Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
учебник по физиологии 1-5 главыЭккерт Рэндл.docx
Скачиваний:
84
Добавлен:
11.11.2019
Размер:
706.96 Кб
Скачать

3.5.2. Каталитическая активность

 

Упомянутая структурная специфичность фермента отражает тот факт, что молекула субстрата должна соответствовать, как ключ замку, особому участку в структуре фермента, называемому активным центром. Молекула фермента состоит из одной или нескольких полипептидных цепей, свернутых в третичную структуру таким образом, что сформировавшаяся белковая частица имеет более или менее глобулярный характер и специфическую конформацию. Считается, что активный центр образован боковыми группами нескольких аминокислотных остатков, которые на уровне третичной структуры формируют участок, к которому присоединяются молекулы субстрата, обладающие избирательным сродством к данному активному центру. В связывании участвуют ионные взаимодействия, вандерваальсовы силы и водородные связи. Значительная часть аминокислотных остатков, локализованных в области активного центра, имеет ионогенные боковые группы, экспонированные наружу. Они могут способствовать связыванию субстрата (субстратов) и кофактора (кофакторов) или участвовать непосредственно в самой реакции.

Идея о стереоспецифичности активного центра получила достаточно убедительное подтверждение в опытах по определению реакционной способности химически модифицированных молекул субстрата (т. е. молекул, лишь незначительно отличающихся от молекул субстрата). Эффективность связывания становится тем меньше, чем больше модифицированные молекулы отклоняются от оптимального варианта по таким параметрам, как межатомные расстояния, число и положение заряженных групп и валентные углы.

Вопрос о механизмах ферментативного катализа, т. е. вопрос о том, каким образом ферментам удается ускорить реакцию, относится в конечном счете к области органической химии.  Ленинджер (1975) перечисляет четыре основных механизма, каждый из которых, как полагают, может внести свой вклад в то огромное ускорение реакций, которое достигается при участии ферментов.

1. Некоторые ферменты могут фиксировать молекулы реагентов таким образом, что реагирующие группы оказываются на достаточно близком расстоянии друг от друга при соответствующей ориентации, что сильно увеличивает вероятность реакции.

2. Фермент может прореагировать с молекулой субстрата с образованием нестабильного промежуточного соединения, которое далее охотно вступает в другую реакцию, в результате которой образуются конечные продукты.

3. Боковые группы в области активного центра могут выступать в качестве доноров или акцепторов протонов, создавая условия для протекания общекислотных или общеосновных реакций.

4. Связывание фермента с субстратом может привести к внутреннему напряжению в соответствующей связи, что увеличивает вероятность ее разрыва.

Так или иначе, образование фермент–субстратного комплекса (ES) увеличивает вероятность реакции. По завершении реакции фермент и продукты реакции отделяются друг от друга, и молекула фермента вновь может образовать комплекс с новой молекулой субстрата. Поскольку ES существует в течение какого–то конечного промежутка времени, может оказаться, что все молекулы фермента будут связаны в ES, если концентрация субстрата достаточно велика.