Быстрый поиск

Каким же образом действуют ферменты? Предполагается, что фермент, как все катализаторы, создает комплекс со своим субстратом, который, затем распадаясь, освобождает фермент и образующиеся продукты реакции. 

 
Структура и Механизм действия ферментов
 
Тщательное исследование механизмов реакций, и в частности изучение скорости ферментативного превращения субстрата в конечные продукты при различных условиях, подтвердило это предположение задолго до того, как были получены прямые экспериментальные доказательства образования фермент-субстратных комплексов. Так, например, когда субстрат обладал характерной длиной волны поглощаемого или испускаемого им света (а эта особенность присуща многим органическим соединениям), образование и распад фермент-субстратных комплексов удалось наблюдать при помощи соответствующих оптических приборов — спектрофотометров, регистрирующих изменение длины волны поглощаемого реакционной смесью света. А совсем недавно группа японских исследователей выделила в виде пурпурных кристаллов фермент-субстратный комплекс, образованный ферментом оксидазой аминокислот и его субстратом.
 
Чтобы квалифицированно обсуждать механизм действия ферментов, особенно если учесть, что сами ферменты являются белками, химическое строение которых еще полностью неизвестно, совершенно недостаточно знать, что между ферментом и субстратом образуется комплекс. В настоящее время выяснено, что, несмотря на огромные размеры молекулы фермента, истинный комплекс с субстратом образует только одна небольшая часть его макромолекулы, которая состоит, вероятно, не более чем из 6 – 12 пептидных звеньев. Эта область называется активным центром фермента. Остальная часть молекулы лишь незначительно влияет на протекание катализируемой этим ферментом реакции. При некотором значении pH участок полипептидной цепи фермента, включающий активный центр, приобретает строго определенную конфигурацию; при этом у боковых групп аминокислотных звеньев появляются определенные заряды. В результате в активном центре образуется участок пространства такой формы и с таким расположением зарядов, что молекула субстрата «плотно» укладывается в него, подобно тому, как ключ входит в замок. Электростатические и другие межмолекулярные силы связывают субстрат с активным центром фермента и воздействуют на него таким образом, что молекула субстрата оказывается «активированной» и легко реагирует далее, образуя конечные продукты реакции. Когда субстрат превратится в конечные продукты, они уже не заполняют плотно полость активного центра фермента и «выпадают» в окружающий раствор, освобождая тем самым активный центр для другой молекулы субстрата.
 
 
Зачастую область активного центра фермента не заполняется полностью молекулой субстрата, и тогда для плотной укладки необходимо привлечение других веществ. Наиболее часто ими бывают ионы металлов, особенно ионы магния и марганца, которые, обладая двумя положительными зарядами, могут образовывать связь между белковой цепью фермента и отрицательно заряженной молекулой субстрата. Иногда с ферментом связываются другие вещества, например нуклеотиды, которые также способствуют заполнению активного центра фермента субстратом и тем самым создают возможность для нормального хода данной реакции превращения субстрата. Очень часто ферменты совершенно неспособны катализировать реакции без этих добавочных веществ.
 
Необходимость участия в реакции этих дополнительных веществ (активаторов, или коферментов) легко демонстрируется следующим довольно простым приемом. Раствор активного фермента наливают в целлофановый мешочек, нижнюю часть которого помещают в дистиллированную воду. Через мельчайшие поры целлофановой пленки мешочка свободно проходят молекулы низкомолекулярных веществ, чего нельзя сказать о больших белковых молекулах. В результате через несколько часов жидкость внутри целлофанового мешочка будет содержать только молекулы белка-фермента, а все ионы металлов, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества выйдут в окружающую мешочек воду. Если активность данного фермента зависит от присутствия в реакционной среде какого-либо из этих низкомолекулярных веществ, то проба раствора фермента, отобранная из мешочка, окажется неспособной катализировать превращение соответствующего субстрата, пока не будет добавлено требуемое вещество. Этот процесс разделения низко- и высокомолекулярных соединений называется диализом. Его часто используют для получения чистых высокомолекулярных веществ, а также для исследования механизмов действия ферментов.
 
 
Итак, веществами, способствующими протеканию ферментативных реакций, то есть кофакторами, часто являются ионы металлов или соединения типа нуклеотидов. Иногда кофермент настолько прочно связан с ферментом, что его не удается отделить диализом; в этом случае кофермент называют простетической группой фермента. И коферменты и простетические группы выполняют одну и ту же функцию: они способствуют специфическому связыванию субстрата ферментом. Перед началом реакции субстрат, фермент и кофактор сближаются, затем все компоненты ферментативной реакции образуют комплекс, в котором происходит активация молекулы субстрата, и, наконец, расщепленная молекула субстрата выходит из активного центра фермента, который готов принять следующую молекулу субстрата.
 
