а) аминокислотные остатки, формирующие центр связования: аминокислотные остатки: Гли 11, Тир 45 и Сер 123, которые образуют водородные связи с атомами мононуклеотида и тем самым фиксируют молекулу субстрата.

б) аминокислотные остатки, формирующие активный центр: Гис 12 и Гис 119.

Оба эти гистидина участвуют в процессе катализа, причём Гис 12 образует связь с гидроксильной группой рибозы, а Гис 119 взаимодействует с соседним фосфатом.

!!! Связь между гидроксильной группой рибозы и остатком фосфорной кислоты при этом разрывается.

3.5.2. Особенности состава и структуры активного центра

1) В состав активных центров многих ферментов входит ограниченное количество аминокислотных остатков.

К ним относятся только аминокислоты, содержащие полярные и заряженные группы: гистидин, серин, тирозин, цистеин, лизин и некоторые другие аминокислоты.

2) В состав активных центров сложных ферментов всегда входят простетические группы или коферменты.

Иными словами, у сложных ферментов активный центр также является сложным по составу – двухкомпонентным, состоящим из аминокислотных остатков, соединённых с небелковой частью молекулы.