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!

kak-ustroeny-rasteniya
На Земле примерно 350 000 биологических видов растений. Это и...ДАЛЕЕ .....673
tekhnika-proshlogo
Необходимо снова отметить, что далеко не все известно о...ДАЛЕЕ .....652
muzhchiny-i-zhenshchiny-raznoe-vospriyatie-mira
В некоторых отношениях между мужчиной и женщиной возникают...ДАЛЕЕ .....337
mavzolej-tadzh-makhal-indiya
Величественный мавзолей Тадж Махал, расположенный в Индийской...ДАЛЕЕ .....740
kak-delayut-iskusstvennyj-almaz-rubin-sapfir
Алмаз, рубин, сапфир – искусство делать, а не...ДАЛЕЕ .....1605
realno-li-obshchenie-s-umershimi
Если верить СМИ, от 20 до 40 процентов людей уверены, что они...ДАЛЕЕ .....1296
voda-neobychnoe-veshchestvo
Вода - самое удивительное вещество на Земле. Существовала на...ДАЛЕЕ .....111
kompressory
Классифицируют компрессоры, в основном согласно их рабочему...ДАЛЕЕ .....169
fitness
 Фитнесс  Фитнес — это здоровый образ жизни и...ДАЛЕЕ .....612
knyaginya-olga
   Жизнь и деятельность княгини Ольги для многих...ДАЛЕЕ .....725
tsarstvovanie-v-rossii-ivana-iv-groznogo
Когда умер отец Ивана Грозного, Василий Третий, мальчику было...ДАЛЕЕ .....967
strannaya-gibel-imperii-inkov-versiya
Инки – это не только золото, это еще и древняя...ДАЛЕЕ .....1090
chudo-mir-samyj-udivitelnyj-akvapark-okeanskij-kupol
 В Японии на острове Кьюшу в его лесной зоне,...ДАЛЕЕ .....605
kakie-byvayut-yadovitye-rasteniya
Сорные травы, деревья, цветы и кустарники нередко...ДАЛЕЕ .....309
tipy-podnyatij-vlagi
Различают несколько типов...ДАЛЕЕ .....276
sistema-samonavedeniya
Из систем самонаведения наиболее широкое распространение...ДАЛЕЕ .....671
soobshcheniya-vkontakte
Вконтакте, секреты, полезные функции, оформление...ДАЛЕЕ .....385
frederik-grant-banting
Родился в ноябре 1891 года, интересовался спортом и...ДАЛЕЕ .....539
kak-delayut-iskusstvennyj-khrustal
Производство рукотворного хрусталя   Во времена...ДАЛЕЕ .....1801
na-planete-mars-obnaruzhen-perenasyshchennyj-vodyanoj-par
Находка имеет большое значение не только лишь для понимания...ДАЛЕЕ .....729
elektrony-v-tverdykh-telakh
Заложив в 1925 году основы волновой механики, Шредингер...ДАЛЕЕ .....168
bolshoj-barernyj-rif
Северо-восточное побережье Австралии омывается Коралловым морем....ДАЛЕЕ .....866
po-kakoj-prichine-u-travy-zelenyj-tsvet
Нет ничего приятней в один из теплых летних дней вкушая...ДАЛЕЕ .....692
chto-takoe-astralnyj-mir
Астральный мир.   Задавались ли вы хоть раз...ДАЛЕЕ .....793
rog-narvala-edinoroga-chto-eto-takoe
Загадочный нарвал, он же  единорог. Его часто называют...ДАЛЕЕ .....1257
chto-takoe-feminizm-kogda-i-gde-eto-poyavilos
Понятие "феминизм" слышали все. Это слово в наше...ДАЛЕЕ .....1394
novyj-gradostroitelnyj-ansambl-krasnoyarska
В мае 1920 году на территории бывшего лесного склада...ДАЛЕЕ .....492
kakaya-byvaet-samaya-emkaya-fleshka
С каждым днем качественная и количественная составляющая IT...ДАЛЕЕ .....1336
В средние века золотая имперская корона Отгонов, усаженная...ДАЛЕЕ .....702