По мере расширения наших представлений о структуре белков мы все больше узнаем о механизмах действия ферментов. Уже известна последовательность чередования аминокислотных звеньев в активных центрах нескольких ферментов. Выяснено, что в строении активных центров разных ферментов одного и того же класса, скажем, таких, как фосфатазы или эстеразы, очень много общего. Для них характерны одно или несколько сериновых звеньев, тогда как в активных центрах ферментов других классов содержатся остатки серусодержащей аминокислоты — цистеина.
 
 

Рекомендуем почитать!

egipetskie-piramidy
  Пирамиды были построены в то время, когда...ДАЛЕЕ .....809
novye-russkie
Новые-русские - кто они. Под термином новые-русские...ДАЛЕЕ .....477
Что такое «Религиоведение»? Самое краткое определение – это...ДАЛЕЕ .....1054
en-v-dvukhkolesnyj-zhitel-megapolisa
Мировой финансовый кризис бьет по колесам! Машины начали...ДАЛЕЕ .....529
chto-takoe-astralnyj-mir
Астральный мир.   Задавались ли вы хоть раз...ДАЛЕЕ .....1041
novyj-lunokhod-asimov
Конкурс Google Lunar X Prize является известным международным...ДАЛЕЕ .....800
kvartaly-parizha
  Еще невиданный доселе рост прогрессивных сил...ДАЛЕЕ .....624
pochemu-lyudi-pyut
Люди, которые впервые пьют спиртное, воспринимают его как...ДАЛЕЕ .....823
zagadochnoe-ischeznovenie-eskimosov
Джо Лабелль решил как-то раз навестить своих...ДАЛЕЕ .....1066
zagadki-krita
Культ обожествления быка древних критян позволяет...ДАЛЕЕ .....434
natsionalnyj-park-komodo
Индонезийский архипелаг поражает своей уникальной природой....ДАЛЕЕ .....898
po-kakoj-prichine-zrachki-u-koz-pryamougolnoj-formy
Для человека наиболее естественным кажутся зрачки круглой...ДАЛЕЕ .....3236
teoriya-otnositelnosti-prostymi-slovami
  В статье описана теория относительности Эйнштейна...ДАЛЕЕ .....2820
gibrid-krolika-i-kuritsy-shelki
В 19 веке европейская биология чуть было не дала эволюционную...ДАЛЕЕ .....1150
rastut-li-sejchas-na-zemle-doistoricheskie-derevya
Древняя культура Гинкго   Современное -...ДАЛЕЕ .....1180
chto-takoe-yasnovidenie
Ясновидение   Все мы мечтаем знать наверняка что...ДАЛЕЕ .....976
pochemu-volki-voyut-na-lunu
Волчий вой Это все враки, дорогие товарищи! В мире столько...ДАЛЕЕ .....1265
zigmund-frejd-znatok-chelovecheskoj-dushi-biograficheskij-ocherk
Зигмунд Фрейд - величайший ученый, он совершил революцию в...ДАЛЕЕ .....1048
nanomaterialy-ot-a-do-ya-peptidnye-nanotrubki-i-bakteriofagi
ADPN-нанотрубки (содержат ароматические аминокислоты...ДАЛЕЕ .....679
yaroslav-mudryj
Большое внимание «Русская правда» уделяла правдивости суда -...ДАЛЕЕ .....1093
kak-vyyavit-nastoyashchee-serebro-kupit-sergi-serebryanye
Несомненно, серебро является изумительным сплавом в ювелирном...ДАЛЕЕ .....914
novaya-moda-odezhda-iz-aerozolnogo-ballona
В Лондонском Имперском колледже придумали одежду, которая,...ДАЛЕЕ .....906
son-v-ruku-tajny-snov
Существуют сны, которые еще испокон веков называли «сон...ДАЛЕЕ .....538
bolshoj-barernyj-rif
Северо-восточное побережье Австралии омывается Коралловым морем....ДАЛЕЕ .....1124
knyaz-yaropolk
Года правления 1132-1139     Князь...ДАЛЕЕ .....799
znachenie-i-tolkovanie-pogodnykh-primet
Информация из популярных словарей мира свидетельствует, что у...ДАЛЕЕ .....620
osnovnye-khimicheskie-ponyatiya
Химики отделяют одно вещество от другого (или очищают),...ДАЛЕЕ .....413